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共享磁盤失效切換通過(guò)僅保存一份數(shù)據(jù)庫(kù)副本來(lái)避免花在同步上的開(kāi)銷。 這個(gè)方案讓多臺(tái)服務(wù)器共享使用一個(gè)單獨(dú)的磁盤陣列。 如果主服務(wù)器失效,備份服務(wù)器將立即掛載該數(shù)據(jù)庫(kù),就像是從一次崩潰中恢復(fù)一樣。這 個(gè)方案允許快速的失效切換并且不會(huì)丟失數(shù)據(jù)。
共享硬件的功能通常由網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)設(shè)備提供,也可以使用完全符合POSIX行為的網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)(NFS)。 這種方案的局限性在于如果共享的磁盤陣列損壞了,那么整個(gè)系統(tǒng)將會(huì)癱瘓。 另一個(gè)局限是備份服務(wù)器在主服務(wù)器正常運(yùn)行的時(shí)候不能訪問(wèn)共享的存儲(chǔ)器。
一種改進(jìn)的方案是文件系統(tǒng)復(fù)制:對(duì)文件系統(tǒng)的任何更改都將鏡像到備份服務(wù)器上。 這個(gè)方案的唯一局限是必須確保備份服務(wù)器的鏡像與主服務(wù)器完全一致,特別是寫入順序必須完全相同。 DRBD是Linux上的一種流行的文件系統(tǒng)復(fù)制方案。
熱備份服務(wù)器可以通過(guò)讀取WAL記錄流來(lái)保持?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)的當(dāng)前狀態(tài)。 如果主服務(wù)器失效,那么熱備份服務(wù)器將包含幾乎所有主服務(wù)器的數(shù)據(jù),并可以迅速的將自己切換為主服務(wù)器。 這是一個(gè)異步方案,并且只能在整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器上實(shí)施。
使用基于文件的日志傳送或流復(fù)制,或兩者相結(jié)合實(shí)現(xiàn)PITR備份服務(wù)器。前者參閱Section 25.2, 后者參閱Section 25.2.5。請(qǐng)參閱Section 25.5獲取關(guān)于熱備的信息。
這個(gè)方案將所有修改數(shù)據(jù)的請(qǐng)求發(fā)送到主服務(wù)器。主服務(wù)器異步向從服務(wù)器發(fā)送數(shù)據(jù)的更改信息。 從服務(wù)器在主服務(wù)器運(yùn)行的情況下只應(yīng)答讀請(qǐng)求。對(duì)于數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的請(qǐng)求來(lái)說(shuō),從服務(wù)器非常理想的。
Slony-I是這個(gè)方案的一個(gè)例子,它支持針對(duì)每個(gè)表的粒度并支持多個(gè)從服務(wù)器。 因?yàn)樗惒?、批量的更新從服?wù)器,在失效切換的時(shí)候可能會(huì)有數(shù)據(jù)丟失。
以使用一個(gè)基于語(yǔ)句的復(fù)制中間件程序截取每一個(gè)SQL查詢,并將其發(fā)送到某一個(gè)或者全部服務(wù)器。 每一個(gè)服務(wù)器都獨(dú)立運(yùn)行。 寫請(qǐng)求發(fā)送給所有服務(wù)器,讀請(qǐng)求則僅發(fā)送給某一個(gè)服務(wù)器,從而實(shí)現(xiàn)讀取的負(fù)載均衡。
如果只是簡(jiǎn)單的廣播修改數(shù)據(jù)的SQL語(yǔ)句,
那么類似random()
,CURRENT_TIMESTAMP
以及序列函數(shù)在不同的服務(wù)器上將生成不同的結(jié)果。
這是因?yàn)槊總€(gè)服務(wù)器都獨(dú)立運(yùn)行并且廣播的是SQL語(yǔ)句而不是如何對(duì)行進(jìn)行修改。
如果這種結(jié)果是不可接受的,那么中間件或者應(yīng)用程序必須保證始終從同一個(gè)服務(wù)器讀取這些值并將其應(yīng)用到寫入請(qǐng)求中。
另外還必須保證每一個(gè)事務(wù)必須在所有服務(wù)器上全部提交成功或者全部回滾,
或者使用兩階段提交(PREPARE TRANSACTION
和COMMIT PREPARED)。
Pgpool-II和Sequoia是這種方案的實(shí)例。
對(duì)于那些不規(guī)則連接的服務(wù)器(比如筆記本電腦或遠(yuǎn)程服務(wù)器),要在它們之間保持?jǐn)?shù)據(jù)一致是很麻煩的。 在這個(gè)方案中,每臺(tái)服務(wù)器都獨(dú)立工作并周期性的與其他服務(wù)器通信以識(shí)別相互沖突的事務(wù)。 可以通過(guò)用戶或者沖突判決規(guī)則處理出現(xiàn)的沖突。
在這種方案中,每個(gè)服務(wù)器都可以接受寫入請(qǐng)求,修改的數(shù)據(jù)將在事務(wù)被提交之前必須從原始服務(wù)器廣播到所有其它服務(wù)器。
過(guò)多的寫入動(dòng)作將導(dǎo)致過(guò)多的鎖定,從而導(dǎo)致性能低下。
事實(shí)上,在多臺(tái)服務(wù)器上同時(shí)寫的性能總是比在單獨(dú)一臺(tái)服務(wù)器上寫的性能低。
讀請(qǐng)求將被均衡的分散到每臺(tái)單獨(dú)的服務(wù)器。
某些實(shí)現(xiàn)使用共享磁盤來(lái)減少通信開(kāi)銷。同步多主服務(wù)器復(fù)制方案最適合于讀取遠(yuǎn)多于寫入的場(chǎng)合。
它的優(yōu)勢(shì)是每臺(tái)服務(wù)器都能接受寫請(qǐng)求因此不需要在主從服務(wù)器之間劃分工作負(fù)荷。因
為在服務(wù)器之間發(fā)送的是數(shù)據(jù)的變化,所以不會(huì)對(duì)非確定性函數(shù)(比如random()
)造成不良影響。
PostgreSQL不提供這種類型的復(fù)制。 但是PostgreSQL的兩階段提交(PREPARE TRANSACTION和COMMIT PREPARED)可以用于在應(yīng)用層或中間件代碼中實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能。
因?yàn)镻ostgreSQL是開(kāi)放源代碼并且很容易被擴(kuò)展,許多公司在PostgreSQL的基礎(chǔ)上創(chuàng)建了商業(yè)的閉源解決方案, 提供獨(dú)特的失效切換、復(fù)制、負(fù)載均衡功能。
Table 25-1總結(jié)了以上所列的各種解決方案的能力。
Table 25-1. 高可用性,負(fù)載均衡,和復(fù)制功能矩陣
Feature | SharedDiskFailover | FileSystemReplication | Hot/WarmStandbyUsingPITR | Trigger-BasedMaster-StandbyReplication | Statement-BasedReplicationM iddleware | AsynchronousMultimasterReplication | SynchronousMultimasterReplication |
---|---|---|---|---|---|---|---|
MostCommonImplementation | NAS | DRBD | PITR | Slony | pgpool-II | Bucardo | ? |
CommunicationMethod | shareddisk | diskblocks | WAL | tablerows | SQL | tablerows | tablerowsandrowlocks |
Nospecialhardwarerequired | ? | ? | ? | ? | ? | ? | ? |
Allowsmultiplemasterservers | ? | ? | ? | ? | ? | ? | ? |
Nomasterserveroverhead | ? | ? | ? | ? | ? | ? | ? |
Nowaitingformultipleservers | ? | ? | ? | ? | ? | ? | ? |
Masterfailurewillneverlosedata | ? | ? | ? | ? | ? | ? | ? |
Standbyacceptread-onlyqueries | ? | ? | Hotonly | ? | ? | ? | ? |
Per-tablegranularity | ? | ? | ? | ? | ? | ? | ? |
Noconflictresolutionnecessary | ? | ? | ? | ? | ? | ? | ? |
有幾個(gè)解決方案不適合上邊這些分類:
數(shù)據(jù)分區(qū)將表拆分為數(shù)據(jù)集。每個(gè)數(shù)據(jù)集只有一臺(tái)服務(wù)器可以修改。例如,數(shù)據(jù)可以按辦事處進(jìn)行分區(qū),例如,倫敦和巴黎,每個(gè)辦公室用一個(gè)服務(wù)器。 如果查詢需要倫敦和巴黎相結(jié)合的數(shù)據(jù),應(yīng)用程序可以查詢兩臺(tái)服務(wù)器,或主/備用復(fù)制可以用來(lái)保持每個(gè)服務(wù)器上有其他辦公室的只讀數(shù)據(jù)副本。
許多上述解決方案允許多個(gè)服務(wù)器來(lái)處理多個(gè)查詢,但不是允許單個(gè)查詢使用多個(gè)服務(wù)器來(lái)更快完成。 此解決方案允許多個(gè)服務(wù)器上單個(gè)查詢同時(shí)運(yùn)行。它通常被通過(guò)服務(wù)器之間的數(shù)據(jù)分開(kāi)而執(zhí)行其查詢的一部分, 并將結(jié)果返回到中央服務(wù)器,由它來(lái)聯(lián)合結(jié)果并返回給用戶。Pgpool-II有這種能力。 也可以使用PL/Proxy工具集實(shí)現(xiàn)。