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【51CTO.com快譯】如今，在各種類型的應用項目中，業務規則日趨復雜，數據體量也日益增多。這些都給應用后端的數據庫帶來了不小的壓力。而隨著應用程序持續被越來越多的用戶所使用，您會逐漸發現，數據庫層已經成為了整個系統的關鍵節點和性能瓶頸。因此，實現數據層的高可用性，就成為了我們在項目設計與運維過程中，經常要考慮和解決的問題。

下面，我將以單個站點和多個站點的，主-備和多主模式為例，和您討論數據庫的各種部署類型，它們各自的特點和在功效上的利弊，以便您能夠設計出具有高可用性和業務彈性的數據庫架構。

首先讓我們來看在單個站點上的數據庫部署類型：

單節點

單個站點上的單節點部署

最基本的部署方式當屬單個站點上的單節點架構。在業務連續性方面，這顯然是最不具備優勢的部署模式。由于無法提供高可用性，其唯一的DR(災難恢復)機制只能通過現有的備份文件，去恢復數據庫。可見，這種類型的部署，通常出現在不太重要的環境中。例如，在CI/CD管道的技術中，自動化測試已經成為了該過程的一部分，那么在開發或使用過程中，我們就可以將諸如：CockroachDB、Oracle、以及SQL Server等幾乎所有數據庫，都按照這種方式進行部署。

單節點部署模式的好處是：

• 由于只有一個節點需要獲得數據庫的許可證，因此它具有一定的成本效益。但是，如果在真實的生產中采用此模式，那么由于業務中斷所帶來的損失，以及引發的補救成本，則可能是一個天文數字。

單節點部署模式的缺點是：

• 缺乏HA(高可用性)。如果唯一的節點出現錯誤或問題，則無法實現故障的轉移。因此，您必須手動修復現有的失敗節點，然后再從備份中進行數據恢復。
• 任何可能導致停機的維護，都必須事先考慮到如何轉移數據流的傳輸;而任何對于系統的修補或升級，也都會以某種形式給客戶或服務造成影響。

多節點

我們再來看單個站點上的多節點架構。顯然，在技術實現上，它會對DR和HA有所改進。在此類部署中，我們一般可以選用主-被模式、或多主模式，并配置出2個或更多的節點。而且，這些節點通常可以分布在不同的故障域中，例如：某個機架、某組網絡交換機或磁盤。

主-被模式

主-被

這種模式通常是由一個主節點和n個被節點組成。這意味著，如果主節點出現了問題，應用程序可以立即指向被節點，并將被節點提升為主節點。該過程往往是自動完成的。不過，由于應用程序在重新指向新的節點時需要切換時間，因此服務有可能會出現中斷。可見，該模式雖然優于單節點的架構，但是仍非生產環境的完美部署方案。可以被配置主-被模式的數據庫包括：Oracle、SQL Server、MySQL、以及Postgres。

主-被模式的優點是：

• 在您簽署了主數據庫支持協議后，某些數據庫提供商會允許您免費地將其運行在被節點上，因此該模式仍然具有一定的成本效益。
• 相比單節點架構，該模式提供了更好的HA能力。

主-被模式的缺點是：

• 既然增加了被節點，那么它必然需要跑在相應的硬件、或虛擬資源上，那么您將不得不為此支付額外的費用。而且，它們只會在發生災難或故障時，才會被用到。
• 由于在發生故障時，所有服務器都需要重新同步，才能統一為主-被配置，因此其運維的成本較高。

多主模式

單個站點上的多活模式

在這個模式中，集群中的所有節點，都可以同時進行讀寫操作。由于在多個活動的集群中，所有節點都是平等的，因此它們沒有了所謂主節點和被節點的概念。據此，您不但擁有可控的HA和DR功能，而且還具有可以輕松擴展的固有能力。目前，可以被部署為此類模式的數據庫包括：CockroachDB、Cassandra以及Couchbase。

多主模式的優點是：

• 無論是讀取還是寫入操作，都具有可擴展性。
• 其高可用性體現在系統執行升級和修補等維護任務時，不會產生任何停機。
• 由于所有節點一直都處于活躍且被使用的狀態，因此它們在資源利用率方面具有較高的成本效益。雖然由此會產生更高的預購許可證的相關成本，但是該方案在市場上最具有成本效益。
• 可以達到RPO(恢復數據點目標)為 0，而RTO(恢復時間目標)<10秒。

多主模式的缺點是：

• 由于會導致網絡流量的翻倍增加，因此該解決方案往往會影響到系統的整體性能。不過，這對于單個站點而言影響甚微，畢竟其網絡速度非常快，帶寬也很大。
• 諸如Cassandra之類的技術往往需要定期的維護工作。也就是說，在完成了恢復操作之后，應復查并確保所有節點上的數據，被已完成復制、且保持一致。

總體而言，在單個站點上進行數據庫部署的總體缺點在于，它無法應對整個站點或區域的中斷情況。對此，我們往往需要用到下面將要討論到的多個站點部署的模式。

多個站點上的多活模式

多站點模式主要體現在不同的節點分布在不同的站點或區域中。如果我們需要通過在線狀態監測的方式，及時發現掉線的站點或區域，那么該部署模式則非常適合。也就是說，與單個站點的部署相比，多個站點部署的最大優勢在于，您可以在某個或某幾個區域性數據中心、或站點出現中斷時，仍然可以提供原有的數據服務。

如前所述，在單個站點中，多主與主-被模式有著許多相似的優缺點。但是，對于多個站點而言，我們應當更多地考慮以下兩個方面：

• 網絡延遲 - 由于各個站點通常是通過在地理上分散性，來提高服務的魯棒性，因此，由此帶來的網絡延遲，往往會影響到應用程序的響應時間。不過，諸如CockroachDB之類的數據庫會允許您使用其地理分區(Geo-Partitioning)的功能，來管控部分延遲的現象。您可以通過閱讀鏈接--https://www.cockroachlabs.com/docs/v19.1/demo-geo-partitioning，來了解更多相關內容。當然，您也必須為保持區域性數據中心的魯棒性，而承擔相應的貨幣成本。
• DR — 您必須為集群內的所有節點實施備份，而不僅僅只是為了單個節點的主-被方案。

當然，您可以根據應用的實際需求，選用其他更為可靠的解決方案。

小結

正如我們在上述每一種部署方案的優缺點中所介紹的那樣，無論您選擇的哪一種解決方案，都需要考慮和滿足應用業務的連續性(如HA和DR)、總體擁有成本(完整的TCO，不僅包括前期的構建支出，還包含了運維與中斷所產生的成本)、以及性能上的綜合需求。

原文標題：Active-Passive vs Multi-Active Database Topologies，作者：Daniel Holt

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