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单点系统的高可用与性能优化

发布时间:2022/11/24 23:21:40

单点系统的问题


1、非高可用:既然是单点,master一旦故障,服务就会收到影响。
2、性能瓶颈:既然是单点,不具备良好的扩展性,单点的服务性能总有个上限,一旦出现单点的上限,往往就是整个系统的上限。

解决方案


一、shadow-master: shadow-master是一种很常见的解决单点高可用问题的技术方案。

缺点:
a、只能解决高可用问题,无法解决性能瓶颈。
b、但shadow使用的服务资源利用率降低为原来的50%,也就是说性能变为master单点系统的50%

实现方案: 业内经常使用 keepalive+vip的方式实现这类单点的高可用。
(1)client正常会连接到master,shadow-master不对外提供服务。
(2)master和shadow之间存在一种存活探测机制。
(3)master和shadow有相同的虚IP。
这里写图片描述

当发现异常时:
shadow会自动顶上去成为master,虚IP机制可以保证这个过程对client是透明的
这里写图片描述


还有另外的一个案例,就是db-master和多个slave:
这里写图片描述
传统的DB读写分离,只能保证read的高可用,但是无法保证write的高可用,要想保证写库的高可用,也可以使用shadow-master机制:
这里写图片描述
(1)两个主库设置相互同步的双主模式
(2)平时只有一个主库提供服务,shadow并不会向master同步数据,只会从master同步数据,保证数据和master的一致。
(3)异常时,虚IP漂移到shadow,把shadow变成master,继续对外提供服务。

需要说明的是:数据同步需要时延,如果数据还没有同步完成,流量就切换shadow,可能会引起小部分的数据不一致。

二、批量写
批量写是一种常见的提升单点性能的方式。

三、通过客户端缓存,降低client与单点的交互次数
客户端缓存也是一种降低与单点交互次数,提升系统整体性能的方法。

四、水平扩展,消除单点,是提升单点系统性能的好方案
无论怎么批量写、客户端缓存,单点毕竟是单机,还是有性能上限的。

实现方案:
以nginx为例
这里写图片描述
第一步是DNS解析,通过“DNS轮询”技术支持DNS-SERVER返回不同的nginx外网IP,这样就能实现nginx负载均衡层的水平扩展。
DNS-SERVER部分,一个域名可以配置多个IP,每次DNS解析请求,轮询返回不同的IP,就能实现nginx的水平扩展。

DB单点写库也是同样的道理,在数据量很大的情况下,可以通过水平拆分,来提升写入性能。但是并不是所有业务场景都可以水平拆分。


总结:
(1)单点系统存在的问题:可用性能提,性能瓶颈问题
(2)shadow-master是一种常见的解决单点系统可用性问题的方案。但是仅解决了可用性问题,解决不了性能瓶颈。
(3)减少与单点的交互,常见方法有:批量写、客户端缓存。
(4)水瓶扩展,也是提升单点系统性能的好方案。但是不是所有业务都适合水平扩展。


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