讀寫分離方案 讀寫分離這個坑,你應該踩過吧?

2021-10-13 15:56:01 字數 3492 閱讀 1204

事情是這樣的,剛入職的時候接到了這樣的乙個業務需求:

每個支付通道支付失敗的時候都會返回特定的錯誤碼,業務內部需要將通道特定的錯誤碼轉義成內部的錯誤碼,這樣對外就可以統一返回我們自己的錯誤碼。

這個需求其實不難,當時設計的系統架構如下:

新增規則的流程簡單分為三步:

業務人員通過管理後台新增對映規則

資料庫新增、修改這條對映規則

刪除快取

這裡之所以增加快取,是因為這個場景每次支付都需要使用,使用快取可以避免每次都去資料庫讀取,增加讀取速度。

後續支付請求業務流程如下:

當快取內對映規則不存在的時候,將會查詢資料庫,然後載入到快取中。如果快取內對映規則已存在,將會直接使用快取內對映規則。

這個業務流程其實比較簡單,當時在測試環境測試也沒問題,後續發布線上環境的卻碰到奇怪的問題。

新增規則之後,一段時間內,對映規則並沒有生效。檢視日誌發現,查詢資料庫的時候,沒有資料。

這就很奇怪了,日誌顯示新增是成功,但是查詢卻沒有資料。但是過了一段時間,再次查詢卻又有了資料。

走查了下**,發現並沒有什麼問題,第二天上班的時候請教了一下同事,才知道問題的原因:

原來線上的資料庫採用主從架構,資料讀寫分離,資料查詢走的是從庫。資料寫入都是直接操作主庫,後續再同步到從庫。

由於資料庫同步存在延時,這就導致資料同步的這段時間,主從資料將會不一致,從庫無法查詢到最新的資料。

如果你之前的資料庫系統架構是單庫或者主備結構,當你第一次轉到資料讀寫分離架構,這個坑大概率也會踩到。

下面我們首先了解一下資料庫系統架構,最後再來看下如何解決主從同步延時的導致資料不一致。

業務發展的前期,資料訪問量小,這時我們可以直接採用單庫的架構。

不過我們一般不使用的上面的架構,因為存在單點的問題。若資料庫出現故障,這段期間業務將會不可用。我們除了等待重啟,其他沒什麼解決辦法。

所以我們會增加乙個備庫,實時同步主庫的資料。

一旦「主庫」出了故障,通過人工的方式,手動的將「主機」踢下線,將「備機」改為「主機」來繼續提供服務。

這種架構,部署維護簡單,業務開發也無需任何改造。

不過缺點也很明顯,備庫只有在主庫有問題的時候才會被啟用,存在一定的資源浪費的情況。

隨著業務發展,請求量不斷變大,資料量也不斷變大,業務變得更加複雜,很快資料將會到達瓶頸。

由於大多數業務都是讀多寫少,所以資料庫讀的最容易成為系統瓶頸。

這時候我們可以提高讀的效能,這時我們的可以採用的方案,增加從例項,主從同步,資料讀寫分離。

可以看到這個架構與主備沒什麼區別,主要區別在於主從架構下,從庫與主庫一樣,時刻需要幹活,主庫提供寫服務,從庫只提供讀服務。

如果後續讀的壓力還是太大,我們還可以增加從庫的數量,水平擴充讀的能力。

雖然主從架構幫我們解決讀的瓶頸,但是由於主從之間需要資料同步,這天然就存在一定延時。

在這延時視窗期內,從庫的讀只能讀到乙個舊資料,這也是上面案例問題的真正的原因。

接下來我們來看下有什麼辦法可以優化這種情況。

第一種解決辦法,很簡單,無他,不管他,沒有讀到也沒事。這時業務不需要任何改造,你好,我好,她也好~

如果業務對於資料一致性要求不高,我們就可以採用這種方案。

主從資料同步方案,一般都是採用的非同步方式同步給備庫。

我們可以將其修改為同步方案,主從同步完成,主庫上的寫才能返回。

業務系統發起寫操作,資料寫主庫

寫請求需要等待主從同步完成才能返回

資料讀從庫,主從同步完成就能讀到最新資料

這種方案,我們只需要修改資料庫之間同步配置即可,業務層無需修改,相對簡單。

不過,由於主庫寫需要等待主從完成,寫請求的時延將會增加,吞吐量將會降低。

對於需要強一致的場景,我們可以將其的讀請求都操作主庫,這樣讀寫都在主庫,就沒有不一致的情況。

這種方案業務層需要改造一下,將其強制性讀主,相對改造難度較低。

不過這種方案相對於浪費了另乙個資料庫,增加主庫的壓力。

這種方案需要使用乙個中介軟體,所有資料庫操作都先發到中介軟體,由中介軟體再分發到相應的資料庫。

這時流程如下:

寫請求,中介軟體將會發到主庫,同時記錄一下此時寫請求的 key(操作表加主鍵等)

讀請求,如果此時 key 存在,將會路由到主庫

一定時間後(經驗值),中介軟體認為主從同步完成,刪除這個 key,後續讀將會讀從庫

這種方案,可以保持資料讀寫的一致。

但是系統架構增加了乙個中介軟體,整體複雜度變高,業務開發也變得複雜,學習成本也比較高。

這種方案與中介軟體的方案流程比較類似,不過改造成本相對較低,不需要增加任何中介軟體。

這時流程如下:

寫請求發往主庫,同時快取記錄操作的 key,快取的失效時間設定為主從的延時

讀請求首先判斷快取是否存在

- 若存在,代表剛發生過寫操作,讀請求操作主庫

- 若不存在,代表近期沒發生寫操作,讀請求操作從庫

這種方案相對中介軟體的方案成本較低,但是呢我們此時又引入乙個快取元件,所有讀寫之間就又多了一步快取操作。

我們引入主從架構,資料讀寫分離,目的是為了解決業務快速發展,請求量變大,併發量變大,從而引發的資料庫的讀瓶頸。

不過當引入新乙個架構解決問題時,勢必會帶來另外乙個問題,資料庫讀寫分離之後,主從延遲從而導致資料不一致的情況。,

為了解決主從延遲,資料不一致的情況,我們可以採用以下這幾種方案:

忍受**

資料庫同步寫方案

選擇性強制讀主

中介軟體選擇路由法

快取路由**

上面的方案都有各自的優點,當然也有相應的缺點,我們需要根據自己的業務情況,選擇相應的解決方案。

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