论数据库高性能与高可用架构设计（MySQL）_开题报告

数据库是数据管理的最新技术，是计算机科学的重要分支。今天信息资源已成为各个部门的重要财富,建立一个满足各级部门信息处理要求的行之有效的信息系统也成为一个企业或组织生存和发展的重要条件。    因此作为信息系统核心和基础的数据库技术得到越来越广泛的应用，从小型单项事务处理系统到大型信息系统，从联机事务处理到联机分析处理，从一般企业管理到计算机辅助设计与制造，计算机集成制造系统，电子政务，电子商务地理信息系统等，越来越新的应用领域采用数据库技术来存储和处理信息资源。    对于一个国家来说，数据库的建设规模，数据库信息量的大小和使用频度已成为衡量这个国家信息化程度的重要标志。数据库是长期存储在计算机内有组织的大量的共享的数据的集合。数据库系统的出现使信息系统从加工数据的程序为中心转向围绕共享的数据库为中心的新阶段。这样既便于数据的集中管理，又有利于应用程序的研制和维护，提高了数据的利用率和相容性，提高了决策的可靠性。数据库已成为现代信息系统的重要组成成分。具有数百G，数百T，甚至数百P字节的数据库已普遍存在于科学技术，工业，农业，商业，服务业和政府部门的信息系统中。数据库技术是计算机领域中发展最快的技术之一。

数据那么大，到底放在哪里存储？怎么存储？怎么读取？为了解决这些问题，数据库管理系统产生了。数据库管理系统(Database Management System)是一种操纵和管理数据库的大型软件，用于建立、使用和维护数据库，简称DBMS。它对数据库进行统一的管理和控制，以保证数据库的安全性和完整性。用户通过DBMS访问数据库中的数据，数据库管理员也通过dbms进行数据库的维护工作。它可使多个应用程序和用户用不同的方法在同时或不同时刻去建立，修改和询问数据库。大部分DBMS提供数据定义语言DDL（Data Definition Language）和数据操作语言DML（Data Manipulation Language），供用户定义数据库的模式结构与权限约束，实现对数据的追加、删除等操作。现在世面上流行的数据库管理系统种类繁多，有Oracle、MySQL、DB2、Postgresql等多种种类。

有了专门管理数据的系统了，现在需要一个通过系统来管理数据的人了。所以数据库管理员应运而生。数据库管理员（Database Administrator，简称DBA），是从事管理和维护数据库管理系统(DBMS)的相关工作人员的统称，属于运维工程师的一个分支，主要负责业务数据库从设计、测试到部署交付的全生命周期管理。数据库管理员最重要的职责是保证数据的可用性，那怎样来保证数据库的可用性，需要从架构来说起，怎样研究出一套面向业务的高可用架构是一名DBA需要考虑的事情，考虑这些事情要从系统搭建之初就要考虑并设计。本文主要以MySQL数据库为参考。

MySQL是一个关系型数据库管理系统，由瑞典MySQL AB 公司开发，目前属于 Oracle 旗下产品。MySQL 是最流行的关系型数据库管理系统之一，在 WEB 应用方面，MySQL是最好的 RDBMS (Relational Database Management System，关系数据库管理系统) 应用软件。MySQL是一种关系数据库管理系统，关系数据库将数据保存在不同的表中，而不是将所有数据放在一个大仓库内，这样就增加了速度并提高了灵活性。MySQL所使用的 SQL 语言是用于访问数据库的最常用标准化语言。MySQL 软件采用了双授权政策，分为社区版和商业版，由于其体积小、速度快、总体拥有成本低，尤其是开放源码这一特点，一般中小型网站的开发都选择 MySQL 作为网站数据库。

在考虑数据库的高可用性之前需要知道什么是高可用？高可用指的是通过尽量缩短因日常维护操作和突发的系统崩溃所导致的停机时间，以提高系统和应用的可用性。

导致不可用的可能因素有哪些？

服务器磁盘空间耗尽

性能糟糕的SQL

表结构和索引没有优化

主从数据不一致

5、人为的操作失误

如何实现高可用？

1、建立完善的监控和报警系统

2、对备份数据进行恢复测试

3、正确配置数据库环境（从服务器建议只读）

4、对不需要数据进行归档和清理

增加系统的冗余，保证系统发生不可用时尽快的恢复

所以我们在考虑MySQL数据库的高可用的架构时，主要要考虑如下几方面：

如果数据库发生了宕机或者意外中断等故障，能尽快恢复数据库的可用性，尽可能的减少停机时间，保证业务不会因为数据库的故障而中断。

用作备份、只读副本等功能的非主节点的数据应该和主节点的数据实时或者最终保持一致。

当业务发生数据库切换时，切换前后的数据库内容应当一致，不会因为数据缺失或者数据不一致而影响业务。

上面主要讲述了数据库的高可用性，毫无疑问数据库的高可用是最重要的，那么在保证了数据库可用性的前提下，我们需要考虑另外一个问题了，那就是数据的高性能，什么是数据库的高性能呢？有人说，就简单的一个字：快！这样说其实也是正确的，在当今的互联网快速发展时代下，需要更快的速度。如果你打开网站的速度很慢，你还会继续等待吗？如果你购买一个东西的速度很慢，你还会继续等待吗？答案是不会，如果你保证了数据的可用性，但是性能上不去，你还是会失去用户，而你可用的那些数据也没有用武之地。

现在介绍一下五大常见的MySQL高可用方案：

主从或主主复制架构

半同步复制

MySQL Cluster

MySQL MHA

MySQL Proxy

随着人们对数据一致性的要求不断的提高，越来越多的方法被尝试用来解决分布式数据一致性的问题，如MySQL自身的优化、MySQL集群架构的优化、Paxos、Raft、2PC算法的引入等等。而使用分布式算法用来解决MySQL数据库数据一致性的问题的方法，也越来越被人们所接受，一系列成熟的产品如PhxSQL、MariaDB Galera Cluster、Percona XtraDB Cluster等越来越多的被大规模使用。随着官方MySQL Group Replication的GA，使用分布式协议来解决数据一致性问题已经成为了主流的方向。期望越来越多优秀的解决方案被提出，MySQL高可用问题可以被更好的解决。

二、^范文提纲

1   绪论

1.1 研究背景和意义

1.2 国内外研究现状

1.3 研究内容

2  数据库高可用架构设计

2.1 基于主从同步

2.1.1 主从复制

2.1.2 主主复制

2.2 基于分布式协议

2.2.1 Percona Xtradb Cluster

2.2.2 MySQL Cluster

2.3 基于数据库软件

2.3.1 MMM架构

2.3.2 MHA架构

2.3.3 MySQL Proxy（MyCAT）

2.4 基于硬件存储

2.4.1 SAN共享存储

2.4.2 DRDB磁盘复制

3   数据库高性能架构

3.1 读写分离架构

3.2 分库分表架构

三、参考文献

 [1] Oracle官网  MySQL官方文档-replication章节  2017-04-01

s://dev.mysql.com/doc/refman/5.7/en/replication.html 

 [2] Percona官网 Percona Xtradb Cluster文档 2017-04-01

s://.percona.com/doc/percona-xtradb-cluster/LATEST/index.html 

 [3] MySQL MMM官网 MySQLMMM文档 2017-04-01

://mysql-mmm.org/mysql-mmm.html

 [4] Google Code 官网 MySQL-Master-HA 文档 2017-04-01

s://code.google.com/p/mysql-master-ha/

 [5]  Charles Bell  MySQL High Availability: Tools for Building Robust Data Centers [M].America Charles Bell ,2015

 [6] MyCAT官网 MyCAT权威指南 2017-04-01

://.mycat.org.cn/document/Mycat_V1.6.0.pdf

 [7] Herman Herman’s Blog 2017-04-01

://.xttblog.com/?p=482 

 [8] Baron Schwartz  High Performance MySQL [M].America  Baron Schwartz 

[9] 南非蚂蚁 南非蚂蚁的博客 2017-04-01

 ://ixdba.blog.51cto.com/2895551/526059