YugabyteDB中的Active-Active单主模式架构解析

YugabyteDB中的Active-Active单主模式架构解析

yugabyte-db yugabyte/yugabyte-db: 是 YugaByte DB 的官方仓库，一个高性能、高可扩展、分布式的 SQL 数据库，支持 PostgreSQL 兼容性。适合对分布式数据库、SQL 数据库和云原生应用的开发者。 项目地址: https://gitcode.com/gh_mirrors/yu/yugabyte-db

概述

在分布式数据库系统中，YugabyteDB提供了一种称为Active-Active单主模式（Active-Active Single-Master）的架构设计模式。这种模式特别适合那些主要运行在单一区域但需要灾备方案的应用程序。本文将深入解析这种架构的工作原理、实现方式以及最佳实践。

核心概念

Active-Active单主模式的基本设计思想是：在两个不同区域部署两个YugabyteDB集群，其中一个集群（主集群）负责处理所有的读写请求，同时通过异步复制将数据同步到另一个集群（备用集群）。当主集群发生故障时，备用集群可以被提升为主集群继续提供服务。

关键特性

1. 单活架构：同一时间只有一个集群处于活跃状态
2. 异步复制：数据同步采用异步方式，不影响主集群性能
3. 灾备能力：备用集群可随时接管服务
4. 本地读取：备用集群可提供本地读取能力

典型部署架构

基础架构

假设我们在美国西部(us-west)区域部署了一个复制因子(RF)为3的主集群：

[us-west]
节点1 (RF=3) —— 节点2 (RF=3) —— 节点3 (RF=3)

这种部署确保了读写都在同一区域完成，具有较低的延迟。但缺点是如果整个区域发生故障，数据将完全丢失。

添加备用集群

为了提供灾备能力，我们在美国东部(us-east)区域部署一个备用集群，通过xCluster异步复制技术从主集群同步数据：

[us-west主集群] --异步复制(xCluster)--> [us-east备用集群]

这种架构中：

• 主集群负责所有写操作
• 备用集群独立运行，数据通过异步复制保持同步
• 主集群的性能不受影响
• 备用集群数据会有短暂延迟

读写模式分析

正常操作模式

1. 写操作：所有写操作必须发送到主集群
2. 读操作：
   • 一致性读取：必须从主集群读取
   • 非实时读取：可以从备用集群读取（接受数据可能不是最新的）

故障转移模式

当主集群发生故障时：

1. 将备用集群提升为主集群
2. 应用程序将所有读写请求转向新的主集群
3. 原主集群恢复后，可以设置为新的备用集群

事务一致性处理

YugabyteDB在xCluster复制中提供了两种事务一致性级别：

1. 严格事务模式（默认）：

   • 保持事务原子性和全局顺序
   • 设置时需要启用transactional标志
   • 保证目标集群的事务一致性

2. 宽松事务模式：

   • 牺牲部分一致性保证
   • 换取更低的复制延迟
   • 适合对一致性要求不高的场景

实现注意事项

在使用Active-Active单主模式时，需要注意以下限制：

1. 避免使用UNIQUE约束：由于复制绕过查询层，无法检查唯一性
2. 慎用触发器：触发器不会在复制过程中执行
3. 序列生成问题：SERIAL类型列可能在两个集群生成相同序列值（建议使用UUID替代）
4. 模式变更管理：表结构变更不会自动同步，需要手动在两边执行
5. 事务原子性：xCluster不保证事务更新的原子性提交，可能导致目标集群事务不一致

适用场景

Active-Active单主模式特别适合以下场景：

1. 主要-备份部署：需要一个热备份的灾备方案
2. 蓝绿部署：用于版本升级前的测试验证
3. 读写分离：主集群处理写和实时读，备用集群处理非实时读
4. 两地三中心：作为多活架构的简化版本

总结

YugabyteDB的Active-Active单主模式为需要在单一区域部署但又要求高可用性的应用提供了优秀的解决方案。通过异步复制技术，它在保证主集群性能的同时，提供了灾备能力和本地读取功能。尽管存在一些使用限制，但在正确的场景下，这种架构模式能够显著提高系统的可靠性和可用性。

对于需要更高可用性和更低RTO的应用，可以考虑更复杂的多活架构。但对于大多数只需要基本灾备能力的应用，Active-Active单主模式提供了简单而有效的解决方案。

yugabyte-db yugabyte/yugabyte-db: 是 YugaByte DB 的官方仓库，一个高性能、高可扩展、分布式的 SQL 数据库，支持 PostgreSQL 兼容性。适合对分布式数据库、SQL 数据库和云原生应用的开发者。 项目地址: https://gitcode.com/gh_mirrors/yu/yugabyte-db