YugabyteDB 全局应用开发：Active-Active 单主架构模式解析-优快云博客

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/gitblog_00961/article/details/148418717

YugabyteDB 全局应用开发：Active-Active 单主架构模式解析

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

引言

在现代分布式数据库架构设计中，确保数据的高可用性和灾难恢复能力是至关重要的。YugabyteDB 作为一款分布式 SQL 数据库，提供了多种架构模式来满足不同场景下的需求。本文将深入探讨 Active-Active 单主架构模式（Active-Active Single-Master），这是一种特别适合需要高可用性保障但主要操作集中在单一区域的应用程序的设计模式。

什么是 Active-Active 单主架构？

Active-Active 单主架构是一种部署策略，它包含两个位于不同区域的集群：

主集群（Primary Cluster）：处理所有的读写操作
备用集群（Standby Cluster）：通过异步复制接收主集群的数据变更

这种架构的核心特点是：任何时候只有一个应用程序实例在主动写入数据，而备用集群可以提供事务一致性的读取（尽管数据可能略有延迟），并在主集群发生故障时被提升为主集群。

适用场景

这种架构特别适合以下情况：

应用程序主要运行在单一区域，但需要灾难恢复保障
只有两个可用区域的情况
需要在主区域实现低延迟写入，同时在另一个区域维护数据副本用于故障转移和读取

架构详解

基础部署

假设我们有一个复制因子（Replication Factor，RF）为3的集群，部署在us-west区域：

[us-west 区域]
├─ 节点1
├─ 节点2
└─ 节点3

这种部署确保了读写操作都在同一区域内完成，具有预期的低延迟。然而，如果整个区域发生故障，所有数据都将丢失。

添加备用集群

为了增强可用性，我们可以在另一个区域（如us-east）设置备用集群：

[us-west 区域] (主集群)
├─ 节点1
├─ 节点2
└─ 节点3
    ↓ 异步复制
[us-east 区域] (备用集群)
├─ 节点A
├─ 节点B
└─ 节点C

备用集群通过 YugabyteDB 的事务性 xCluster 异步复制机制从主集群获取数据更新。这种设计的关键优势在于：

主集群的读写延迟不受影响
备用集群独立于主集群运行
备用集群可以作为热备份，随时准备接管

工作模式

正常操作

在正常运行情况下：

写入操作：全部由主集群处理
读取操作：
- 主集群：提供最新的数据读取
- 备用集群：提供事务一致性但略有延迟的数据读取

本地读取优化

虽然写入必须发送到主集群，但应用程序可以利用备用集群进行本地读取，显著降低跨区域读取的延迟：

[应用程序 in us-east]
   ├─ 写入 → [us-west 主集群]
   └─ 读取 ← [us-east 备用集群]

这种模式特别适合读多写少的应用场景，可以显著提升整体性能。

故障转移机制

当主集群发生故障时，可以执行以下步骤：

停止向主集群发送请求
将备用集群提升为新的主集群
将应用程序的写入指向新的主集群
(可选) 在新的区域部署新的备用集群

故障转移后，架构变为：

[us-east 区域] (新主集群)
├─ 节点A
├─ 节点B
└─ 节点C

技术优势

低延迟写入：所有写入都在单一区域内完成
灾难恢复：备用集群确保数据安全
读取扩展：备用集群可以分担读取负载
部署灵活性：支持蓝绿部署等高级部署策略

实现建议

监控复制延迟：确保备用集群的数据延迟在可接受范围内
定期故障转移演练：验证故障转移流程的有效性
应用程序重试逻辑：实现适当的重试机制处理临时故障
连接池管理：优化跨区域连接的使用

总结

YugabyteDB 的 Active-Active 单主架构为需要高可用性保障的应用程序提供了一种高效、可靠的解决方案。通过合理配置主备集群，开发人员可以在保证写入性能的同时，获得灾难恢复能力和读取扩展性。这种架构特别适合那些主要用户群体集中在特定地理区域，但又需要应对区域级故障的全球化应用程序。

创作声明：本文部分内容由AI辅助生成（AIGC），仅供参考