MySQL云原生与分布式之：`MySQL`的`Percona XtraDB Cluster`：其在同步复制中的`Galera`协议。

MySQL云原生与分布式：Percona XtraDB Cluster与Galera协议

大家好，今天我们来深入探讨MySQL云原生与分布式架构中的一个重要组成部分：Percona XtraDB Cluster (PXC) 及其核心同步复制协议 Galera。PXC 提供了一种高可用、高扩展性的 MySQL 解决方案，而 Galera 协议是实现这一目标的关键。

1. 高可用与可扩展性：PXC 简介

Percona XtraDB Cluster (PXC) 是一个基于 MySQL 的高可用性集群解决方案。它基于 Percona Server for MySQL，并使用 Galera 协议进行同步复制。PXC 的主要优点包括：

• 高可用性： 集群中的多个节点可以同时提供服务。当一个节点发生故障时，其他节点可以自动接管，保证服务的连续性。
• 数据一致性： Galera 协议保证了集群中所有节点的数据都是一致的，避免了异步复制可能导致的数据不一致问题。
• 可扩展性： 可以通过添加新的节点来扩展集群的容量。
• 易于部署和管理： Percona 提供了简化的部署和管理工具，降低了运维成本。

2. 同步复制的基石：Galera 协议详解

Galera 协议是一种用于数据库集群的同步复制协议。它通过以下机制保证了数据一致性和高可用性：

• 完全同步复制： 所有事务在提交之前都会被复制到集群中的所有节点。只有当所有节点都确认收到事务后，事务才会被提交。
• 基于认证的复制： 每个节点在提交事务之前，都会对事务进行认证，以确保事务不会导致冲突。
• 组通信： Galera 使用组通信协议（通常是 Galera Cluster Daemon，garbd）来管理集群中的节点，并保证所有节点都能够收到最新的数据。

2.1 Galera 协议的核心概念

• Write-Set Replication (WSR)： Galera 协议的核心是 WSR。每个事务被分解成一个 write-set，其中包含了事务修改的所有数据行的信息。这个 write-set 会被发送到集群中的所有节点。
• Total Order Broadcast (TOB)： Galera 使用 TOB 来保证所有节点按照相同的顺序接收 write-set。这对于保证数据一致性至关重要。
• Certification Based Replication (CBR)： 在将 write-set 应用到本地数据库之前，每个节点都会对 write-set 进行认证。认证过程会检查 write-set 是否与本地数据库中的数据冲突。如果发生冲突，事务将被回滚。
• State Snapshot Transfer (SST)： 当一个新节点加入集群时，需要从现有节点同步数据。这个过程称为 SST。PXC 支持多种 SST 方法，包括 mysqldump、xtrabackup 和 rsync。

2.2 Galera 协议的工作流程

1. 事务提交： 客户端向集群中的一个节点提交事务。
2. Write-Set 创建： 节点将事务分解成一个 write-set。
3. TOB 广播： 节点使用 TOB 将 write-set 广播到集群中的所有节点。
4. 认证： 每个节点对接收到的 write-set 进行认证。
5. 应用： 如果认证通过，节点将 write-set 应用到本地数据库。
6. 提交确认： 节点向发起事务的节点发送提交确认。
7. 事务完成： 当发起事务的节点收到所有节点的提交确认后，事务完成。

2.3 Galera 协议的优势