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读写分离架构

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针对读多写少的业务场景,云原生内存数据库Tair推出了读写分离架构,提供高可用、高性能、灵活的读写分离服务,满足热点数据集中及高并发读取的业务需求。同时,读写分离架构实例由阿里云Tair团队自研的Proxy组件进行数据分发、故障切换等服务,为您降低了运维成本。

组件介绍

读写分离架构主要由主节点、只读节点、代理节点(Proxy)和高可用系统等组成,架构图如下。

图 1. 云原生(原云盘)读写分离架构云盘读写分离版

图 2. 经典(原本地盘)读写分离架构本地盘读写分离版

组件

云原生读写分离架构(推荐)

经典读写分离架构

主节点(Master node)

承担写请求的处理,同时和只读节点共同承担读请求的处理。

只读节点(Read replicas)

承担读请求的处理,特点如下:

  • 所有只读节点均具备容灾功能,可作为备节点进行数据备份。

  • 只读节点均从主节点同步数据,为星型复制架构,数据同步延迟远小于经典版链式复制架构。

  • 支持自定义只读节点数量,范围为1 ~ 9个。

承担读请求的处理,特点如下:

  • 只读节点采取链式复制架构,当只读节点数越多,靠近链路末端的只读节点数据延迟越大。

  • 提供1个、3个、5个只读节点配置。

备节点(Replica node)

无冷备节点,任一只读节点均可作为备节点。当主节点发生异常时,可以将请求切换至任一只读节点。

由于无需该组件,在同样性能下,云原生读写分离架构的价格更低。

冷备节点,作为数据备份使用,不对外提供服务。当主节点发生异常时,会将请求切换至该节点。

代理节点(Proxy server)

客户端和代理节点建立连接后,代理节点会自动识别客户端发起的请求类型,按照权重分发流量(各节点权重相同,且不支持自定义权重),将请求转发到不同的数据节点中。例如将写请求转发给主节点,将读请求转发给主节点和只读节点。

说明
  • 客户端只会与代理节点建立连接,不支持和各节点直接建立连接。

  • 代理节点会将读请求平均分配到主节点和只读节点,暂不支持自定义控制。例如3个只读节点的实例,主节点和3个只读的读权重均为25%。

高可用系统(HA system)

自动监控各节点的健康状态,异常时发起主备切换或重搭只读节点,并更新相应的路由及权重信息。

关于双可用区读写分离架构实例的说明

云原生读写分离架构(推荐)

经典读写分离架构

主、备可用区都提供服务,最少配置:

  • 主可用区:1个主节点、1个只读节点。

  • 备可用区:1个只读节点。

将分别提供主、备可用区的连接地址,均支持读、写操作。每个可用区的读请求会路由到本可用区的主节点或只读节点中,实现就近访问;而写请求均会路由到主可用区的主节点中。架构图如下:

image
说明

推荐主、备节点均配置2节点以上:

  • 主可用区:1个主节点、1个只读节点。

  • 备可用区:2个只读节点。

主节点与只读节点都部署在主可用区,仅将冷备节点部署在备可用区,作为数据备份,不对外提供服务。当主节点发生异常时,会将请求切换至该节点。

特点

  • 透明兼容

    标准架构可以直接升级到读写分离架构,由于读写分离架构使用Proxy server进行转发,在升级后,您可以直接使用支持Redis的任何客户端访问读写分离架构实例,无需进行业务改造。读写分离架构完全兼容Redis协议命令,但部分命令存在一些限制,更多信息请参见读写分离架构命令限制

  • 高可用

    • 通过阿里云自研的高可用系统自动监控所有数据节点的健康状态,为整个实例的可用性保驾护航。主节点不可用时自动选择新的主节点并重新搭建复制拓扑。某个只读节点异常时,高可用系统能够自动探知并重新启动新节点完成数据同步,下线异常节点。

    • 代理节点会实时感知每个只读节点的服务状态。在某个只读实例异常期间,代理节点会自动降低该节点的服务权重,发现只读节点连续失败超过一定次数以后,会停止异常节点的服务权利,并具备继续监控后续重新启动节点服务的能力。

  • 高性能

    读写分离架构采取链式复制架构,可以通过扩展只读实例个数使整体实例性能呈线性增长,同时基于源码层面对Redis复制流程的定制优化,可以最大程度地提升线性复制的系统稳定性,充分利用每一个只读节点的物理资源。

使用场景

读取请求QPS(Queries Per Second)压力较大的场景。

Tair标准架构无法支撑较大的QPS,如果业务类型是读多写少类型,需要采用多个只读节点的部署方式来突破单节点的性能瓶颈,相比标准版最高可以将QPS提升近9倍。

说明

由于数据同步至只读节点存在一定延迟,选用此架构时,业务需要能接受一定程度的脏数据。如果对数据一致性要求较高,推荐选用集群架构

建议与使用须知

  • 当一个只读节点发生故障时,请求会转发到其他节点;如果所有只读节点均不可用,请求会全部转发到主节点。只读节点异常可能导致主节点负载提高、响应时间变长,因此在读负载高的业务场景建议使用多个只读节点。

  • 只读节点发生异常时,高可用系统会暂停异常节点的服务,重新挂载一个可用的只读节点。该过程涉及资源分配、实例创建数据同步以及服务加载,消耗的时间与业务负载及数据量有关。云原生内存数据库Tair不承诺只读节点的恢复时间指标。

  • 某些场景会触发只读节点的全量同步,例如在主节点触发高可用切换后。全量同步期间只读节点不提供服务并返回-LOADING Redis is loading the dataset in memory\r\n信息。

  • 更多关于路由转发的规则,请参见Tair Proxy特性说明

购买方式

若您已创建云原生标准架构实例,可开启读写分离功能,更多信息,请参见开启读写分离功能

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