YashanDB 数据库数据高可用与灾难恢复实践

在现代企业信息系统中，数据库的高可用性与灾难恢复能力是保障业务连续性和数据安全的核心保障。如何构建高效可靠的数据库系统，能够在出现故障时快速恢复，并确保系统数据不丢失、业务不中断，是数据库技术领域的重要问题。本文针对 YashanDB 数据库，从其体系架构、主备复制机制、高可用部署、灾难恢复策略等方面作深入分析，旨在为数据库设计和运维人员提供系统性技术参考。

YashanDB 高可用架构概览

YashanDB 提供多样化的部署架构以适应不同业务场景的高可用需求，主要包括单机主备部署、分布式集群部署以及共享集群部署。

单机主备部署：通过两台服务器分别部署主实例和备实例，利用主备复制保障数据同步。此架构适用于大多数业务场景，提供基本的高可用保驾护航。

分布式集群部署：包括节点管理（MN）、协调节点（CN）和数据节点（DN）三个主要子系统，遵循 Shared-Nothing 架构。此架构适用于处理能力高且具备强线性扩展需求的海量数据分析业务。

共享集群部署：基于 Shared-Disk 架构，依赖崖山文件系统（YFS）实现共享存储，聚合内存技术（YCK）实现多实例数据页及资源的协同访问。多个实例支持强一致并发读写，满足高端核心交易的多写、高高可用和性能可扩展的需求。

主备复制机制与高可用保障

YashanDB 通过 Redo 日志的物理复制实现主备数据同步，主库将 Redo 日志实时发送至备库，备库异步或同步地进行日志回放，保证数据一致性。主备复制支持多种同步模式，包括最大性能、最大可用和最大保护三种保护模式，分别在数据一致性和系统性能之间做出平衡。

系统支持一主多备以及级联备架构，从而灵活满足同城多备份和异地容灾的业务需求。备库能够实现在线日志回放支持读操作，缩短故障恢复时间。主备切换包含计划内的 Switchover 和故障切换 Failover，系统支持手动切换以及自动选主，极大增强故障切换的自动化能力。

自动选主机制

在分布式和单机多备情况，采用 Raft 协议实现的主备自动选主，支持节点优先级和心跳机制保障集群稳定。单主一备部署中，基于 yasom 仲裁实现自动选主及快速切换，支持零丢失模式保证系统数据一致性。共享集群通过崖山集群服务（YCS）基于网络和磁盘心跳实现故障感知、投票仲裁和资源自动重组，确保主实例和集群健康。

灾难恢复能力与备份策略

灾难恢复是数据库数据防护体系中的关键环节，YashanDB 提供完整的备份与恢复功能，涵盖全库备份、归档备份及增量备份等多种模式，满足不同业务恢复粒度与时效要求。备份集能够存储控制文件、数据文件、归档日志及切片文件，支持本地备份和流式备份。

恢复过程支持完整恢复和基于时间点恢复（PITR），结合归档日志回放，实现数据库恢复至任意历史时间点。增量备份分为差异增量备份和累积增量备份，平衡备份时间与存储空间效率。

共享集群与存储高可用

共享集群架构依赖崖山文件系统（YFS）实现共享存储的高可用与多实例数据访问协调。YFS 采用多副本机制，通过跌级容错的故障组划分和冗余副本管理确保存储数据的持久与安全。分配单元（AU）保证磁盘资源的高效利用。YFS 利用并行文件系统接口，实现高性能的元数据管理和文件访问。

崖山集群服务（YCS）负责集群节点管理、资源调度、集群投票仲裁等，实现集群拓扑的动态维护及故障自动修复。YCS 与数据库实例通过私网通讯实现心跳机制及状态同步，全方位保障集群稳定。

事务与多版本并发控制保障数据一致性

YashanDB 实现了遵守 ACID 特性的高可靠事务机制。通过多版本并发控制（MVCC）实现事务间的读写隔离，支持语句级和事务级一致性读。存储 Undo 数据保证读到历史正确版本，对写冲突采取锁机制和写冲突检测以维持写一致性。

数据库支持读已提交和可串行化两种隔离级别，兼顾性能与强一致性需求。行锁采用物理锁的 Xslot 设计，支持事务内行级序列化访问。表锁机制保证数据结构的变更不可冲突。死锁检测机制自动识别并解除资源争用异常。

备份恢复与主备切换的最佳实践建议

建立合理的主备复制架构，结合业务需求选择同步模式，确保数据可用性与性能平衡。

定期执行全库和增量备份，确保备份策略满足恢复点目标（RPO）和恢复时间目标（RTO）。

部署自动选主机制，提高故障切换速度和系统容错能力，减少人为干预。

共享集群部署中，合理规划 YFS 磁盘组和故障组，配置多副本冗余保障文件系统的高可用性。

实施基于时间点恢复策略，结合归档日志及时补充，灵活实现数据库的点时间恢复。

监控 Redo 日志传输和回放状态，提前识别同步延迟及日志 GAP，确保备库数据完整。

结合多版本控制和锁机制，优化事务处理，减少冲突和锁等待，提升并发性能。

规范主备切换操作流程，优先使用 Switchover 方式实施计划内切换，Failover 仅用作紧急恢复。

结论

YashanDB 通过多层次的体系架构和丰富的功能模块，融合先进的事务管理、备份恢复、主备复制及自动选主技术，实现了数据的高可用与灾难恢复。共享集群架构通过强一致的多实例并发支持和崖山文件系统保障存储安全性，为核心交易场景提供了坚实保障。结合严格的事务隔离和多版本并发控制，数据库能够在保障数据一致性的同时，满足高并发业务需求。采用科学的备份策略与故障切换机制，进一步提升系统容错和快速恢复能力。读者可结合本文技术实践指导，在实际数据库建设和运维中实现数据安全连续运营。