YashanDB 数据库高可用集群快速部署教程

随着业务应用对数据库性能和可靠性的要求不断提升，数据库系统面临性能瓶颈和数据一致性等多重挑战。构建高可用的数据库集群环境已成为保障业务连续性和提升系统稳定性的关键举措。YashanDB 作为支持多种部署形态的现代关系数据库，提供了包括单机主备、分布式集群及共享集群三种部署模式，满足不同场景及要求下的高可用需求。本文将深入分析 YashanDB 高可用集群的核心技术架构及部署流程，旨在为数据库管理员及运维工程师提供详实的技术指导和操作建议，快速实现稳健的高可用数据库系统搭建。

一、YashanDB 高可用部署架构概述

YashanDB 支持的高可用部署形态主要包括单机主备模式、分布式集群模式和共享集群模式，各具不同的技术特点和适用范围。

1. 单机主备部署

单机主备部署通常由两台服务器组成，分别运行主实例和备实例，通过主备复制实现 redo 日志的同步以保障数据一致性。主库为读写模式，备库为只读模式。该部署适用于对高可用需求较低或资源受限的场景。其主备复制链路基于环形 Log Cache 缓存机制，优化日志传输和回放效率，同时支持手动和自动切换，有效实现主备故障切换，降低业务中断风险。

2. 分布式集群部署

分布式部署采用 Shared-Nothing 架构，包含 MN 组（元数据管理）、CN 组（协调节点）和 DN 组（数据节点）三类实例。MN 组负责集群元数据和事务管理，CN 组负责请求解析及执行计划分发，DN 组负责数据存储和执行。分布式 SQL 引擎支持 MPP 并行执行，利用内部通信服务实现节点间高速数据交换，满足海量数据分析和线性可扩展性要求。高可用通过 Raft 协议保证组内节点一致性，多节点主备配置实现整体服务的容错和切换。

3. 共享集群部署

共享集群依赖共享存储，采用 shared-disk 架构及聚合内存技术（Cohesive Memory），实现多实例并发读写同一数据库数据，且保证强一致性。核心组件包括崖山集群内核（YCK），管理全局资源和锁的并发访问；崖山集群服务（YCS），实现资源监控、故障投票仲裁及集群重组；以及崖山文件系统（YFS），提供高性能的一致性分布式文件访问。共享集群支持在线故障自动切换、自动故障恢复，确保单实例异常不会影响整体服务可用性。

二、核心技术详解

1. 主备复制与高可用性保障

主备复制是 YashanDB 高可用体系的基础，通过 redo 日志物理复制实现主库与备库数据的实时同步。采用 WAL 机制，主库事务提交前须保存 redo 日志，备库通过日志回放确保数据一致。复制模式支持同步与异步，满足不同的性能与数据安全需求。支持多备库及级联备库实现多层次灾备。主备切换支持手动的 Switchover 与故障切换 Failover，结合自动选主机制降低运维复杂度。

2. 分布式 SQL 执行与事务一致性

分布式部署中，协调节点解析 SQL 请求并生成分布式执行计划，分发至数据节点并汇总结果。利用 MPP 并行架构和内部通信网络，实现跨节点数据的并行交换和计算。事务管理基于全局时间戳系统，多版本并发控制（MVCC）保证读写一致性，允许高并发访问。通过 Raft 协议维持节点间事务和元数据的一致性，确保故障恢复和高可用性。

3. 共享集群的全局资源协调

共享集群利用全局资源目录（GRC）管理数据页的读写所有权及共享实例访问排队，配合全局缓存服务（GCS）完成跨实例数据同步，及全局锁服务（GLS）管理非数据资源的协同访问。YCK 内核通过细粒度锁和内存聚合技术，实现多实例共享缓存一致性访问，极大提升并发性能和系统扩展能力。YCS 组件监控并维护集群资源状态，实现故障检测和自动选主，保障集群持续高可用。

4. 物理与逻辑存储管理

YashanDB 通过划分物理存储文件和逻辑存储结构，实现灵活高效的数据管理。物理存储包括数据文件、日志文件、控制文件等，逻辑结构包括表空间、段、区和块。支持多种存储结构：堆存储（HEAP）、B 树索引（BTREE）、可变列式存储（MCOL）和稳态列式存储（SCOL），适配 OLTP、HTAP 及 OLAP 场景。逻辑结构与硬件分离，便于扩容缩减。存储空间管理利用段页式三级管理，实现空闲空间高效分配和复用。

5. 事务机制与并发控制策略

事务支持 ACID 特性，利用多版本并发控制避免读写冲突，采用语句级和事务级查询一致性读。写冲突检测确保事务执行的串行化语义，防止数据不一致。支持读已提交和可串行化两种隔离级别，并通过锁机制实现写写并发控制及死锁检测和解除。事务通过 UNDO 与 REDO 保障数据恢复和一致性。自治事务机制支持事务内嵌独立执行单元，增强业务逻辑灵活性。

6. 自动选主与故障恢复

自动选主机制降低主备高可用运维复杂度。分布式集群采用基于 Raft 共识算法的领导者选举，支持选举超时、任期管理及优先级配置，保证集群中唯一领导者的正确选出。单机多备支持自动切换，保证主库故障时快速选主。共享集群通过网络和磁盘心跳检测服务状态，结合投票仲裁确保主实例唯一，快速进行存活实例重组，实现故障自动恢复。

三、快速部署建议

根据业务规模和性能需求选择合适的部署模式（单机主备、分布式或共享集群）。

合理规划网络架构，确保主备节点或集群节点之间低延迟可靠互联，加快日志同步和集群协调。

配置多副本和容灾机制，充分利用 Raid、备库和共享存储实现数据和元数据的多重冗余。

设置合适的主备复制模式和保护级别（性能、可用或保护优先），权衡性能与数据一致性需求。

调整实例和 SQL 引擎参数，优化日志刷盘策略、缓存大小和并发线程数以提升系统吞吐量。

开启自动选主功能，结合运维监控确保故障期间能够安全快速完成主备切换。

部署完善的监控及故障诊断机制，确保及时发现异常，实现自动或半自动故障处理。

合理设计存储分区和索引，利用访问约束和分区剪枝优化查询性能，提升系统整体效率。

预配置安全策略，启用加密传输与存储，配置访问控制和审计，满足企业安全合规要求。

定期进行全量和增量备份，配合归档日志实现基于时间点的恢复，保障数据安全。

结论

随着数据规模和业务复杂性的持续增长，数据库系统面临更高的可用性和性能挑战。YashanDB 通过支持多种高可用部署形态、完善的主备复制机制及智能自动选主功能，结合高性能分布式执行和共享集群技术，为构建稳定可靠的企业级数据库系统提供坚实的技术保障。未来，YashanDB 将持续优化高可用和扩展能力，以应对海量数据处理和实时分析需求，成为行业核心竞争力的重要组成。持续深入掌握 YashanDB 高可用集群部署与运维技术，将有效助力企业构建突破性能瓶颈的数据库基础设施。