怎样做 YashanDB 实现数据库高可用架构

在现代企业和关键业务系统中，数据库的高可用性是保障业务持续运行的重要基础。如何构建一个高可用的数据库架构，不仅关乎业务的稳定性，也直接影响系统的可靠性和服务水平。本文将基于 YashanDB 的架构与技术特点，系统阐述实现数据库高可用的架构方案及关键技术，为提升数据库服务的稳定性和连续性提供技术指导。

主备复制与故障切换机制

YashanDB 通过主备复制是实现高可用的核心手段。主备架构中，主库负责对外业务的读写操作，备库通过实时接收并回放主库产生的 redo 日志，保持数据同步。备库处于只读模式以保证数据一致性。当主库发生故障时，系统可以快速切换到备库继续提供服务，从而减少故障恢复时间。

主备复制在 YashanDB 支持多种模式，包括同步复制和异步复制。同步复制保证在主库事务提交前，redo 日志已发送并写入同步备库，确保数据零丢失。而异步复制则允许主库事务提交不等待备库确认，旨在提高主库性能，但存在数据可能延迟同步的风险。

YashanDB 还支持级联备份和多层级联备份，适应异地灾备和大规模备份需求。通过主库、备库及多个级联备库构建多级复制链路，实现灾难恢复和容灾能力。

主备切换支持手动切换（Switchover 和 Failover），并可实现自动选主机制。自动选主采用 Raft 算法和 yasom 仲裁，能够根据节点状态自动选举新的主库并切换角色，大幅降低运维复杂度和人工干预风险。

共享集群架构实现多实例多活高可用

YashanDB 的共享集群部署基于 Shared-Disk 架构，依赖共享存储和自主研发的崖山集群内核（YCK）以及崖山文件系统（YFS）实现高可用能力。集群中的多个数据库实例可同时提供数据读写服务，实现多实例多活。

共享集群利用聚合内存技术和全局资源管理，确保各实例之间对数据页的并发访问保持强一致性。全局资源目录（GRC）、全局缓存服务（GCS）、全局锁服务（GLS）构成了强一致性的资源协调机制。

高可用得益于 YCS 集群服务模块对集群节点和资源的监控、投票仲裁与故障恢复。通过网络心跳与磁盘心跳机制实现节点状态感知，故障自动触发选主和故障实例剔除，保证其余实例无缝对外服务。

并行文件系统 YFS 支持多副本数据保护，提高存储可靠性，并实现对共享存储设备的统一管理和访问优化。共享集群的多实例部署，结合 YCS 和 YFS 提供的分布式高可用基础设施，构建了高弹性和高可扩展性的多活服务层。

分布式部署架构下的高可用设计

针对业务计算能力要求高且需线性扩展的场景，YashanDB 支持分布式集群部署。分布式部署通过管理多个 MN（管理节点）、CN（协调节点）和 DN（数据节点）实现任务划分和协同执行。

分布式集群中，MN 节点组采用 Raft 协议实现节点间状态一致性与高可用。CN 节点负责客户端请求接入和分布式执行计划生成，DN 节点负责数据存储和执行查询。DN 组内主备节点通过一致性协议保持数据一致，实现数据节点容灾。

节点间通过高性能的内部互联总线（DIN）进行数据和控制消息交换，支持多路复用和消息分发的负载均衡，保证分布式网络通信的稳定与高效。

集群管理模块的故障检测和任务调度机制，支持节点异常感知、自动故障恢复和主备切换，保证分布式数据库整体的持续可用。

持久化与日志机制保障数据可靠性

YashanDB 采用 WAL（Write Ahead Log）机制，所有数据修改均先记录 redo 日志，以确保数据变更持久安全。日志缓存与批量刷盘策略降低磁盘 I/O 压力，提高写入性能。

采用双写机制防止数据块半写（断裂页）问题，保障因断电等异常导致的数据一致性。数据库启动时的实例恢复功能，通过前滚和回滚两个阶段，自动修复异常关闭状态，保证数据库完整一致。

检查点（Checkpoint）机制定期将脏页写入磁盘，加速恢复过程，控制缓冲区的使用效率，提高整体系统稳定性和性能。

高可用环境下的运维和监控支持

YashanDB 内置健康监控线程，可实时检测数据库组件状态，主动发现严重故障并触发自动修复或报警机制。通过事件警报、诊断日志和黑匣子机制，系统能记录并定位出现的异常。

配合故障诊断架构，提供完备的故障检测、数据收集和问题定位，降低故障分析周期。自动诊断存储库可持久化管理诊断数据，辅助运维维护数据库长周期稳定运行。

支持备份恢复机制，包括全库备份、增量备份和归档日志备份，配合多副本冗余存储，保障系统在严重故障时能快速恢复数据状态。

技术建议

根据业务需求选择合适的高可用部署形态（单机主备、共享集群、多节点分布式），合理规划硬件架构并配置网络，确保节点间低时延、高带宽。

启用主备复制的同步复制模式保证数据零丢失场景；结合级联备实现异地容灾；并配置自动选主减少人工干预风险。

共享集群部署时，合理配置 YCS/YFS 及投票盘，确保集群组件高可靠运行，利用聚合内存和全局资源管理提升多实例读写效率及一致性。

分布式部署环境，确保 MN、CN、DN 节点组稳定运行，合理调整节点数量及资源，优化内部互联总线通讯，加速分布式事务的一致性和执行效率。

针对业务访问模式，合理调优 redo 日志写入、检查点频率及双写机制，保障数据持久性同时提升写入性能。

配置并监控健康检查模块及故障诊断架构，结合日志采集与报警系统，实现数据库异常的快速检测及响应。

定期执行全量及增量备份，结合归档日志实现基于时间点的恢复（PITR），保证灾难恢复和业务连续性。

结论

YashanDB 通过丰富的部署形态、先进的主备复制机制、灵活的共享集群设计和全面的分布式支持，构建起多层次、高可靠、高性能的数据库高可用架构。持久化设计与日志机制为数据安全提供基础保障，而健康监控与快速故障恢复机制确保服务稳定性。结合合理的运维策略和技术调优，用户能够有效提升数据库业务的持续可用性和数据一致性。建议结合本文技术方案，结合实际应用场景与业务需求，灵活设计并实施 YashanDB 高可用架构，保障业务系统的连续稳定运行。