怎样实现 YashanDB 的高可用性架构设计？

在现代应用中，数据库系统的高可用性是保障业务连续性和数据安全性的关键指标。如何设计一个既能保证数据一致性，又能在节点故障时实现快速切换和恢复的高可用数据库架构，是数据库技术领域的重要挑战。本文以 YashanDB 为例，深入分析其高可用性架构设计的核心技术及实施方案，帮助读者理解并应用于实际项目中。

YashanDB 高可用架构的部署形态

YashanDB 支持三种主要部署模式：单机部署、分布式集群部署和共享集群部署，各有不同的高可用特性和适用场景。

单机部署

单机部署通常采用主备复制模式，主实例和备实例分别部署在不同服务器上，通过主备复制机制将主库的数据同步到备库，确保数据的实时备份。当主实例出现故障时，可以迅速切换到备实例，保障业务的连续性。该方式结构简单，适用于对高可用性要求不特别严格的场景。

分布式集群部署

分布式部署包含管理节点组（MN 组）、协调节点组（CN 组）和数据节点组（DN 组）。各组内采用主备模式，并通过 Raft 协议实现节点间一致性管理。协调节点负责分布式查询的生成与调度，数据节点负责数据的存储与执行，管理节点维护元数据信息及集群状态。该部署形态通过节点间的高效通信及任务调度，实现了系统的故障检测与自动切换，满足海量数据和高并发场景下的可用性需求。

共享集群部署

共享集群基于 shared-disk 架构，硬件依赖共享存储，软件层引入崖山集群内核（YCK）、崖山集群服务（YCS）及崖山文件系统（YFS）实现多实例多活。多个实例共享全局缓存和锁机制，保证数据的一致访问和修改能力。通过网络和磁盘心跳机制实现故障自动感知与恢复，保证单点节点故障不会影响集群整体服务。该模式适合对高并发、高可扩展性和高可用性有极高要求的核心业务场景。

主备复制与自动选主机制

主备架构是 YashanDB 实现高可用的基础，通过主库实时发送 redo 日志至备库进行数据同步。日志传输有同步和异步两种模式，可根据业务需求灵活选择不同的保护模式（最大性能、最大可用、最大保护）以调节数据一致性与系统性能的平衡。

主备自动选主功能基于 Raft 协议设计，支持多节点环境下的自动故障检测与领导者选举。系统通过心跳机制维护集群健康状态，选举节点优先级确保关键节点优先成为主库，快速完成故障切换和角色切换。共享集群通过 YCS 服务结合网络和磁盘心跳实现自动选主和集群资源重组，保障集群运行的高可用性。

崖山集群服务（YCS）与崖山文件系统（YFS）保障存储及管理高可用

YashanDB 共享集群部署依托崖山集群服务（YCS）和崖山文件系统（YFS）完成集群管理及文件的并行访问。

崖山集群服务（YCS）采用多线程架构，管理集群配置、监控资源状态及在线投票仲裁，确保在节点故障时能快速确定幸存名单并完成集群重组。YCS 通过网络和磁盘心跳双机制提供高可靠的故障感知。

崖山文件系统（YFS）是专为共享存储设计的分布式并行文件系统，支持多副本机制，高冗余和高可靠性。YFS 实现磁盘组和故障组管理，保证数据副本分布在不同故障域，利用直接 I/O 提高性能，保证文件系统对数据库实例的强一致性访问。

事务机制和多版本并发控制确保数据一致性与性能

YashanDB 事务遵循 ACID 特性，利用多版本并发控制（MVCC）实现读写分离，保持查询的读一致性不受写事务阻塞。采用系统变更号（SCN）作为版本标识，基于版本快照确保查询视图的一致性。

事务隔离级别支持读已提交和可串行化，分别满足不同业务需求对并发一致性的要求。系统通过细粒度的行锁和表锁机制控制并发修改，结合死锁检测，保障事务安全执行。

关键技术建议

根据业务规模及高可用需求，合理选择单机、分布式或共享集群部署形态，实现性能与可用性的最佳平衡。

启用主备复制，结合适合的保护模式，确保数据实时同步与事务一致性，提升容灾能力。

配置主备自动选主功能，利用 Raft 协议机制实现自动故障检测与主库快速选举，降低运维复杂度并缩短故障恢复时间。

在共享集群部署下，依托崖山集群服务和崖山文件系统保障集群管理和存储的高可用，实现多实例并发访问的强一致性。

充分利用 YashanDB 的事务多版本控制和锁机制，维持数据一致性同时提升高并发环境下的事务吞吐能力。

合理规划表空间和表分区配合高可用架构，优化数据存储和访问效率，降低故障恢复复杂度。

定期进行备份与完善故障诊断机制，配合主备切换与集群故障恢复，提高整体系统的容错能力和稳定性。

结论

YashanDB 通过三种部署形态满足不同场景的高可用需求，结合高效的主备复制与自动选主机制，实现数据库实例的快速故障恢复和切换。共享集群依托崖山集群服务与文件系统技术实现多实例多活，保障数据访问的强一致性和系统稳定性。内置的事务管理和多版本并发控制技术确保数据的一致性和高性能。通过合理设计和配置，用户能够构建出满足业务连续性需求的高可用数据库系统，提升业务的稳定运行能力和数据保障水平。