YashanDB 高可用架构设计，保障企业业务零中断

在现代企业业务系统中，数据库的高可用性直接决定了业务的连续性和稳定性。业务中断不仅导致数据损失，还影响用户体验及企业信誉。因此，如何设计一套具备高可用性的数据库架构，能够实现故障的快速切换和无缝恢复，是企业数据库建设中的关键问题。

主备复制架构及故障切换机制

YashanDB 采用主备复制机制实现数据库的高可用保障。主实例负责响应应用端的读写请求，备实例实时接收并回放主实例的 redo 日志，保证数据的及时同步。在此架构中，备库可作为主库的热备用，当主实例出现故障时，通过主备切换将业务快速切换到备实例，保障业务不中断。

主备复制支持多种复制模式，包括同步复制和异步复制。同步复制保证事务提交后 redo 日志即同步至备库，确保数据零丢失；异步复制则允许主库事务提交不等待备库响应，从而在保证性能的基础上实现较高可用性。

YashanDB 支持手动切换（Switchover 与 Failover）及自动选主功能。系统基于 Raft 算法实现自动选主，结合多节点仲裁和心跳机制，能够快速识别主实例故障，自动选举新的主实例。

共享集群架构的多活高可用设计

为满足对高性能、高扩展和高可用的更高要求，YashanDB 支持基于共享存储的共享集群部署形态。该架构由多个数据库实例组成单体数据库，实例间通过崖山集群内核（YCK）实现全局资源的并发访问控制。

共享集群中，所有实例均可以对数据进行读写操作，实例间通过全局资源目录（GRC）、全局缓存服务（GCS）及全局锁服务（GLS）协调数据访问与锁管理，保证多实例间数据强一致性。

集群高可用由崖山集群服务（YCS）及崖山文件系统（YFS）共同保障。YCS 实现集群资源管理、故障感知和投票仲裁，支持实例的在线故障自动切换及快速故障恢复。YFS 作为高性能并行文件系统，保障共享存储的可靠一致访问。

分布式部署的高可用架构策略

针对对处理能力有较强线性扩展需求的业务场景，YashanDB 提供分布式集群模式。分布式集群由管理节点（MN）、协调节点（CN）和数据节点（DN）组成，分别负责元数据管理、查询协调和数据存储。

分布式环境下，每个节点保持自身数据和状态的副本，通过 Raft 协议实现金丝合一的数据一致性。主备关系存在于 MN 组和 DN 组中，通过主备复制机制保证节点故障时的快速切换。

协调节点在 SQL 执行计划生成阶段整合数据节点返回的结果，并行度及数据交换机制的设计使得分布式执行既高效又具备较强容错能力。

多层故障检测与恢复机制

YashanDB 集成全面的故障检测与自动恢复体系。实例层面引入健康监控线程（HEALTH_MONITOR）实时检测数据库关键组件异常，并自动上报或修复故障。发生严重错误时，自动收集诊断数据，支持黑匣子技术进行追踪。

在主备环境，主库异常时备库自动接手服务，支持备库自动修复数据页损坏。在共享集群中，YCS 进行投票仲裁确保集群稳定性，故障实例自动剔除，影响最小化。

结合双写机制避免半写损坏问题，Checkpoint 机制定期持久化脏页，Instance 恢复实现数据库异常关闭后的快速恢复，保障数据库的一致性和可用性。

数据持久化与日志管理保障

为了保障数据安全，YashanDB 使用写前日志（WAL）技术，所有变更操作均先写 redo 日志，确保在异常情况下可利用日志恢复数据。redo 日志通过独立线程异步刷新，兼顾数据安全和系统性能。

数据库支持至少三个在线 redo 日志文件，自动或手动切换，避免“日志追尾”风险。归档日志用于支持基于时间点恢复和分布式备份恢复。

结合双写文件解决数据库数据块半写问题，大幅度降低因意外停电或系统异常导致的数据损坏风险。

实例高可用与热备同步技术

YashanDB 实例采用多线程架构，具备独立启动、关闭和恢复能力。实例在关闭异常重启后自动启动实例恢复，回放 Redo 日志，确保数据一致性和完整性。

主备实例之间通过网络监听线程、Redo 发送和接收线程完成数据同步，通过网络环形缓存（Log Cache）提高日志传输效率与可靠性，支持日志归档和修复。

采用级联备模式降低主库带宽压力，异地容灾场景中备库备库之间以异步方式复制 redo 日志，增强灾备弹性和广泛应用多层备库的灵活性。

高可用保障的运维与自动化能力

YashanDB 通过自动选主、多级切换、在线故障自动恢复等特性降低运维复杂度。YCS 和 YFS 的集群管理和文件管理接口支持对集群组件的全生命周期管理，线上维护无缝不中断。

丰富的后台线程体系专职处理自恢复、定时任务、安全管理和资源监控，实现高可用环境下的稳定运行和自动故障检测。

基于完善的诊断框架和审计机制，支持故障预警、诊断溯源和访问安全控制，保障长周期运行的安全稳定。

总结与建议

选择合适的部署架构（单机主备、分布式集群或共享集群）以满足不同业务性能和高可用需求。

主备机制配置同步或异步复制模式，结合业务容忍的延迟要求与数据丢失风险合理设置保护模式。

启动自动选主功能，减少故障切换时间，实现主备无缝切换，提升系统可用性。

充分利用共享集群架构中崖山集群服务及文件系统保证多实例并发访问的强一致性与资源协调。

加强定期备份与归档日志管理，实现基于时间点的恢复保障关键业务数据安全。

合理配置内存缓存、日志刷新机制及双写文件，提高数据持久化和恢复效率。

利用故障自动检测、自愈以及审计监控机制，保障系统运行的健康性和安全性。

根据业务负载特征，合理规划分区、索引和并行度，提升数据库整体性能与容灾能力。

建立规范的用户权限管理和访问控制策略，结合多层安全防护，保护数据库安全。

持续关注 YashanDB 高可用能力的技术演进，结合最新架构特性优化系统部署和运维。

结论

随着企业业务对数据可靠性和系统连续性的严苛要求不断提升，数据库高可用架构设计成为数据库技术竞争的核心。YashanDB 通过多样化的部署形态、高效的主备复制机制、强一致性的共享集群服务以及完善的自动故障检测和恢复体系，构建了坚实的业务零中断保障能力。未来，伴随数据规模的不断增长和技术的发展，数据库高可用技术将持续成为企业关键业务支撑的竞逐焦点。建议数据库运维和开发人员深入理解和应用 YashanDB 高可用架构，持续调整优化，实现企业信息系统的高可靠和高效益运行。