云原生数据库 PolarDB：高可用性与容灾

本文详细介绍了高可用与容灾的特性。

在生产环境部署数据库时，往往会搭建多个副本（Replica），保证数据库集群的高可用性以及数据的持久性。传统的部署方式是一主一备，即主备间通过日志同步数据变更。但是主备复制存在先天性缺陷，以常见的MySQL半同步复制为例，一旦网络延迟超出阈值，同步就会退化到异步复制。此时如果主节点宕机，副本可能丢失已提交的数据，也就是常说的副本不一致。

为了保证副本间的强一致性，现代数据库往往采用以Paxos为代表的多数派复制协议。Paxos通常要求集群中至少存在3个节点，每次写入都要获得超过半数节点的确认，即便其中1个节点宕机，集群也仍然能正常提供服务。Paxos算法能够保证副本间的强一致性，彻底解决副本不一致问题。

PolarDB-X在副本复制方面采用了X-Paxos协议。X-Paxos是阿里巴巴自研的Paxos协议实现，起源于AliSQL（阿里内部的MySQL分支）。基于朴素的Paxos实现，它在功能、性能上都做了大量优化，且经历了数十载的双十一考验，稳定可靠。

X-Paxos实现了Multi-Paxos算法，一般每个节点都包含了 Proposer、Accepter、Learner三种功能，每一个节点都是全功能节点。但是PolarDB-X并不需要所有节点都拥有全部的功能，对部分节点的功能进行了裁剪，每个节点的功能介绍如下：

• 通常有一个相对稳定的Leader角色的节点用于处理读写请求。
• 如果Leader角色的节点因为某些意外情况发生宕机或超时，Follower角色的节点就会重新发起选主投票，如果得到超过半数的选票则成为新的Leader角色节点。
• Logger节点只保留Accepter和Learner功能，负责保存日志以及参与Paxos投票。
• 只读实例中的节点仅支持Learner功能，只负责接受主机群的变更日志，不参与Paxos投票。

此外，X-Paxos还支持动态添加删除节点、权重化选主、Leader主动回切等企业级特性，允许用户根据业务需求灵活定义部署方式。