架构简介
高可用架构
在生产系统中，通常都需要用高可用方案来保证系统不间断运行，数据库作为系统数据存储和服务的核心能力，其可用要求高于计算服务资源。目前，数据库的高可用方案通常是让多个数据库服务协同工作，当一台数据库故障，余下的立即顶替上去工作，这样就可做到不中断服务或只中断很短时间；或者是让多台数据库同时提供服务，用户可以访问任意一台数据库，当其中一台数据库故障，立即更换访问另外数据库即可。
由于数据库中记录了数据，想要在多台数据库中切换，数据必须是同步的，所以数据同步技术是数据库高可用方案的基础。当前，数据复制有以下三种方式：
异步复制：应用发起更新（含增加、删除、修改操作）请求，Master 完成相应操作后立即响应应用，Master 向 Slave 异步复制数据。因此异步复制方式下，Slave 不可用不影响主库上的操作，而 Master 不可用有概率会引起数据不一致。
强同步复制：应用发起更新请求，Master 完成操作后向 Slave 复制数据，Slave 接收到数据后向 Master 返回成功信息，Master 接到 Slave 的反馈后再应答给应用。Master 向 Slave 复制数据是同步进行的，因此 Slave 不可用会影响 Master 上的操作，而 Master 不可用不会引起数据不一致。
注意：
使用“强同步”复制时，如果主库与备库之间网络中断或备库出现问题，主库也会被锁住（hang），而此时如果只有一个主库或一个备库，那么是无法做高可用方案的。因为单一服务器服务，如果故障会直接导致部分数据完全丢失，不符合金融级数据安全要求。
半同步复制：半同步复制是 google 提出的一种同步方案，其原理是正常情况下数据复制方式采用强同步复制方式，当 Master 向 Slave 复制数据出现异常的时候（Slave 不可用或者双节点间的网络异常）退化成异步复制。当异常恢复后，异步复制会恢复成强同步复制。半同步复制意味着 Master 不可用会有较小概率引起数据不一致。
常见高可用架构
共享存储方案：使用共享存储，如 SAN 存储。SAN 的原理是多台数据库服务器共享同一个存储区域，这样多台数据库都可以“读写”同一份数据。当主库发生故障时，第三方高可用软件把文件系统在备库上挂起，然后在备库上启动数据库即完成切换。
日志同步或流复制同步：数据库最常见复制模式，如 MySQL 数据库。每当写入数据，MySQL Master Server 将自己的 Binary Log 通过复制线程传输给 Slave，Slave 接收到 Binary Log 以后，依照 Binary Log 内容，写入相同数据到文件系统。目前 MySQL 已经提供：
异步复制：异步复制可以确保得到快速的响应结构，但是不能确保二进制日志确实到达了 Slave 上，即无法保障数据一致性。
半同步复制：（由 google 提供的同步插件）半同步复制对于客户的请求响应稍微慢点，在超时等情况下，会退化为异步，即基本保障数据一致性，但无法保证数据完全一致性。
基于触发器的同步：使用触发器记录数据变化，然后同步到另一台数据库上。
基于中间件的同步：系统不直接连接到底层数据库，而是连接到一个中间件，中间件把数据库变更发送到底层多台数据库上，从而完成数据同步。早几年，由于业务需求，数据库性能、同步机制等问题，某些软件开发商通常采用类似架构。
MariaDB 架构简介
异步多线程强同步复制技术
通过如下视频，您可以了解 MariaDB 的异步多线程强同步复制技术：
同步技术发展过程中，提供了异步复制、半同步等同步技术，这两种技术面向普通用户群体，在用户要求不高、网络条件较好、性能压力不大的情况下，能够基本保障数据同步；但通常情况下，采用异步复制、半同步机制容易经常出现数据不一致问题，直接影响系统可靠性，甚至出现丢失交易数据，带来直接或间接经济损失。
腾讯云业务经过多年积累，自主研发出数据库异步多线程强同步复制方案（Multi-thread Asynchronous Replication，MAR），相比于 Oracle 的 NDB 引擎、Percona XtraDB Cluster 和 MariaDB Galera Cluster，其性能、效率和适用性更具优势。MAR 强同步方案特点如下：
一致性的同步复制，保证节点间数据强一致性。
对业务层面完全透明，业务层面无需做读写分离或同步强化工作。
将串行同步线程异步化，引入线程池能力，大幅度提高性能。
支持集群架构。
支持自动成员控制，故障节点自动从集群中移除。
支持自动节点加入，无需人工干预。
每个节点都包含完整的数据副本，可以随时切换。
无需共享存储设备。
腾讯 MAR 方案强同步技术，只有当备机数据同步后，才由主机向应用返回事务应答，示意图如下：
对比在跨可用区同样的测试方案下，MAR 技术在 OLTP RW(读写混合，主从架构)场景下的性能是 MySQL 5.7异步的1.2倍，如下图所示。
集群架构
通过如下视频，您可以了解 MariaDB 的集群架构：
MariaDB 采用集群架构，一套独立 MariaDB 系统至少需要十余个系统或组件组成，架构简图如下：
数据库节点组（SET）：由兼容 MySQL 数据库的引擎、监控和信息采集（Tagent）组成， 其架构有“一个主节点（Master）、若干备节点（Slave_n）、若干异地备份节点（Watcher_m）”，通常情况下：
部署在跨机架、跨机房的服务器中。
通过心跳监控和信息采集模块（Tagent）监控，确保集群的健壮性。
分布式架构下，基于水平拆分，若干个分片（数据库节点组）提供一个“逻辑统一，物理分散”分布式的数据库实例。
决策调度集群（Tschedule）：作为集群的管理调度中心，主要管理 SET 的正常运行，记录并分发数据库全局配置，其包括：
调度作业集群（MariaDB Scheduler）：帮助数据库管理员或者数据库用户自动调度和运行各种类型的作业，例如数据库备份、收集监控、生成各种报表或者执行业务流程等，MariaDB 把 Schedule、zookeeper、OSS（运营支撑系统）结合起来通过时间窗口激活指定的资源计划，完成数据库在资源管理和作业调度上的各种复杂需求，Oracle 也用 DBMS_SCHEDULER 支持类似的能力。
程序协调与配置集群（TzooKeeper）：它为 MariaDB 提供配置维护、选举决策、路由同步等，并能支撑数据库节点组（分片）的创建、删除、替换等工作，并统一下发和调度所有 DDL（数据库模式定义语言）操作，TzooKeeper 部署数量需大于等于三台。
运维支撑系统（OSS）：基于 MariaDB 定制开发的一套综合的业务运营和管理平台，同时也是真正融合了数据库管理特点，将网络管理、系统管理、监控服务有机整合在一起。
决策调度集群独立部署在腾讯云全国三大机房中（跨机房部署，异地容灾）。
接入网关集群（TProxy）：在网络层连接管理 SQL 解析、分配路由（TProxy 非腾讯云网关 TGW）。
与数据库引擎部署数量相同，分担负载并实现容灾。
从配置集群（TzooKeeper）拉取数据库节点（分片）状态，提供分片路由，实现透明读写。
记录并监控 SQL 执行信息，分析 SQL 执行效率，记录并监控用户接入信息，进行安全性鉴权，阻断风险操作。
TProxy 前端部署为腾讯网关系统 TGW，对用户提供唯一一个虚拟 IP 服务。
这种集群架构极大简化了各个节点之间的通信机制，也简化了对于硬件的需求，这就意味着即使是简单的 x86 服务器，也可以搭建出类似于小型机、共享存储等一样稳定可靠的数据库。
