为什么MySQL要升级组复制？1分钟系列
前几天发了《Galera，MySQL主从之外的另一种选择》之后，很多朋友在评论里留言：
“这不就是Oracle Rac吗？”
“这不就是MGR吗？”
…
思路比结论重要，为什么比是什么重要，今天就花1分钟，说下这里面架构演进的思路。
画外音：大家不想听底层细节，就不深入细节了。
最早的数据库都是单机的，其最大的痛点是啥？
无法线性扩展。
磁盘能力无法线性扩展，内存能力无法线性扩展，计算能力无法线性扩展。
如今，喜欢创造概念的架构师们，把这种架构称为“Shared Everything”架构。
如上图所示，DISK/MEM/CPU 都耦合在一个DBMS进程内，必须部署在一台服务器上，完全处于竞争态，无法线性扩展，并行处理较差。
数据库单机部署，就是典型的“Shared Everything”架构。
如何来提升系统的并行能力呢？
最容易想到的，就是把无状态的逻辑计算部分，从DBMS进程内拆分出来，做成可扩展的微服务集群，实现“计算与存储分离”。
如上图所示：
（1）CPU逻辑计算拆分出了独立的进程，可以集群部署，能够线程扩展；
（2）DISK/MEM 仍耦合在一个进程内，仍处于竞争态，无法线性扩展；
Oracle Rac，就是典型的“Shared Disk”架构，核心思路是“计算与存储分离”。
存储部分磁盘IO仍有集中的资源竞争，还有没有进一步的优化空间呢？
最容易想到的，就是把数据打散，分布到不同的数据库实例上，每部分数据享有单独的资源。
如上图所示：
（1）把整体数据存储分为了N份，每份之间没有交集；
（2）每份数据的 DISK/MEM/CPU 都在一个DBMS进程内，部署在一台服务器上；
（3）每份数据的资源之间的没有竞争；
没错，这就是“水平切分”，它是典型的”Shared Nothing”架构。
对 Shared Everything/Disk/Nothing 这些高大上的名词，进一步认识了不？
事情还没完，水平切分存在什么问题呢？
水平切分虽然是一种可扩展架构，能够实现线性扩展资源，但它会使得调用方失去数据的全局视野，使得调用方能力受限：
（1）无法实现全局JOIN；
（2）无法实现全局排序；
（3）无法支持集函数；
（4）原访问一次DBMS的操作，需要调用多次；
（5）…
并把一些原本属于DBMS职责的工作，转嫁到调用方。
如何解决“线性扩展能力”，同时又解决“失去全局视野”与“调用方能力受限”的问题呢？
最容易想到的方案是，数据库主从集群，每份数据都进行复制，每个实例都独享 DISK/MEM/CPU 资源，避免实例之间的资源竞争。
如上图所示：
（1）把整体数据存储分复制了N份，每份之间数据都一样；
（2）每份数据的 DISK/MEM/CPU 都在一个DBMS进程内，部署在一台服务器上；
（3）每份数据的资源之间的没有竞争；
理想很丰满，现实很骨干，思路没问题，但实际执行“复制”的过程中，会碰到一些问题。
以MySQL为例，有3种常见的复制方式：
（1）异步复制；
（2）半同步复制；
（3）组复制；
第一种，异步复制（Asynchronous Replication）
又叫主从复制（Primary-Secondary Replication），是互联网公司用的最多的数据复制与数据库集群化方法，它的思路是，从库执行串行化后的主库事务。
其核心原理如上图所示：
（1）第一条时间线：主库时间线；
- 主库执行事务
- 主库事务串行化binlog
- binlog同步给从库
- 主库事务提交完成
（2）第二条/第三条时间线：从库时间线；
- 收到relay log
- 执行和主库一样的事务
- 生成自己的binlog（还可以继续二级从库）
- 从库事务提交完成
从这个时间线可以看到：
（1）主库事务提交；
（2）从库事务执行；
是并行执行的，主库并不能保证从库的事务一定执行成功，甚至不能保证从库一定收到相关的请求，这也是其称作“异步复制”的原因。
第二种，半同步复制（Semi-synchronous Replication）
为了解决异步复制中“不能保证从库一定收到请求”等问题，对异步复制做了升级。
其核心原理如上图所示：
（1）第一条时间线：主库时间线；
- 主库执行事务
- 主库事务串行化binlog
- binlog同步给从库
- 等从库确认收到请求，主库事务才提交完成
（2）第二条/第三条时间线：从库时间线；
- 收到relay log
- 执行和主库一样的事务，并给主库一个确认
- 生成自己的binlog（还可以继续二级从库）
- 从库事务提交完成
从这个时间线可以看到：
（1）主库收到从库的ACK，才会提交；
（2）从库收到请求后，事务提交前，会给主库一个ACK；
半同步复制存在什么问题呢？
（1）主库的性能，会受到较大的影响，事务提交之前，中间至少要等待2个主从之间的网络TTL；
（2）从库仍然有延时，主从之间数据仍然不一致；
（3）主从角色有差异，主节点仍然是单点；
大数据量，高并发量的互联网业务，一般不使用“半同步复制”，更多的公司仍然使用“异步复制”的模式。
最后是MySQL5.7里，新提出的MySQL组复制。
第三种，组复制（MySQL Group Replication，MGR）
MGR有一些帅气的能力：
（1）解决了单点写入的问题，一个分组内的所有节点都能够写入；
（2）最终一致性，缓解了一致性问题，可以认为大部分实例的数据都是最新的；
（3）高可用，系统故障时（即使是脑裂），系统依然可用；
如上图所示：
（1）首先，分组内的MySQL实例不再是“主从”关系，而是对等的“成员”关系，故每个节点都可以写入；
（2）其次，增加了一个协商共识的认证（certify）环节，多数节点达成一致的事务才能提交；
画外音：Garela也是此类机制。
和MySQL传统的复制不同，MGR的核心是分布式共识算法，类似于Paxos。
基于上一篇《Galera，MySQL主从之外的另一种选择》的留言，似乎大部分人都非常熟悉算法的底层内核，本篇就先不展开了。
画外音：感兴趣的人多的话，再展开细讲。
不知不觉写了几千字了，收个尾做个总结吧。
三类常见数据库架构
Shared Everything：数据库单机系统，资源竞争；
Shared Disk：Oracle Rac，计算与存储分离；
Shared Nothing：水平切分，复制集群，资源完全隔离；
三类常见复制方式
异步复制：传统主从，互联网公司最常用；
半同步复制：从库确认，主库才提交；
组复制：MySQL 5.7的新功能，核心在于分布式共识算法；
知其然，知其所以然。
思路比结论更重要。
画外音：对不起，读完本文不止1分钟。
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调研：
Galera/MGR内核，后续还要写吗？
希望大家有收获，谢转。