数据库集群技术有哪些

1. 数据库集群技术有哪些

数据库集群技术
1)提高数据库处理速度的技术
目前有四种提高数据库处理速度的办法： 
◆    提高磁盘速度：这包括RAID和其他磁盘文件分段的处理。主要的思想是提高磁盘的并发度（多个物理磁盘存放同一个文件）。尽管实现方法各不相同，但是它们最后的目的都是提供一个逻辑数据库的存储映象。我们要评价的六个系统都能有效地利用这些技术。由于ICX已经有最大的磁盘冗余度，RAID 磁盘系统的设置应该侧重于速度，而不是数据冗余。这样磁盘利用的效益就会提高。
◆       分散数据的存放：主要思想是利用多个物理服务器来存放数据集的不同部分（一个数据库表格分散到多个服务器或者每个服务器分管几个内容不同的表格）。这些办法不但可以扩展数据集（数据集的可扩性），而且使得不同的服务器进行并行计算成为可能。例如，对于ORACLE的RAC来讲，由于它是共享磁盘的体系结构，你只需要简单地增加一个服务器节点，RAC就能自动地将这节点加入到它的集群服务中去。RAC会自动地将数据分配到这节点上，并且会将接下来的数据库访问自动分布到合适的物理服务器上，而不用修改应用程序。对于UDB来讲，因为它是非共享磁盘的体系结构，因此就必须手工修改数据的分区，MSCS和ASE也是同样的情况。MySQL也需要手工分区，并且是这几种数据库中支持分区的自动化程度最低的，也就是说，应用程序需要自己负责数据库的分布式访问。不管数据存放是如何实现的，分布式存放数据的缺点是对数据库的可用性有负面影响。任何一台服务器的损坏都会影响整个系统的可用性。但是，这是迄今为止各大数据库厂商能提供的业界最好的数据库集群技术了。ICX是一种基于中间件的数据库集群技术，它对客户端和数据库服务器都是透明的。因此，ICX可以用来集群几个数据库集群（一个逻辑数据库），也可以用于集群几个物理数据库服务器（来增强一个分管关键数据的物理服务器）。
◆       对称多处理器系统：此技术的思想是利用多处理机硬件技术来提高数据库的处理速度。但是，除了ICX，所有其它的数据库集群技术只支持单一的可修改的逻辑数据库。绝大部分的数据库事务处理是磁盘密集型的，纯计算负荷很小的，对称多处器技术在数据库上的应用的实际收益是很有限的。这也说明了为什么实际应用中最多只用了四个CPU的原因。所有的基于数据库引擎的集群都支持这个技术，ICX对SMP技术是中性的，因为它能把多个数据库服务器集合在一起构成一个集群，也能将多个现存的数据库集群集合在一起，构成集群的集群。
◆      交易处理负载均衡：此技术的思想是在保持数据集内容同步的前提下，将只读操作分布到多个独立的服务器上运行。因为绝大多数的数据库操作是浏览和查询,，如果我们能拥有多个内容同步的数据库服务器，交易负载均衡就具有最大的潜力（可以远远大于上面叙述的最多达四个处理器的对称多处理器系统）来提高数据库的处理速度，同时会具有非常高的数据可用性（真正达到5个9，即99.999%）。所有基于数据库引擎的集群系统都只支持一个逻辑数据库映象和一个逻辑或物理的备份。这个备份的主要目的是预防数据灾难。因此，备份里的数据只能通过复制机制来更新，应用程序是不能直接更新它的。利用备份数据进行交易负载均衡只适用于一些非常有限的应用，例如报表统计、数据挖掘以及其它非关键业务的应用。只有ICX能够做到同步复制多个数据库服务器从而达到在保持数据一直性前提下的真正的负载平衡。
上述所有技术在实际部署系统的时候可以混合使用以达到最佳效果。 
2）提高数据库可用性的技术
根据物理法则，提高冗余度是提高数据库可用性的唯一途径。
提高数据库冗余度大致有四种方法：
◆       硬件级的冗余：主要思想是让多处理机同时执行同样的任务用以屏蔽瞬时和永久的硬件错误。有两种具体的实现方法：构造特殊的冗余处理机和使用多个独立的数据库服务器。冗余处理机的造价昂贵，效益很低。实际应用日渐减少。基于数据库的集群系统都是用多个独立的数据库服务器来实现一个逻辑数据库，在任意瞬间，每台处理器运行的都是不同的任务。这种系统可以屏蔽单个或多个服务器的损坏，但是因为没有处理的冗余度，每次恢复的时间比较长，它们需要把被损坏的服务进程在不同的服务器上从新建立起来。ICX让多个独立的数据库服务器作同样的处理。发现处理器问题时的切换不需要重建进程的状态，所以故障屏蔽是极快的。
◆       通讯链路级的冗余：冗余的通讯链路可以屏蔽瞬时和永久的通讯链路级的错误。基于数据库引擎的集群系统有两种结构：共享磁盘和独立磁盘。RAC, MSCS 和 MySQL CS可以认为是共享磁盘的集群系统。UDB和ASE 是独立磁盘的集群系统。共享磁盘集群系统对网络系统的要求很高，所以通讯的冗余度最小。独立磁盘集群系统可以把磁盘系统独立管理，通讯冗余度较高。 ICX的通讯链路级的冗余度最高，因为它使用的是多个独立的数据库服务器和独立的磁盘系统。 ICX也可以用于共享磁盘系统。 但是冗余度会相应降低。
◆       软件级的冗余：由于现代操作系统和数据库引擎的高度并发性，由竞争条件、死锁、以及时间相关引发的错误占据了非正常停机服务的绝大多数原因。采用多个冗余的运行数据库进程能屏蔽瞬时和永久的软件错误。基于数据库引擎的集群系统都用多个处理器来实现一个逻辑数据库，它们只能提供部分软件冗余，因为每一瞬间每个处理器执行的都是不同的任务。只有ICX可以提供最大程度的软件级冗余。
◆      数据冗余：有两类冗余数据集。
被动更新数据集：所有目前的数据复制技术(同步或异步)，例如磁盘镜像（EMC的TimeFinder系列）、数据库文件复制（如DoubleTake, Veritas and Legato）以及数据库厂商自带的数据库备份工具都只能产生被动复制数据集。通常，为了实现复制功能，需要消耗掉主服务器5%（异步）到30%（同步）的处理能力。被动更新的数据一般只用于灾难恢复.被动更新数据集还有两个致命的问题：一旦主处理机故障造成数据损坏，被动更新的数据集也会被破坏。另外，和主动更新系统相比，被动更新系统对数据网络的带宽要求更高。这是因为它缺少交易的信息，很多数据复制是盲目的。 
主动更新数据集：这种数据集需要一台（或多台）独立的备份数据库服务器来管理，由于这种数据集及时可用，它可以有多种用途，例如报表生成，数据挖掘，灾难恢复甚至低质量负载均衡。 同样地，这里也有同步和异步两种技术。
◆      异步主动复制数据集：这种技术是先把事务处理交给主服务器来完成，然后这些事务处理再被串行地交给备份服务器以执行同样的操作来保证数据的一致性。这种技术生成的数据集和主数据集有一个时间差，所以仅适用于灾难恢复、数据挖掘、报表统计以及有限的在线应用。所有的商用数据库都支持异步主动复制技术。这种办法的难度在于复制队列的管理上，这个队列是用来屏蔽主服务器和备份服务器之间的速度差异的。因为主服务器可以尽可能地利用所有软硬件的并发性来处理并发的事务，而备份服务器只能串行地复制，在高负荷事务处理的情况下，复制队列经常可能溢出。因为没有任何办法来控制事务处理请求的速度，在高负荷事务处理的情况下，复制队列只能经常性地重建。因为所有现代数据库系统都支持热备份和LOG SHIPPING。通过精心策划，应该可以实现不关闭主服务器而重建队列。ICX也支持异步主动复制. ICX的复制队列的重建是通过ICX的自动数据同步软件来完成的，所以不需要人工操作。
◆      同步主动复制数据集：这种技术要求所有的并发事务处理在所有的数据库服务器上同时完成。一个直接的好处就是没有了队列的管理问题，同时也可以通过负载均衡实现更高的性能和更高的可用性。这种技术也有两种完全不同的实现方法：完全串行化和动态串行化。完全串行化的事务处理来自于主数据库的事务处理引擎，RAC, UDB, MSCS (SQL Server 2005) 和 ASE是用完全串行化并结合两阶段提交协议来实现的，这种设计的目标就是为了获得一份可用于快速灾难恢复的数据集。这种系统有两个关键的问题。第一，两阶段提交协议是一种“ALL OR NOTHING”的协议。仔细研究两阶段提交协议后就能发现，为了获取这备份数据集，事务处理的可用性会降低一半。第二，完全串行化的做法又引进了主-从数据库服务器速度不匹配的问题。强制同步造成整个系统的速度被降低到完全串行化的水平。相反，ICX-UDS采用了动态串行复制引擎。这设计可以充分利用多个独立数据库的处理能力。ICX避免了使用两阶段提交协议，因此一个事务处理只有在集群中的所有服务器全都同时崩溃的情况下才会回滚。
为了防灾，必须使用远程网络。 所以我们在这里讨论远程数据复制的办法。这里大概有四种办法。
◆       动态远程异步复制：这种办法是指主服务器通过远程网串行地把交易复制到备份服务器上。由于主-副之间的速度不匹配，队列管理的问题就很突出。 由于远程网的速度一般都比较慢，队列溢出的概率大大增加。所有的集群系统都支持这种复制办法，只是队列管理的办法不同而已。DM，FM和RAID都不能支持这种办法。RAID只能在局域网内工作。
◆      动态远程同步复制.：这种办法是指主服务器通过远程网并行地把交易复制备份服务器上。只有ICX 具有这种能力。
◆      静态远程异步复制.：这种办法是指通过远程网把数据串行地复制（不通过数据库服务器）到异地。DM和FM支持这种复制办法。因为串行处理和队列管理的关系，这对于处理量大的系统不适用。但是这种复制办法对应用是透明的，所有集群系统都可采用.
◆     静态远程同步复制.：这种办法也是指通过远程网把数据串行地复制（不通过数据库服务器）到异地。不同的是，这里没有队列管理。取代队列管理的是发送端的一个新的协议：每次发送都要等接受端确认复制成功。否则回滚。DM和FM都支持这种复制办法。这种办法只能在短距离范围内工作， 大约5 英里光纤的样子。如果超出这个距离范围的话，显然事务处理回滚的概率就会很高。但是这种复制办法对应用是透明的，所有集群系统都可采用。
3）提高数据库安全和数据集可扩展的技术
在提高数据库安全性和数据集可扩性这两方面，可以创新的空间是很小的。数据库最常见的安全办法是口令保护，要么是分布式的，要么是集中式的。在数据库前面增加防火墙会增加额外的延迟，因此，尽管许多安全侵犯事件是来自于公司内部，但是数据库防火墙还是很少被采用。如果数据库集群技术是基于中间件技术实现的，就有可能在不增加额外延迟的情况下 ，在数据经过的路径上实现防火墙功能。ICX完全实现了这种思想。
数据库数据集的可扩性只能通过将数据分布到多个独立的物理服务器上来实现。为了弥补可用性的损失，ICX能被用来提高整个逻辑数据库或者部分重要服务器的处理速度，可用性和安全性。

2. 数据库集群的性质

一.与分布式数据库系统的区别  数据库集群有的具有单份数据集，有的具有两份或多份相似的数据集，有的具有两份或多份实时一致的数据集；而分布式数据库系统往往具有完全不同的数据集。  数据库集群往往是同构的系统，要求集群各节点都具有相同的操作系统和数据库系统版本，甚至补丁包的版本也要求保持一致；而分布式数据库系统可以是异构系统，包含不同的操作系统和不同的数据库系统。  数据库集群往往建立在高速局域网内；而分布式数据库系统既可以是高速局域网，也可以是跨部门、跨单位的异地远程网络。  二.数据库集群的技术指标由于数据库系统是任何一个信息系统的核心，因此除了业务逻辑之外，用户还关心下面三点：1. 系统性能性能问题涉及硬件、软件、网络、应用设计架构、代码质量等多方面。但是数据库集群如果能提供负载均衡能力和自动优化能力，则是对整个系统性能具有莫大的好处。2. 数据可靠性在系统发生任意故障(包括操作系统、数据库引擎、硬盘或磁盘阵列或存储网络等故障)条件下数据丢失的可能性。有的系统从设计原理上注定了必然会存在理论上的数据丢失可能性，而有的系统因为冗余设计原理，可以保证理论上的数据零丢失。用容灾领域的术语来讲，这类似于RPO(Recovery Point Objective)，但是不完全等同于RPO。3. 服务可用性在系统发生任意故障(包括操作系统、数据库引擎、硬盘或磁盘阵列或存储网络等故障)条件下整个系统停止对外提供数据服务的可能性。与上面的数据库可靠性紧密关联，如果一个系统从理论上存在数据丢失的可能性，那么这样的系统必然会导致整个系统的服务停止。同样地，用容灾领域的术语来讲，这类似于RTO(Recovery Time Objective)，但是也同样不能完全等同于RTO。三.数据库集群的分类在市场上，数据库集群是一个笼统的名词，没有一个权威的定义，各市场参与者往往是各取所需，推出各种特色的数据库集群解决方案。一般地具有下列四种集群方案：1．基于串行数据复制技术串行复制技术，本来是用于数据传送和数据备份的，离人们熟悉的“数据库集群”的概念有一定的距离。但是由于计算机软硬件技术和网络通讯技术的快速发展，使得利用这种概念和技术构成的“数据库集群”有了一定的可行性。此类集群，又可以分两类:a.串行异步复制此种方式是数据的异步串行复制。主要采用数据库事务日志传送或者硬盘数据块传送技术来实现，SQL Server自带的复制、镜像和SQL2012新出的AlwaysON(备机可读)以及第三的一些镜像Mirror技术都是属于此类产品，此类技术和产品本质上就是数据备份技术和产品。下列以事务日志传送(Log Shipping)为例来说明。主数据库完成事务处理后，生成事务处理日志，日志记录通过FIFO队列，进入备份数据库处理，从而得到备份数据。此种方式的缺陷在于：a) 主数据库并行处理事务而日志拷贝是串行的，而备份数据库处理日志记录也是串行的。因此，FIFO队列的溢出随时可能发生。一旦发生，队列必须重建，从而需要重新建立备份数据库。此种方法对于一般客户来讲是不可行的。b) 由于日志拷贝是异步的，主备数据库不是实时一致，两者之间存在“时间差”，因此如果用备份数据库作负荷均衡，这样的应用存在逻辑上的漏洞，可能会发生数据错乱。c) 由于主备数据存在时间差, 主数据库一旦发生事故，理论上一定会丢失数据。在这种情况下，要么需要手工恢复数据库，这会消耗大量的人工成本，或者数据根本就不能恢复。d) 对主机的性能影响，根据测试一般在15%到25%之间。b.串行同步复制此类集群往往是由昂贵的专用软硬件构成的，原理图如下：此类系统采用专用的高速网络和软件技术，将每个数据库的请求，通过同步复制的方式，同步在主备两台数据库服务器上执行正确后，才将结果返回给数据库客户。此系统的特点是：a) 主数据库被强迫与备份数据库同步串行处理，因此性能受到限制。b) 主备数据库中任意一个出现问题，都会迫使事务处理交易回滚，因此整个系统的可靠性比单机系统降低了一半。c) 由于以上问题，这种备份方式只适用于近距离光纤网络（5英里）。d) 专用系统造价昂贵，又加上述明显缺陷，因此市场上很少被采用。2．基于共享存储的双机容错技术从技术适应性的角度讲，双机容错比较适合于无状态应用，或者状态信息较少的应用切换，以此达到应用级的高可用性目的，其实并不适合于数据库级的应用切换。此种结构往往是两个服务器共享一个磁盘阵列，这里两个服务器共享一个虚拟的IP供数据库客户使用，形成一个单一的逻辑数据库映象。此种所谓的数据库集群的目的是，一旦主机系统出现问题，备份系统通过心跳机制的检测，完成从主机系统到备份系统的切换。这种方案在市场上被称为“双机集群”或者“双机热备”，简称参见“双机”，但微软称之为“故障转移集群”。它有下列特点：a. 此种高可用性解决方案只是无状态系统(典型的如Web服务器)的普通容错切换思想在数据库领域的应用。b. 此系统本身只有一个单一的数据映象，数据储存在共享的磁盘阵例上，因此共享的磁盘阵列成为了整个系统的单点错误源。c. 由于是单一数据映象，因此必须采用通常的复制或备份方法获取第二份数据，以保证数据的安全性。因此所有复制或备份方法的缺点，此类系统全部存在。d. 主机系统和备份系统之间是没有任何负载均衡关系的，在正常情况下，备份系统是闲置在那里，因此对用户来说是一种投资浪费。e. 在错误切换的时候，往往存在切换时间长，而且更严重的是可能会存在丢失用户交易数据丢失的现象，结果导致系统被迫停止服务，或者需要人工修复数据，或者数据永远找不回来。3．以Oracle RAC为代表的系统RAC的英文全称是：Real Application Cluster(真正的应用级集群)。我们需要关注的是“应用级”。为了缓解数据库系统日益增长的性能压力，Oracle公司推出了RAC系统。它基本结构如下：此类系统，专门是针对数据库性能问题而提出的。采用共享磁盘阵列的方式，因此在结构上和上述双机容错相似，不同的地方在于此系统中的数据库节点之间采用的不是简单的心跳检测，而是Oracle公司自己定义的一套复杂的信息交换协议，以此来动态分配来自数据库客户端的请求。它的特点是：a. 是个应用级的集群，也就是针对Oracle的数据库管理系统(因为数据库管理系统对于操作系统来讲，就是一个“应用程序”，因此被称为“应用级集群”)，专门为提高数据库性能而设计。b. 此系统本身只有一个单一的数据映象，数据储存在共享的磁盘阵例上，因此享的磁盘阵例成为了整个系统的单点错误源。c. 管理配置复杂。d. 由于是单一数据映象，因此必须采用通常的复制或备份方法获取第二份数据，以保证数据的安全性。因此所有复制或备份方法的缺点，此类系统全部存在。e. 由于数据库系统本身具有高I/O的特性，因此，RAC系统里，磁盘I/O是提高性能的关键地方。f. 依据不同的数据库应用，有的性能有所提升，有的性能可能会反而下降。

3. 数据库集群

确切地来说，数据库集群指的是由多个一致并且独立的数据库服务器构成一个逻辑上强大的数据库，它应该同时具备负载均衡、内部实时数据同步、容错和高可用性等功能，还应该对任何原有数据库客户端保持二进制兼容，使得客户端不需要作任何修改就能使用数据库集群。
   “数据库集群”这一名称，在市场上有好几种含义。对于微软来说，它指的是SQL Server故障转移集群；而对于ORACLE来讲，则指的是共享存储方式的RAC集群，另外还有一些独立软件开发商开发的集群产品，其中有的产品非常吻合上述数据库集群的定义要求，有的则不是。

4. 数据库集群的介绍

集群主要分成三大类 （高可用集群， 负载均衡集群，科学计算集群）
高可用集群( High Availability Cluster)
负载均衡集群(Load Balance Cluster)
科学计算集群(High Performance Computing Cluster)

1、高可用集群(High Availability Cluster)
常见的就是2个节点做成的HA集群，有很多通俗的不科学的名称，比如”双机热备”, “双机互备”, “双机”。高可用集群解决的是保障用户的应用程序持续对外提供服务的能力。 (请注意高可用集群既不是用来保护业务数据的，保护的是用户的业务程序对外不间断提供服务，把因软件/硬件/人为造成的故障对业务的影响降低到最小程度)。








2、负载均衡集群(Load Balance Cluster)



负载均衡系统：集群中所有的节点都处于活动状态，它们分摊系统的工作负载。一般Web服务器集群、数据库集群和应用服务器集群都属于这种类型。



负载均衡集群一般用于相应网络请求的网页服务器，数据库服务器。这种集群可以在接到请求时，检查接受请求较少，不繁忙的服务器，并把请求转到这些服务器上。从检查其他服务器状态这一点上看，负载均衡和容错集群很接近，不同之处是数量上更多。











3、科学计算集群(High Performance Computing Cluster)







高性能计算(High Perfermance Computing)集群，简称HPC集群。这类集群致力于提供单个计算机所不能提供的强大的计算能力。







高性能计算分类：　







3.1、高吞吐计算(High-throughput Computing)
有一类高性能计算，可以把它分成若干可以并行的子任务，而且各个子任务彼此间没有什么关联。象在家搜寻外星人（ SETI@HOME – Search for Extraterrestrial Intelligence at Home ）就是这一类型应用。
这一项目是利用Internet上的闲置的计算资源来搜寻外星人。SETI项目的服务器将一组数据和数据模式发给Internet上参加SETI的计算节点，计算节点在给定的数据上用给定的模式进行搜索，然后将搜索的结果发给服务器。服务器负责将从各个计算节点返回的数据汇集成完整的 数据。因为这种类型应用的一个共同特征是在海量数据上搜索某些模式，所以把这类计算称为高吞吐计算。
所谓的Internet计算都属于这一类。按照 Flynn的分类，高吞吐计算属于SIMD（Single Instruction/Multiple Data）的范畴。

3.2、分布计算(Distributed Computing)
另一类计算刚好和高吞吐计算相反，它们虽然可以给分成若干并行的子任务，但是子任务间联系很紧密，需要大量的数据交换。按照Flynn的分类，分布式的高性能计算属于MIMD（Multiple Instruction/Multiple Data）的范畴。

下面说说这几种集群的应用场景：

高可用集群这里不多作说明。

想Dubbo是比较偏向于负载均衡集群，用过的猿友应该知道（不知道的可以自行了解一下），Dubbo同一个服务是可以有多个提供者的，当一个消费者过来，它要消费那个提供者，这里是有负载均衡机制在里面的。

搜索引擎Elasticsearch比较偏向于科学计算集群的分布计算。

而到这里，可能不少猿友都知道，集群的一些术语：集群容错、负载均衡。

我们以Dubbo为例：
集群容错（http://dubbo.io/User+Guide-zh.htm#UserGuide-zh-%E9%9B%86%E7%BE%A4%E5%AE%B9%E9%94%99）

Dubbo提供了这些容错策略：
集群容错模式：
可以自行扩展集群容错策略，参见：集群扩展
Failover Cluster

失败自动切换，当出现失败，重试其它服务器。(缺省)

通常用于读操作，但重试会带来更长延迟。

可通过retries="2"来设置重试次数(不含第一次)。



Failfast Cluster

快速失败，只发起一次调用，失败立即报错。

通常用于非幂等性的写操作，比如新增记录。



Failsafe Cluster

失败安全，出现异常时，直接忽略。

通常用于写入审计日志等操作。



Failback Cluster

失败自动恢复，后台记录失败请求，定时重发。

通常用于消息通知操作。



Forking Cluster

并行调用多个服务器，只要一个成功即返回。

通常用于实时性要求较高的读操作，但需要浪费更多服务资源。



可通过forks="2"来设置最大并行数。



Broadcast Cluster

广播调用所有提供者，逐个调用，任意一台报错则报错。(2.1.0开始支持)

通常用于通知所有提供者更新缓存或日志等本地资源信息。





负载均衡（http://dubbo.io/User+Guide-zh.htm#UserGuide-zh-%E8%B4%9F%E8%BD%BD%E5%9D%87%E8%A1%A1）


Dubbo提供了这些负载均衡策略：

Random LoadBalance

随机，按权重设置随机概率。



在一个截面上碰撞的概率高，但调用量越大分布越均匀，而且按概率使用权重后也比较均匀，有利于动态调整提供者权重。



RoundRobin LoadBalance

轮循，按公约后的权重设置轮循比率。

存在慢的提供者累积请求问题，比如：第二台机器很慢，但没挂，当请求调到第二台时就卡在那，久而久之，所有请求都卡在调到第二台上。



LeastActive LoadBalance

最少活跃调用数，相同活跃数的随机，活跃数指调用前后计数差。

使慢的提供者收到更少请求，因为越慢的提供者的调用前后计数差会越大。



ConsistentHash LoadBalance

一致性Hash，相同参数的请求总是发到同一提供者。

当某一台提供者挂时，原本发往该提供者的请求，基于虚拟节点，平摊到其它提供者，不会引起剧烈变动。

算法参见：http://en.wikipedia.org/wiki/Consistent_hashing。



缺省只对第一个参数Hash，如果要修改，请配置



缺省用160份虚拟节点，如果要修改，请配置

5. 数据库集群的应用

一．基于实时数据同步技术基于此技术构造的数据库集群是市场上的新兴力量，它又具有两类，分别是：a.具有独立网关下面以DBTwin为例来说明其技术特点。DBTwin采用了冗余设计原理，对于来自客户端的请求，请求被分成两类：查询请求和数据更新请求。对于数据更新请求，集群内部各节点之间保持数据的实时同步一致；对于数据的查询请求，则可以在集群各节点之间负载均衡执行。它的特点是：a) 负载均衡的单元是客户端的每个独立请求，这点除了Oracle RAC集群，是市场上独有的。b) 实时冗余一致的多份数据，从理论上讲实现了数据的零丢失。c) 由于可以做到数据零丢失，因此在系统发生任意故障条件下，可以做到系统的对外服务不停止。d) 此系统使用了专用高速数据同步技术，根据测试，数据同步速度能SQL Server的镜像相等。e) 此系统的缺点是数据同步需要花费代价,节点数量受到限制，一般2到4个节点为宜。f) 此系统从宏观上提升了整个系统的性能。b.将调度节点集成于数据库引擎下面以Moebius来说明其技术特点。任何在数据库和应用程序之间引入的中间件都同时引入了单点故障点，如果中间件（网关）出现了故障，则数据库集群就会形同虚设。因此Moebius在集群中的每个节点上都存在于嵌入于数据库引擎的分发代理，当前负责调度的分发代理出现故障时，分发代理会故障转移到集群中的其他节点，从而避免了使用网关架构所引入的单点故障点，除此之外，该类产品的特点是：a) 负载均衡是基于每个客户端的独立请求，默认规则是将查询优先分发到集群中负载低的服务器，也可以自定义规则，将某些特定业务分发到集群中的某一台，比如将报表相关的查询分发给集群中的特定服务器。b) 采用Share-Nothing架构，对数据进行冗余，从而保证了数据的安全性c) 数据库同步机制采用日志Redo的方式，在日志同步之前对日志进行压缩，保证了同步效率d) 在集群中任意节点出现故障时，会被自动剥离出节点，由剩余运行正常的节点继续提供服务，从而保证了最小停机时间e) 负载均衡集群从宏观上提高了吞吐量和性能f) 该类集群不需要特殊的存储设备，可以使用廉价的本地存储，但由于数据冗余，因此相较于Share-Disk架构而言，需要更多的存储空间c.没有独立网关当前市场上也存在下列一种基于数据实时同步的集群，其拓扑结构如下图所示：此系统由于没有独立的集群网关，因此本质上简化成了数据库的实时备份系统，与实际的备份系统不同的是，它是工作在数据库应用层。此系统的特点：a) 没有独立的集群网关，通过主节点的转发来实行查询的负载均衡。在系统压力大的情况下，集群主机会形成性能瓶颈，无论是CPU、内存还是网络带宽，也可能是OS等系统内核资源，都容易因到达临界状态而形成瓶颈。b) 各节点数据实时一致，对于数据容错有利。c) 对客户端没有二进制透明。d) 负载均衡单元是数据库连接。也就是说，在客户端登陆数据库的时候，静态地指定连接到某个集群节点，此后此连接上的全部请求一律发送到该数据库上，因此在特殊情况下，可能会出现这样的场景：所有客户端的连接集中在集群主机上，这时候，集群主机不但承担了客户端的所有查询，还需要实时同步数据到所有的集群从机，即集群主机的CPU为100%，而集群别的节点CPU可能为0%，这样整个系统的性能会受到严重影响。e) 由于使用的是分布式事务机制(MSDTC)确保数据的实时一致性，因此数据同步的性能比较慢，根据测试,会比SQL Server镜像慢好几倍。f) 同样地，此集群的节点数量也受到限制，也是以2到4个节点为宜。

6. 什么是mysql集群

MySQL集群是一个无共享的(shared-nothing)、分布式节点架构的存储方案，其目的是提供容错性和高性能。
数据更新使用读已提交隔离级别（read-committedisolation)来保证所有节点数据的一致性，使用两阶段提交机制（two-phasedcommit)保证所有节点都有相同的数据(如果任何一个写操作失败，则更新失败）。
无共享的对等节点使得某台服务器上的更新操作在其他服务器上立即可见。传播更新使用一种复杂的通信机制，这一机制专用来提供跨网络的高吞吐量。
通过多个MySQL服务器分配负载，从而最大程序地达到高性能，通过在不同位置存储数据保证高可用性和冗余。

7. 数据库集群是什么？

集群主要分成三大类 （高可用集群， 负载均衡集群，科学计算集群）
高可用集群( High Availability Cluster)
负载均衡集群(Load Balance Cluster)
科学计算集群(High Performance Computing Cluster)

1、高可用集群(High Availability Cluster)
常见的就是2个节点做成的HA集群，有很多通俗的不科学的名称，比如”双机热备”, “双机互备”, “双机”。高可用集群解决的是保障用户的应用程序持续对外提供服务的能力。 (请注意高可用集群既不是用来保护业务数据的，保护的是用户的业务程序对外不间断提供服务，把因软件/硬件/人为造成的故障对业务的影响降低到最小程度)。




2、负载均衡集群(Load Balance Cluster)

负载均衡系统：集群中所有的节点都处于活动状态，它们分摊系统的工作负载。一般Web服务器集群、数据库集群和应用服务器集群都属于这种类型。

负载均衡集群一般用于相应网络请求的网页服务器，数据库服务器。这种集群可以在接到请求时，检查接受请求较少，不繁忙的服务器，并把请求转到这些服务器上。从检查其他服务器状态这一点上看，负载均衡和容错集群很接近，不同之处是数量上更多。





3、科学计算集群(High Performance Computing Cluster)



高性能计算(High Perfermance Computing)集群，简称HPC集群。这类集群致力于提供单个计算机所不能提供的强大的计算能力。



高性能计算分类：　



3.1、高吞吐计算(High-throughput Computing)
有一类高性能计算，可以把它分成若干可以并行的子任务，而且各个子任务彼此间没有什么关联。象在家搜寻外星人（ SETI@HOME – Search for Extraterrestrial Intelligence at Home ）就是这一类型应用。
这一项目是利用Internet上的闲置的计算资源来搜寻外星人。SETI项目的服务器将一组数据和数据模式发给Internet上参加SETI的计算节点，计算节点在给定的数据上用给定的模式进行搜索，然后将搜索的结果发给服务器。服务器负责将从各个计算节点返回的数据汇集成完整的 数据。因为这种类型应用的一个共同特征是在海量数据上搜索某些模式，所以把这类计算称为高吞吐计算。
所谓的Internet计算都属于这一类。按照 Flynn的分类，高吞吐计算属于SIMD（Single Instruction/Multiple Data）的范畴。

3.2、分布计算(Distributed Computing)
另一类计算刚好和高吞吐计算相反，它们虽然可以给分成若干并行的子任务，但是子任务间联系很紧密，需要大量的数据交换。按照Flynn的分类，分布式的高性能计算属于MIMD（Multiple Instruction/Multiple Data）的范畴。

下面说说这几种集群的应用场景：

高可用集群这里不多作说明。

想Dubbo是比较偏向于负载均衡集群，用过的猿友应该知道（不知道的可以自行了解一下），Dubbo同一个服务是可以有多个提供者的，当一个消费者过来，它要消费那个提供者，这里是有负载均衡机制在里面的。

搜索引擎Elasticsearch比较偏向于科学计算集群的分布计算。

而到这里，可能不少猿友都知道，集群的一些术语：集群容错、负载均衡。

我们以Dubbo为例：
集群容错（http://dubbo.io/User+Guide-zh.htm#UserGuide-zh-%E9%9B%86%E7%BE%A4%E5%AE%B9%E9%94%99）

Dubbo提供了这些容错策略：
集群容错模式：
可以自行扩展集群容错策略，参见：集群扩展
Failover Cluster
失败自动切换，当出现失败，重试其它服务器。(缺省)
通常用于读操作，但重试会带来更长延迟。
可通过retries="2"来设置重试次数(不含第一次)。

Failfast Cluster
快速失败，只发起一次调用，失败立即报错。
通常用于非幂等性的写操作，比如新增记录。

Failsafe Cluster
失败安全，出现异常时，直接忽略。
通常用于写入审计日志等操作。

Failback Cluster
失败自动恢复，后台记录失败请求，定时重发。
通常用于消息通知操作。

Forking Cluster
并行调用多个服务器，只要一个成功即返回。
通常用于实时性要求较高的读操作，但需要浪费更多服务资源。

可通过forks="2"来设置最大并行数。

Broadcast Cluster
广播调用所有提供者，逐个调用，任意一台报错则报错。(2.1.0开始支持)
通常用于通知所有提供者更新缓存或日志等本地资源信息。


负载均衡（http://dubbo.io/User+Guide-zh.htm#UserGuide-zh-%E8%B4%9F%E8%BD%BD%E5%9D%87%E8%A1%A1）

Dubbo提供了这些负载均衡策略：

Random LoadBalance

随机，按权重设置随机概率。

在一个截面上碰撞的概率高，但调用量越大分布越均匀，而且按概率使用权重后也比较均匀，有利于动态调整提供者权重。

RoundRobin LoadBalance
轮循，按公约后的权重设置轮循比率。
存在慢的提供者累积请求问题，比如：第二台机器很慢，但没挂，当请求调到第二台时就卡在那，久而久之，所有请求都卡在调到第二台上。

LeastActive LoadBalance
最少活跃调用数，相同活跃数的随机，活跃数指调用前后计数差。
使慢的提供者收到更少请求，因为越慢的提供者的调用前后计数差会越大。

ConsistentHash LoadBalance
一致性Hash，相同参数的请求总是发到同一提供者。
当某一台提供者挂时，原本发往该提供者的请求，基于虚拟节点，平摊到其它提供者，不会引起剧烈变动。
算法参见：http://en.wikipedia.org/wiki/Consistent_hashing。

缺省只对第一个参数Hash，如果要修改，请配置

缺省用160份虚拟节点，如果要修改，请配置

8. 浅谈数据库集群软件优缺点有哪些

　集群（Cluster）是由两台或多台节点机（服务器）构成的一种松散耦合的计算节点集合，为用户提
供网络服务或应用程序(包括数据库、Web服务和文件服务等)的单一客户视图，同时提供接近容错机的故
障恢复能力。集群系统一般通过两台或多台节点服务器系统通过相应的硬件及软件互连，每个群集节点都
是运行其自己进程的独立服务器。这些进程可以彼此通信，对网络客户机来说就像是形成了一个单一系统，
协同起来向用户提供应用程序、系统资源和数据。除了作为单一系统提供服务，集群系统还具有恢复服务
器级故障的能力。集群系统还可通过在集群中继续增加服务器的方式，从内部增加服务器的处理能力，并
通过系统级的冗余提供固有的可靠性和可用性。
二、集群的分类：
1、高性能计算科学集群：
　　以解决复杂的科学计算问题为目的的IA集群系统。是并行计算的基础，它可以不使用专门的由十至
上万个独立处理器组成的并行超级计算机，而是采用通过高速连接来链接的一组1/2/4 CPU的IA服务器，
并且在公共消息传递层上进行通信以运行并行应用程序。这样的计算集群，其处理能力与真正超级并行
机相等，并且具有优良的性价比。
2、负载均衡集群：
　　负载均衡集群为企业需求提供更实用的系统。该系统使各节点的负载流量可以在服务器集群中尽可
能平均合理地分摊处理。该负载需要均衡计算的应用程序处理端口负载或网络流量负载。这样的系统非
常适合于运行同一组应用程序的大量用户。每个节点都可以处理一部分负载，并且可以在节点之间动态
分配负载，以实现平衡。对于网络流量也如此。通常，网络服务器应用程序接受了大量入网流量，无法
迅速处理，这就需要将流量发送给在其它节点。负载均衡算法还可以根据每个节点不同的可用资源或网
络的特殊环境来进行优化。