Galera 集群说明

## 什么是Galera集群？
Galera集群是一个真正的基于同步复制的多主集群。它是一种易拓展、易使用、高可用的解决方案
它目前已成为MariaDB的自带组件和推荐集群方案。同时，因为MySQL和MariaDB的渊源，官方也提供了Galera Cluster For MySQL的解决方案。需要注意的是该解决方案不能直接应用于Oracle版本的MySQL，而是需要安装带有实现了其复制协议的MySQL。

Galera Cluster是多主多写的数据库集群。 它提供同步复制并支持多主复制。Galera集群能够无限制地并行应用（即“并行复制”），复制广播和自适应节点。
Galera集群的主要亮点是数据一致性。事务要么应用于每个节点，要么根本不生效。Galera集群不是集群管理、负载平衡或集群监控。它的作用是使数据库保持同步。当然，前提是它们在一开始就已正确配置和同步。

## 如何同步复制？
历史上曾经有过被抛弃的同步复制
同步复制的关键在于分布式事务。追求的都是同一事务要么一起失败，要么一起成功。
两阶段提交协议：引入一个仲裁节点用于协调各数据节点状态，将更新语句发送给各节点，各节点确认可提交后，再通知该事务下的所有节点提交语句来保证同步。
当然，原始的同步复制已经被实现证明有很多待完善的地方，比如随着节点数的增多，仲裁节点需要协调各节点的耗时也越来越长，死锁和冲突的风险也会越来越大。

Galera Cluster的同步复制？

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1. 所有插入数据和修改主键都将收集到写入集中。
2. 使用数据库唯一UUID+已执行事务数的全局事务GTID：3E11FA47-71CA-11E1-9E33-C80AA9429562:23
3. 写集使用主键进行确定性认证测试：检查冲突，如无冲突，则并发执行；冲突则重排序执行。

底层原理如下
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- DBMS数据库管理系统：在单个节点上运行的数据库服务器。目前支持MySQL，MariaDB或Percona XtraDB。
- wsrep API。这是数据库服务器的接口，也是复制提供程序。它由两个主要元素组成：
  - wsrep hooks：与数据库服务器引擎集成以进行写集复制。
  - dlopen：此函数为wsrep提供实现程序以供 wsrep hooks使用。
- Galera Replication Plugin：此插件启用写集复制服务功能。提供认证、复制和通讯插件框架
- 群组通信插件：有几个组通信系统可用于Galera Cluster（gcomm和spread)。提供虚拟同步、时间同步，全局事务

群组协议，定义了数据库节点间的通信模式，保证复制数据的一致性，其特点是所有节点必须ACK
写集复制，各节点并行执行写操作后将插入数据和修改主键id绑定到写集消息中，判断冲突避免死锁。
数据库状态机。读操作将由各节点自己执行。写操作则在本地执行后提交之前，作为写集广播出去认证是否是最新数据，然后再提交。
事务排序。在数据库节点提交并同步其余的节点前对事务进行重排序，如果成功则增加通过验证的事务数量

## 为什么要使用Galera集群而不是MySQL的复制方案？
Galera Cluster使用多主复制方法：它允许您写入集群中的任何节点，且任何节点上的写入都将同步到所有节点。标准的MySQL复制使用一主多从模式：尽管您可以从任何节点读取数据，但是只能在主节点上进行写入，写入性能有瓶颈，读写服务器有数据延迟，主从切换也较为困难，需要大量时间精力。

MySQL 集群复制方案对比如下
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## 已使用MySQL一主多从复制，如何切换到Galera集群？
这可能非常容易。但还是需要考虑一些事项，您可能需要进行更改。

1. 您必须将所有表迁移到InnoDB。尽管MySQL和MariaDB提供了多个存储引擎，但Galera仅允许InnoDB表。您还必须解决更改为InnoDB将如何影响您的应用程序的问题。
2. 您还应该将每个服务器迁移到相同版本的MySQL或MariaDB，以及最新版本。这可能会影响表的架构以及数据和应用程序。
3. 您可能需要对硬件进行一些更改。对于一台，如果只有两台服务器，则应添加第三台。尽管没有必要，但建议所有使用的服务器在资源上相同。

基本上，如果您已经在使用最新的数据库软件并且仅使用InnoDB表，那么实施Galera将会非常容易。否则，实施Galera将需要一些思考和精力。但是，我们将获得更好的集群：所有服务器都将相同，以便于维护和性能；他们将运行最新的软件，这将提供优势；数据将得到更好的保护，并具有高可用性。

## 如何升级集群？
对于数据库服务器本身或[Galera复制插件](https://galeracluster.com/library/documentation/glossary.html#term-galera-replication-plugin)，将定期向Galera Cluster提供更新。要更新某个节点的软件，您需要将客户端连接重定向到远离该节点的位置，然后停止该节点。然后升级节点的软件。完成后，只需重新启动节点即可。
有关升级过程的更多信息，请参阅[升级Galera群集](https://galeracluster.com/library/documentation/upgrading.html)。

## 如何负载平衡？
对于高流量的群集，为防止一个节点被读写查询所淹没，您可能需要额外使用负载平衡。Galera 集群不包含此功能。但是，我们可以使用MariaDB的MaxScale，ProxySQL或其他类似的负载平衡器。
MaxScale是一种数据库代理，可以扩展数据库服务器和集群的高可用性，可伸缩性和安全性。通过将应用程序与基础数据库基础架构分离，它还简化了应用程序开发。它将与MariaDB和MySQL一起使用。

## 如何故障转移？
一般多节点集群的master节点挂掉，都会有一个选主的过程，如果选举异常还会有脑裂的风险。而Galera的灾备方案十分简单，集群里冗余一台没有客户端连接的节点，灾难发生时，将其作为主节点即可。

Galera Cluster是真正的同步多主复制系统，它允许随时将任何或所有节点用作主节点，而无需任何额外的配置。这意味着在传统的MySQL主从意义上没有故障转移。
Galera Cluster的主要重点是跨节点的数据一致性。这不允许对数据库进行任何可能损害一致性的修改。例如，该节点拒绝写入请求，直到加入节点与集群同步并准备处理请求为止。
这样的结果是，您可以安全地使用自己喜欢的方法在节点之间分配或迁移连接，而不会引起不一致的风险。
有关连接分配的更多信息，请参见[部署变式](https://galeracluster.com/library/documentation/deployment-variants.html)。

## 如何备份数据库？
在Galera群集中进行数据库备份非常容易。一种简单的方法是从群集中删除一个节点，而无需关闭mysqld守护程序。从那里，您可以mysqldump用来进行逻辑备份，或者您喜欢的任何备份软件。它对群集的整体性能几乎没有影响。完成后，只需将节点重新连接到集群即可。其他节点将迅速提供与集群异步所需的功能。有关mysqldump与Galera一起使用的更多信息，请参见[mysqldump](https://galeracluster.com/library/documentation/mysqldump.html)。
但是，这种简单备份方法的问题在于它缺少[全局事务ID](https://galeracluster.com/library/documentation/glossary.html#term-global-transaction-id)（GTID）。您可以使用这种备份来恢复数据，但是它们不足以将节点恢复到定义良好的状态。另外，某些备份过程可能会在备份期间阻止群集操作。
将GTID包含在备份中需要使用不同的方法。为此，您可以通过状态快照传输机制调用备份。有关此方法的更多信息，请参见[备份群集数据](https://galeracluster.com/library/documentation/backup-cluster.html)。

## GCache是二进制日志吗？
[Write-set Cache](https://galeracluster.com/library/documentation/glossary.html#term-write-set-cache)，也叫GCache，是用于写集的内存分配器。 其主要目的是最大程度地减少RAM中的写集占用空间。 它不是事件日志，而是缓存。
 - GCache不是持久性的。
 - 并非GCache中的每个条目都是写集。
 - 并非将提交GCache中的每个写集。
 - GCache中的写集未按提交顺序分配。
 - 写集不是binlog的最佳条目，因为它们包含额外的信息。
但是，可以从写集缓存中构造出二进制日志。

## 应该使用Galera启用二进制日志binlog吗？
标准MySQL复制使用二进制日志进行复制。但是，Galera不使用二进制日志。
但是，在某些情况下，您可能希望使用时间点恢复方法来还原自上次备份以来的表或数据。
您可能还希望使用标准MySQL复制将异步从属服务器附加到您的节点之一，并将其设置为延迟复制。这也有助于恢复自上次备份以来丢失的表和数据。

## 通常是什么导致集群停止？
尽管这种情况并不经常发生，但是有几个原因会导致Galera集群崩溃。以下是它们的列表，按原因类型分组：

1. 物理服务器及相关原因
	- 节点的磁盘空间不足；
	- 操作系统正在交换或具有较高的I / O等待
	- 存储引擎原因
2. InnoDB存储引擎崩溃；
	- 使用仍在实验中的MyISAM表；
	- 创建或删除没有主键的表
	- 配置问题
3. MySQL配置文件中对参数的不兼容更改；
	- 将binlog_format设置为仅MIXED，而不是ROW。仅支持ROW格式。
4. Galera自身原因
	- 写入相同的行集时，在重负载期间过多的死锁；
	- 主要组成部分缺失。
	- 群集超出法定人数；
	- Galera软件的错误

## 局限性是什么？
当对数据库使用MySQL或MariaDB时，Galera集群是一个出色的复制系统。但是，它确实有一些限制，您可能需要在迁移到该限制之前知道这些限制。
- 它只能在Linux和类似Unix的操作系统上运行。没有Windows版本。在数据库服务器中，除了使用MyISAM的系统表以外，仅允许使用InnoDB表。之所以使用InnoDB，是因为它是出色的事务存储引擎。所有表都必须具有显式主键，即单列索引或多列索引。
- 由于数据一致性，Galera支持任意策略的负载均衡，但他就是不自带。官方推荐MaxScale.
- DDL事务阻塞，比如alter table时，如果遇到大表因为重做索引等关系本来很慢，而Galera全局事务是顺序执行的，所以会造成阻塞。解决方案，将集群模式改为滚动升级，之后再改回来
- 木桶效应。Galera集群的性能取决于最慢的节点

有关限制的更多详细信息，请参见[与独立MySQL服务器的区别](https://galeracluster.com/library/training/tutorials/differences.html)。

## 最慢的节点会影响其他节点的性能吗？
与Galera Cluster复制集成在一起，集群将等待集群中的所有节点返回认证测试的状态，然后再提交事务或将它们回滚。因此，一个被流量淹没的节点将延迟该节点对集群的答复，并延迟其他节点等待其报告的时间。
为了缓解此问题，您将确保所有服务器在物理上都是相同的（即，RAM的数量，网络接口的类型），或者至少具有相同数量的可用资源。您还可以使用负载均衡器（例如MariaDB MaxScale，ProxySQL）来确保一个节点不会因通信量而过载。

## 做了哪些优化？
组复制
通常InnoDB会在每个事务完成后将更改刷新到redo log和binlog，磁盘操作会降低性能。Galera数据库在检测有多个事务同时提交时，会将其视为同一组，并通过commit监视器去重新排序，执行完后一次性刷到log文件中

并行Slave复制
传统的异步复制一般只开一个线程去拉取数据。而Galera允许多个线程拉取。其前提是innodb_autoinc_lock_mode=2,也就是自增id设置为交错锁定。一般来将，这个值在其余集群会设置成1，防止数据间id不一致，但显然galera集群不需要，反而能提升效率

原文档：https://galeracluster.com/library/faq.html