Galera：多主同步MySQL集群原理解析
原文 http://www.majin163.com/2015/03/24/galera/
引言
Galera Cluster是基于MySQL/innodb二次開發而成的一個支持“多主同步”的數據庫主從集群。強調主從集群意味著Galera Cluster的每個節點充當一個數據冗余，而沒有在節點間做分庫分表的水平擴展。Galaer官網中為Galera Cluster洋洋灑灑羅列了10大優勢，其實總結下來無非上文用引號注明的兩點：
多主
Galera Cluster沒有MySQL主從集群只有一個主能提供寫服務的限制，集群中每個節點都可讀可寫，無需讀寫分離。在一個Galera Cluster前直接部署HAProxy或LVS做讀寫負責均衡是比較常用的做法。
同步
Galera replication具有實時性，能夠保障不同節點的數據視圖在較小的時間范圍內是一致的。MySQL原生replication方案slave中的 SQL線程和IO線程是分離的，即便使用半同步甚至同步復制，也可能因為SQL線程的速度跟不上IO線程而導致slave數據落后很多，當然5.7引入并行復制后會好很多，而Galera中除了具有并行復制的功能外，還具有flow control的功能來控制節點間數據同步的速度。
Galera Cluster相較于MySQL 來說的核心貢獻是基于Galera replication plugin實現實現了多主和同步兩大特性，本文將詳細剖析Galera在解決多主和同步兩大問題上的想法和思路。
架構簡述
Galera Cluster節點間通過wsapi進行數據通信和同步，如圖1和圖2所示，wsapi通過hook的方式侵入Innodb中事務的commit流程，獲取事務內所有數據行的更改，構造一個write set并將其同步到Cluster其他節點，wsapi即write set api簡稱。
圖1. Galera Overview
圖2. Galera library
Galera provider目前是wsapi的唯一實現。Galera provider內部實現又劃分為多個層次，其中最為核心的是認證層（certification）和復制層（replication）。認證層負責檢測本機事務，以及從其他節點同步來的事務是否可以提交，Galera的基于認證的事務樂觀并發控制會在多主實現一節中介紹。復制層的工作包含兩方面：
- 組通信，與其他節點同步writeset，并為事務分配全局唯一的GTID
- 并行復制，結合Galera事務樂觀并發控制原理的并行復制
復制層通過組通信（Group communication）完成writeset的同步和GTID的分配，GTID的分配是Galera基于認證的事務并發控制和并行復制的前提和基礎。
GTID與組通信
GTID是global transaction id的縮寫，在MySQL社區中，GTID的概念并不新鮮，MySQL中的GTID是由Master生成，用于標志事務唯一性并通過ID定位binlog位置的一種手段，從而有效解決了級聯復制等場景中的各種問題。
對于Galera Cluster來說，replication通過Galera replication中間件來保障，不基于binlog，因此Galera的GTID雖然也標志事務的唯一性，但是它的設計初衷完全不同，在介紹它的設計目的之前，先來看下Galera的GTID格式：
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如上圖所示，GTID包含兩部分：
- UUID，標志事務的唯一性ID
- 一個順序ID，標志這個事務在Galera Cluster所有節點事務中的順序
而且實現方式也要復雜的多，因為Galera Cluster中所有節點都可做master，因此不能由一個節點隨意去分配。理論上需要所有節點對一個事務的ID達成一致才能確定，但是這里引入 Paxos一類的分布式一致性算法顯然會嚴重拖慢commit速度，因為Paxos采用的是全同步的通信方式。