云原生的MySQL托管服务架构及读写分离的优化

内容来源： 2017 年 08 月 24 日，微软中国首席产品经理宋青见在“ODF 2017开源数据库论坛（北京）”进行《云原生的MySQL托管服务架构及读写分离的优化》演讲分享。IT 大咖说（微信id：itdakashuo）作为独家视频合作方，经主办方和讲者审阅授权发布。

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Stateless Services Pattern

我们这里来回顾下基于云架构开发后台程序的两个Patter，首先是无状态模式。这个模式下存储和前端服务器可以很容易的弹性放缩，问题于中间的业务层，因为业务之间是相互依赖，且用户的数据代表某种状态，要访问这些状态就不可避免的引入排队机制、入锁机制等。面对这些问题常见的做法是使用蓄水池方法，将用户的请求放在queues中，降低无状态服务的复杂度同时还可以达到无线扩展队列的需求。

Stateful Services Pattern

在实际的应用中其实大部分还是采用有状态模式，这种模式下依赖于有状态中间件，有状态中间件通过分区的方式解决高并发，在分区内使用传统方式保证数据一致性。这种情况下数据的传输过程相对较少，延迟得到了保障。

Traditional Application

传统应用程序的API、UI、引擎等都是整合在一起，在编译的时候就能确定相互之间的依赖关系并能够方便的发现问题。不过由于所有的模块都被整合在一起，牵一发而动全身，所以在水平扩展服务能力的时候要付出相当大的代价。

Application composed of microservices

不同于传统应用，微服务框架中所有的模块都是一个独立的进程，模块之间通过HTTP或者RPC等协议进行沟通。相当于应用中包含多个服务，服务之间通过标准协议调用，不过只有在运行时才能发现错误，而非编译的时候。由于是完全基于网络的框架，所以必须要考虑到网络延迟的问题。微服务所带来的好处在于能够很方便的升级，模块数据相对来说容易监控，模块升级也已经可持续。

Service Fabric

Service Fabric是微软的微服务框架。该框架中有一个ApplicationType用来定义App类型，类似于编程中的class。App创建后的实例可以有不同的名字，可以通过不同的名字来管理同一个实例。它同时支持有状态和无状态两种服务。其中有状态服务可以声明式的支持多个分区，每个分区中实例可以创建多个副本，相当于通过分区提高高并发能力，通过副本提供高可用。在多个分区的情况下，每个有状态的服务本身就可以创建一个状态机，这个状态机可以复制到其他几点的副本中。由于副本的复制可配置，所以可以让对有状态数据的访问基于本地节点，以此来降低延迟。

Service Fabric的另一个特点是对集群上运行的所有任务的自动部署，比如原来有5个节点10个分区，这不同的应用分区在这5个节点上会被自动分配，当节点扩大的时候，整个任务又会重新分配。这些部分都是自动完成，因此不用程序去显示的关注。

整个Service Fabric提供了一个更好的底层框架，能够实现高可用、可测试、可管理、可缩放。可测试指的是在服务升级的时候可以支持灰度发布，还可以设定某个条件判断升级版本是否有问题，一旦发现问题就会自动的回滚。可管理指的是基于内核级的检查和管理，当某个节点出现问题的时候，该节点上的运行的任务会在其他的节点上被自动的管理恢复。可缩放指的是增加节点的时候，整个任务会被重新分配。

SQL Azure Service architecture

SQL Azure架构中的SQL Server数据库被分解成很多的Service Fabric应用程序。物理集群被分成两部分，一部分作为控制管理的节点集群叫做Control Plane，它更多的做数据库的运维服务，另一部分用户的数据库任务运行在Data Plane上。他们之间有严格的安全发送机制，用来保证用户和数据库之间的运行环境。

Drawbridge

Drawbridge是微软应用的新的容器技术，它既有虚拟机技术的强隔离性，又具有容器技术的高计算密度。核心是传统的NT Process，有1200多个API，显然这么多API是很难做到严格意义上的绝对安全，因此后续进行了优化。首先是将NT kernel运行在用户态，第二是让用户态的操作系统和真正的操作系统之间只允许不超过15个系统调用。基于这两步NT上出现了一个特殊的进程Picoprocess，它从外部看就是一个空进程，唯一与它有交互的是一个很小的系统内核库。

SQL Server for Linux也应用了Drawbridge技术，这样就可以将原先windows上的SQL Server通过SQLPAL层移植到 Linux 上。