云上RDS架构

概述

愈来愈多的企业选择上云，最基础的云服务就是IaaS(Infrastructure as a Service)服务，直观理解就是虚拟主机，用户不用再自建机房，本身购买服务器，而是直接向云厂商购买虚拟主机服务ECS(Elastic Compute Service)，按时按量付费。对于数据库而言，将数据库能力集成进来，就是DaaS(Database as a Service)服务，我这里主要讨论RDS(Relational Database Service)。由于目前主流云厂商在数据库领域，除了基础的RDS服务，还有新型分布式数据库服务，好比Amazon的Aurora，阿里云的PolarDB等。因此对于用户而言，他们选择在云上使用数据有两种方式，一种是本身买ECS，本身搭建数据库服务；另一种方式是，直接购买RDS服务。本文主要讨论RDS的链路，RDS链路中的核心组件SLB转发模式，以及RDS中proxy的做用，最后还会提到RDS的高可用解决方案。

RDS链路

1. app+ECS(DB)自建

2. app+lvs+DB

 

简单说明下，云上并不提供单独买一个RDS的服务，由于这种场景没法提供高可用能力，因此通常购买数据库服务时，会同时带上SLB做为一套总体解决方案。SLB本质就是基于LVS的改进，LVS工做在IOS七层网络模型的TCP/IP层，属于4层负载均衡。利用IP,Port映射转发能力，提供高可用，负载均衡等能力，RDS正是借助SLB来实现RDS的高可用和负载均衡等能力。LVS主要有几种工做模式，DR模式，NAT模式，FULL-NAT模式，IP-TUN模式以及咱们阿里云优化的ENAT模式。

2.1 DR模式(Direct Routing)

核心逻辑：本质是2层转发，SLB-Server与RDS共享一个IP，通过SLB-Server时，SLB-Server将mac地址改成目标RDS的mac地址，将请求包转给真实的RDS；回包时不用通过SLB-Server，DR模式要求SLB和RDS须要配置相同的VIP地址。

2.2 NAT模式(Network Address Translation)

核心逻辑：client端不感知RDS真实地址；发包通过SLB时，dip(dest_ip)会被替换成RDS的ip，请求包返回通过SLB时，再将回包源地址改成vip。对比DR模式，请求和回报都须要通过SLB-Server，RDS的ip再也不须要是公网地址；与DR模式相同的是，SLB和RDS须要在同一个局域网内。

2.3 FULL NAT模式

 

核心逻辑：本质是4层转发，请求通过LVS时，LVS请求的(IP,Port)替换成真实RDS的(IP,Port)，回包时，再通过LVS，将回包的源地址改成LVS的(IP,Port)，LVS与RDS再也不要求在同一个局域网内。全部请求的来回都要通过LVS，效率比较低。

2.4 ENAT模式(Enhance NAT，三角模式)

核心逻辑：ENAT模式解决了来回包都要通过LVS问题，具体而言，LVS接收请求后，修改包地址时，会将用户的CIP地址冗余在网络包中，回包时，将包改成(vip,cip)，这样就不用再通过LVS了。

3. app+lvs+proxy+DB

经过引入SLB，RDS已经具有了高可用的能力，但因为SLB是工做在4层负载均衡，对于应用层协议没法感知，因此当发生主备切换时，全部已经链接在old-master的链接都须要被断掉，对用户来讲，就是链接发生了闪断，对于没有重连机制的业务简直就是灾难。引入proxy后，则能有效解决这种问题。切换过程当中，对于old-master会等待事务完成，而新的请求则会路由到new-Master。

核心逻辑：本质是7层转发，proxy模拟实现MySQL协议，应用实际是链接proxy，proxy再链接RDS，转发SQL给RDS，并将结果集转发回传给应用。

4.主要优缺点对比

RDS链路类型	优点	缺陷
App+ECS(DB)自建	成本低	用户我的负责数据库的容灾、备份、恢复、监控、迁移
App+lvs+DB	无需通过proxy转发，RT短，具有高可用能力	没法解决闪断问题，也不容易实现读写分离等高级功能
App+lvs+Proxy+DB	功能丰富，包括防SQL注入，读写分离，链接池等。	多一跳proxy，增长RT。

Proxy中间件 VS TDDL 中间件

proxy中间件引入使得RDS除了具有必要的高可用能力，还能实现更多的高级功能，包括读写分离，链接池，防SQL注入，防闪断等，这部分能力的获取是经过牺牲必定RT来得到的。实际上，中间件有两种模式，一种是client模式，一种是server模式，集团的TDDL和云上的Proxy就是两种典型表明。client模式要求与语言强绑定，好比TDDL中间件以jar包的模式打进用户的应用，只支持JAVA语言，这对于云上业务确定是不可行的，毕竟如今用PHP，Python写后端的应用也很是多。另一点是，client模式会致使链接数随着client的个数同比例增长，这带来的影响是到后端DB的链接数增长，client模式的好处是不用通过proxy这一跳，RT更好；而server模式则能有效控制到后端DB的链接数，可是整个链路增长了一层，也就增长了一层风险，Proxy自身的高可用也须要严格保证，确保整个链路的可用性。至于功能层面的，好比读写分离，链接池，防SQL注入等功能，两种都是能够实现的。

RDS高可用

云上售卖的数据库都是传统的数据库包括MySQL，PostgreSQL，SQLServer等都是单机数据库，因此数据库的高可用还须要依赖于外部的HA组件。

参考文档

https://my.oschina.net/yunqi/blog/3069510