CN111858190A - 提高集群可用性的方法及其系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种提高集群可用性的方法及其系统，方法包括：业务系统通过访问缓存设置，确定当前所使用的集群；业务系统向当前所使用的集群执行数据库操作；同步所执行的数据库操作至另一集群；当监控到当前所使用的集群异常时，通过修改缓存设置，切换为使用另一集群。本发明能够防止集群或者集群内部不可用而影响业务，从而提高业务系统的可用性和性能稳定性；能够确保主备集群之间数据同步的及时且准确；故障集群恢复正常后依然提供备用功能，甚至能直接切换回原样而无影响；各自使用专门的线程和队列独立来完成同步，能够提高数据同步的正确性，且降低故障概率；以字典形式在缓存设置集群切换开关，具有易于控制其而不易出错的特点。

Description

提高集群可用性的方法及其系统
技术领域
本发明涉及数据库领域，具体涉及提高集群可用性的方法及其系统。
背景技术
在现在各种前端系统或者客户端APP数量繁多，每种APP或者前端系统都需要有对应的服务端来提供各种服务，具体以各种接口访问的形式来实现前后端的数据交互。而服务端中的数据存储，一般又都是存储到缓存或者数据库中，当需要数据查询或者更新操作时，进行数据库的操作并获取数据，最终通过接口返回给客户端，这个是现在绝大多数系统的基本操作流程。
由于用户数量会不断增多，各种业务数据也会不断地增大，数据库会使用集群的方式来实现部署，在不同的机器上部署数据库节点，最终形成一个数据库集群，提高了数据库的安全性。可是在提高安全性的基础之上，也带来了新的问题。当集群内部数据节点出现问题，或者整个集群不可用时，由于数据库集群属于很底层的基础服务，其不可用或者不稳定将直接导致上层依赖的所有应用出现问题，依赖其的应用将会不可用，不稳定或者偶发的出现问题。虽然现在系统中的数据库集群已经达到了一个很高的可用性，可是还是会存在网络抖动，网络不可达等等异常场景，该场景下将会对业务系统带来不可用的风险。
因此，有必要针对上述问题，提供一种提高集群可用性的方法及其系统。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提高集群可用性。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种提高集群可用性的方法，包括：
业务系统通过访问缓存设置，确定当前所使用的集群；
业务系统向当前所使用的集群执行数据库操作；
同步所执行的数据库操作至另一集群；
当监控到当前所使用的集群异常时，通过修改缓存设置，切换为使用另一集群。
本发明提供的另一个技术方案为：
一种提高集群可用性的系统，包括业务系统、缓存、集群A、集群B、同步模块以及监控系统；
所述业务系统分别与所述缓存、集群A和集群B连接；所述监控系统分别与所述缓存、集群A和集群B连接；所述集群A和集群B分别与所述同步模块连接；
所述缓存，用于设置当前所使用的是集群A还是集群B；
所述业务系统，用于通过访问缓存设置，确定当前所使用的是集群A还是集群B，以及向当前所使用的集群A/集群B执行数据库操作；
所述同步模块，用于同步业务系统所执行的数据库操作至另一集群B/另一集群A；
所述监控系统，用于当监控到当前所使用的集群A/集群B异常时，通过修改缓存设置，切换为使用另一集群B/另一集群A。
本发明的有益效果在于：采用主备两个集群同时进行数据的存储，择一提供数据库操作；在监控到当前使用的集群出现异常时，切换所使用的集群。这样能够防止集群或者集群内部不可用而影响业务，从而提高业务系统的可用性和性能稳定性。
附图说明
图1为本发明一实施例一种提高集群可用性的方法的流程示意图；
图2为本发明一实施例一种提高集群可用性的系统的结构示意图。
标号说明：
1、业务系统；2、缓存；3、集群A；4、集群B；5、同步模块；
6、监控系统；7、MQ队列。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。
本发明最关键的构思在于：主备两个集群同时进行数据的存储，择一提供数据库操作；在监控到当前使用的集群出现异常时，切换所使用的集群。
请参照图1，本发明提供一种提高集群可用性的方法，包括：
业务系统通过访问缓存设置，确定当前所使用的集群；
业务系统向当前所使用的集群执行数据库操作；
同步所执行的数据库操作至另一集群；
当监控到当前所使用的集群异常时，通过修改缓存设置，切换为使用另一集群。
从上述描述可知，本发明的有益效果在于：能够防止集群或者集群内部不可用而影响业务，从而提高业务系统的可用性和性能稳定性。
进一步地，所述同步所执行的数据库操作至另一集群，包括：
发送与所执行的数据库操作对应的消息至MQ中的队列A；
消费线程A消费队列A中的所述消息，并将其同步至另一集群。
由上述描述可知，通过队列的形式实现主备集群的同步，能确保同步的及时性和准确性。
进一步地，所述切换为使用另一集群，之后，还包括：
业务系统向所述另一集群执行数据库操作；
同步所执行的数据库操作至切换前所使用的集群。
由上述描述可知，切换后，数据库操作的直接对象改变了，但是操作的数据依然同步至另一个集群，能够确保故障集群恢复正常后依然提供备用功能，甚至能直接切换回原样而不具备任何影响。
进一步地，所述同步所执行的数据库操作至切换前所使用的集群，包括：
发送与所执行的数据库操作对应的消息至MQ中的队列B；
消费线程B消费所述队列B中的所述消息，并将其同步至切换前所使用的集群。
由上述描述可知，两个集群之间的数据同步过程各自使用专门的线程和队列独立来完成，能够提高数据同步的正确性，且降低故障概率。
进一步地，所述缓存设置的数据结构为：
分别以主集群字段和备用集群字段为key；以集群标识为value。
由上述描述可知，以字典形式在缓存设置集群切换开关，具有易于控制其而不易出错的特点。
进一步地，所述集群异常，包括：
集群无法正常访问、集群内部的任一数据节点异常和\或集群资源占用情况超过阈值。
由上述描述可知，尽可能包含了集群出现异常的所有可能性，能够确保在集群无法正常工作时及时切换，降低对业务系统的影响。
本发明提供的另一个技术方案为：
一种提高集群可用性的系统，包括业务系统、缓存、集群A、集群B、同步模块以及监控系统；
所述业务系统分别与所述缓存、集群A和集群B连接；所述监控系统分别与所述缓存、集群A和集群B连接；所述集群A和集群B分别与所述同步模块连接；
所述缓存，用于设置当前所使用的是集群A还是集群B；
所述业务系统，用于通过访问缓存设置，确定当前所使用的是集群A还是集群B，以及向当前所使用的集群A/集群B执行数据库操作；
所述同步模块，用于同步业务系统所执行的数据库操作至另一集群B/另一集群A；
所述监控系统，用于当监控到当前所使用的集群A/集群B异常时，通过修改缓存设置，切换为使用另一集群B/另一集群A。
进一步地，所述同步模块包括MQ队列、发送线程A、发送线程B、消费线程A以及消费线程B；所述MQ队列中包括队列A和队列B；
所述集群A、发送线程A、队列A、消费线程A以及集群B依次连接；
所述集群B、发送线程B、队列B、消费线程B以及集群A依次连接；
所述发送线程A，用于发送对集群A执行的数据库操作对应的消息至MQ中的队列A；
所述消费线程A，用于消费队列A中的所述消息，并将其同步至集群B；
所述发送线程B，用于发送对集群B执行的数据库操作对应的消息至MQ中的队列B；
所述消费线程B，用于消费队列B中的所述消息，并将其同步至集群A。
进一步地，所述缓存的数据结构为：分别以主集群字段和备用集群字段为key；以集群标识为value。
进一步地，所述监控系统，用于包括当监控到集群A/集群B无法正常访问、集群A/集群B内部的任一数据节点异常和\或集群A/集群B资源占用情况超过阈值时，认定为集群A/集群B异常。
实施例一
请参阅图1和图2，本实施例提供一种提高集群可用性的方法，设置有主备两个集群：集群A和集群B。
本实施例的方法包括：
1、初始以集群A作为数据库操作的对象，即集群A为主集群，则需要在缓存中进行对应的设置，表明当前所使用的是集群A。所述缓存用于设置当前使用的是哪一个集群。
在一实例中，所述缓存为redis缓存，其中配置有一个“开关”，开关的数据结构为“key，value”形式，假设需要设置mongo集群A为主集群，mongo集群B为备用集群，则所述开关设置为“mongo_master:A,mongo_slave:B”。
2、业务系统每次需要执行数据库操作时，均需要访问redis缓存，以确定当前的主集群对象。对应上述实例，业务系统将获取到集群A为当前所用的集群。
3、业务系统向由缓存确定的当前所使用的集群(即集群A)执行数据库操作。所述数据库操作包括写入、修改和删除类型的操作。
4、同步所执行的数据库操作至备用集群B；对应上述实例，即将步骤3对主集群A的数据库操作也同步对备用集群B执行，以确保主备集群的操作同步和数据一致。
在一实例中，将通过MQ队列来实现两个集群的同步。具体地，当业务系统向集群A执行数据库操作时，将同时向MQ中的队列A发送同步消息，所述同步消息对应向集群A执行的数据库操作；存在消费者线程A专门消费队列A中的消息，并将其同步至集群B中。这就实现了集群A的操作同步到集群B。
5、存在一个监控系统，实时监控两个集群的状态，当发现主集群异常时，则修改缓存的设置，切换为使用备用集群B。此时，缓存内的开关设置将修改为“mongo_master:B,mongo_slave:A”，即将原本集群A的主集群身份切换为备用集群，而将原本的备用集群B的身份切换为主集群。另外，所述监控信息包括：集群是否能够正常访问、集群内部的是否存在异常的数据节点和集群资源占用情况是否超过阈值。任一异常，都将视为集群异常。
在一具体实例中，可以由监控系统或者后台管理系统进行缓存设置的修改。
6、切换为使用集群B后，业务系统依然需要通过访问缓存确定当前所使用的集群对象，在此，将返回“集群B”为主集群，而后向集群B执行数据库操作。
7、同步所执行的数据库操作至切换前所使用的集群，即集群A。
对应上述实例，集群B将发送与所执行的数据库操作对应的消息至MQ中的队列B；然后由消费线程B消费所述队列B中的所述消息，并将其同步至集群A。这就实现了集群B的操作同步到集群A，也实现了两个集群数据的同步和维持数据的一致性。
通过以上的方式，实现集群层面的主备切换，防止集群或者集群内部不可用的场景下，对于业务系统带来的影响，提高了业务系统的可用性。
实施例二
本实施例对应实施例一，提供一具体运用场景：
某个商品系统，需要频繁地新增或修改商品信息以及查询操作，且是通过mongo数据库来执行。由于数据量较大，所以使用的mongo集群会存在偶发不可使用的场景，因此有必要使用实施例一的方法来解决该问题。
假设存在两个mongo集群A和mongo集群B，初始以集群A为主集群，集群B为备集群，则过程包括：
1、商品系统每次执行数据库操作时，预先访问一次redis集群，获取当前是哪个mongo集群为主集群，即向哪一个集群执行操作。假设redis当前是mongo_master:A,mongo_slave:B的设置。
2、当商品系统需要向数据库写入数据时，先访问redis后获取到当前的主集群为集群A，则本次会向A集群写入数据；同时，会将该数据的写入执行指令也写入消息队列A中。同时，存在专门的消费者程序A，会消费消息队列A中的消息至集群B，以保证两边集群的数据一致。
3、存在一个监控系统，实时监控集群A与集群B的信息。主要监控信息：两个集群是否可正常访问，集群内部的各个数据节点是否正常，集群资源占用情况是否超过阀值等等。当主集群不可访问，或者资源占用较大场景下，可以自动进行主备集群的替换，将备用集群升级为主集群，主集群降级为备用集群。
4、在步骤3的基础之上，假设此时A集群存在网络抖动，不可使用了。则监控系统查询到这一问题后，会立刻发送出一个切换集群的命令；接收到该命令的程序，会访问redis集群，将原先mongo_master:A,mongo_slave:B的数据内容替换为mongo_master:B,mongo_slave:A，即进行主集群的切换。
5、之后，当商品系统再次进行数据库操作时，访问redis集群后，查询内容为mongo_master:B,mongo_slave:A，则只会向集群B写入数据；同时，会向消息队列B中写入对应该写入数据的指令；由独立的消费者线程：消费队列B，来专职消费消息队列B中的消息，并将其同步数据至集群A中。与步骤1类似，也实现了2个集群的操作同步与数据一致性。
实施例三
本实施例对应实施例一，提供一种提高集群可用性的系统，请参阅图2，包括业务系统1、缓存2、集群A(对应图2的标号3)、集群B(对应图2的标号4)、同步模块5以及监控系统6；
所述业务系统1分别与所述缓存2、集群A和集群B连接；所述监控系统6分别与所述缓存2、集群A和集群B连接；所述集群A和集群B分别与所述同步模块5连接；
所述缓存2，用于设置当前所使用的是集群A还是集群B；
所述业务系统1，用于通过访问缓存设置，确定当前所使用的是集群A还是集群B，以及向当前所使用的集群A/集群B执行数据库操作；
所述同步模块5，用于同步业务系统所执行的数据库操作至另一集群B/另一集群A；
所述监控系统6，用于当监控到当前所使用的集群A/集群B异常时，通过修改缓存设置，切换为使用另一集群B/另一集群A。
在一实例中，所述同步模块5包括MQ队列7、发送线程A、发送线程B、消费线程A以及消费线程B；所述MQ队列中包括队列A和队列B；
所述集群A、发送线程A、队列A、消费线程A以及集群B依次连接；
所述集群B、发送线程B、队列B、消费线程B以及集群A依次连接；
所述发送线程A，用于发送对集群A执行的数据库操作对应的消息至MQ中的队列A；
所述消费线程A，用于消费队列A中的所述消息，并将其同步至集群B；
所述发送线程B，用于发送对集群B执行的数据库操作对应的消息至MQ中的队列B；
所述消费线程B，用于消费队列B中的所述消息，并将其同步至集群A。
优选地，所述缓存的数据结构为：分别以主集群字段和备用集群字段为key；以集群标识为value。
进一步地，所述监控系统，用于包括当监控到集群A/集群B无法正常访问、集群A/集群B内部的任一数据节点异常和\或集群A/集群B资源占用情况超过阈值时，认定为集群A/集群B异常。
综上所述，本发明提供的一种提高集群可用性的方法及其系统，能够防止集群或者集群内部不可用而影响业务，从而提高业务系统的可用性和性能稳定性；能够确保主备集群之间数据同步的及时且准确；故障集群恢复正常后依然提供备用功能，甚至能直接切换回原样而不具备任何影响；两个集群之间的数据同步过程各自使用专门的线程和队列独立来完成，能够提高数据同步的正确性，且降低故障概率；以字典形式在缓存设置集群切换开关，具有易于控制其而不易出错的特点。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种提高集群可用性的方法，其特征在于，包括：
业务系统通过访问缓存设置，确定当前所使用的集群；
业务系统向当前所使用的集群执行数据库操作；
同步所执行的数据库操作至另一集群；
当监控到当前所使用的集群异常时，通过修改缓存设置，切换为使用另一集群。
2.如权利要求1所述的一种提高集群可用性的方法，其特征在于，所述同步所执行的数据库操作至另一集群，包括：
发送与所执行的数据库操作对应的消息至MQ中的队列A；
消费线程A消费队列A中的所述消息，并将其同步至另一集群。
3.如权利要求1所述的一种提高集群可用性的方法，其特征在于，所述切换为使用另一集群，之后，还包括：
业务系统向所述另一集群执行数据库操作；
同步所执行的数据库操作至切换前所使用的集群。
4.如权利要求3所述的一种提高集群可用性的方法，其特征在于，所述同步所执行的数据库操作至切换前所使用的集群，包括：
发送与所执行的数据库操作对应的消息至MQ中的队列B；
消费线程B消费所述队列B中的所述消息，并将其同步至切换前所使用的集群。
5.如权利要求1所述的一种提高集群可用性的方法，其特征在于，所述缓存设置的数据结构为：
分别以主集群字段和备用集群字段为key；以集群标识为value。
6.如权利要求1所述的一种提高集群可用性的方法，其特征在于，所述集群异常，包括：
集群无法正常访问、集群内部的任一数据节点异常和\或集群资源占用情况超过阈值。
7.一种提高集群可用性的系统，其特征在于，包括业务系统、缓存、集群A、集群B、同步模块以及监控系统；
所述业务系统分别与所述缓存、集群A和集群B连接；所述监控系统分别与所述缓存、集群A和集群B连接；所述集群A和集群B分别与所述同步模块连接；
所述缓存，用于设置当前所使用的是集群A还是集群B；
所述业务系统，用于通过访问缓存设置，确定当前所使用的是集群A还是集群B，以及向当前所使用的集群A/集群B执行数据库操作；
所述同步模块，用于同步业务系统所执行的数据库操作至另一集群B/另一集群A；
所述监控系统，用于当监控到当前所使用的集群A/集群B异常时，通过修改缓存设置，切换为使用另一集群B/另一集群A。
8.如权利要求7所述的一种提高集群可用性的系统，其特征在于，所述同步模块包括MQ队列、发送线程A、发送线程B、消费线程A以及消费线程B；所述MQ队列中包括队列A和队列B；
所述集群A、发送线程A、队列A、消费线程A以及集群B依次连接；
所述集群B、发送线程B、队列B、消费线程B以及集群A依次连接；
所述发送线程A，用于发送对集群A执行的数据库操作对应的消息至MQ中的队列A；
所述消费线程A，用于消费队列A中的所述消息，并将其同步至集群B；
所述发送线程B，用于发送对集群B执行的数据库操作对应的消息至MQ中的队列B；
所述消费线程B，用于消费队列B中的所述消息，并将其同步至集群A。
9.如权利要求7所述的一种提高集群可用性的系统，其特征在于，所述缓存的数据结构为：分别以主集群字段和备用集群字段为key；以集群标识为value。
10.如权利要求7所述的一种提高集群可用性的系统，其特征在于，所述监控系统，用于包括当监控到集群A/集群B无法正常访问、集群A/集群B内部的任一数据节点异常和\或集群A/集群B资源占用情况超过阈值时，认定为集群A/集群B异常。
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