探索乐视MySQL数据库架构与运维实践
一、乐视数据库概述
1、数据库平台介绍
我们数据库部门的数据库种类较多：有MySQL、Oracle、MongoDB、Redis等。从另一角度，可分为传统的DB (MySQL、MongoDB..) 及云数据库RDS。其中，MySQL在公司内部广泛使用，今天将就乐视MySQL的运维情况进行分享。
2、数据库产品现状
- MySQL版本较多，有官方MySQL5.5、MariaDB10、PXC5.6等；
- 架构有1主多从、1主多层、PXC（Percona-XtraDB-Cluster）等结构；
- 硬件有SAS盘、SATA SSD，主要使用SATA SSD。
3、数据库架构
Master-Slave 结构有：
- 1主N从
- 1主N从+MB (master-backup)
- 1主N从+Relay
提个问题，图中1主N从+Relay结构，引入relay有什么优缺点？
- 优点：在跨机房高可用时，布署一台同步用的relay 在异地机房可减少跨机房同步带宽。
- 缺点: 增加了架构复杂度，主从关系变成多层树结构。若是使用不当，比较乱，易出错。我见过超过4层的主从，梳理关系就很麻烦，建议不超过3层。
4、数据库监控
我们的数据库监控以开源软件为主，有天兔Lepus、Prometheus、Open-Falcon等。
（1）天兔
- Lepus是一个由Python+PHP开发的数据库企业级监控系统
- 支持MySQL/Oracle/MongoDB/Redis等数据库的监控
对于不是特别大的DB规模，天兔监控就够用，也挺好用，可省去大量开发成本。
（2）Prometheus
Prometheus是一个开源的服务监控系统，它通过HTTP协议从远程的机器收集数据并存储在本地的时序数据库上。它提供简单的网页界面、一个功能强大的查询语言以及HTTP接口等。
（3）Open-Falcon
我们用Open-Falcon来做服务器基础监控。对Open-Falcon进行了一些2次开发，如增加电话报警功能、IDC 的概念。
（4）作为补充还有Zabbix、微信告警等
此外，公司监控平台提供email报警，短信报警，电话语音报警。
作为补充，数据库平台增加了微信告警。 优点是方便，成本低。 重要性大于邮件的，不到电话或短信级别的可以用微信。
5、数据库备份
数据备份是非常重要的，我们的DBA也非常重视数据库的备份工作。在这我把备份概念略微扩展，我认为数据库实时从库也是一种备份。
实时从库
- 大存储机器 单机多实例布署（20-30+）
- 重要业务 异地机房从库
- 多源复制从库
说明：
- 我们找了一些大磁盘存储10T+，在具布署了30+左右的MySQL数据库，不提供线上服务。 这样相当于在一台机器上有30个DB的热备份。
- 对重要业务，进行异地跨机房从库制作。可避免单一IDC异常，引发故障。
- 乐视有一些统计分析数据库，使用MariaDB多源复制，一个实例同时同步多个主库。某些情况也可以使用分析库来恢复数据。
冷备份
- xtrabackup 物理热备份
- 全备+增备
- Mount 挂载大存储
- 定期清理历史备份
主要使用xtrabackup来物理备份MySQL。使用了全备+增备，每周至少一次全备，多个增备。为了简便，增备只做基于全备份的增备，并没有使用增备的增备。利用Mount 挂载大的存储 30T，做为备份存储。为避免存储容量满，会有脚本定期压缩，清理历史备份。
二、私有云RDS实践
1、私有云RDS项目背景
为什么做私有云RDS？ 有各种理由： PaaS平台的流行，老板提出需要把数据库服务化、容器技术兴起、成本优化(硬件成本+管理成本)、用户体验等。
但是最真实原因：忙！
2、RDS介绍
乐视云RDS基于Docker + Mcluster 开发的一种高可用、可弹性伸缩的在线数据库服务（Relational Database Service，简称RDS）。
其中，Mcluster（MySQL Server Cluster）是MySQL数据库集群。
- Mcluster是我们开发出的一种私有云MySQL集群
- 基于PXC (Percona Xtradb Cluster)封装和调优
- 真正的多主架构没有单点故障，高可用性
- 是RDS的根基
- 良好的扩展性
PXC官方的链接： https://www.percona.com/doc/percona-xtradb-cluster/5.6/index.html
3、私有云RDS架构
（1）架构图
RDS整体架构主要分为以下几大部分：
- Docker：乐视云RDS是跑在Docker容器内部
- Database：为具体的数据库。可以是MySQL，也可以是PostgreSQL等任何数据库
- Matrix：负责前端数据库创建、管理、监控、维护和相关资源调度
- BeeHive：负责资源的调度管理，BeeHive类似Kubernete
- Data Analysis：负责数据库日志的分析还有用户行为分析
（2）RDS架构图2
普通用户登录私有云平台matrix，申请创建RDS。 BeeHive计算分析机群中的资源情况，选择合适的3台机器布署Mcluster DB，同时还会额外布署一个VIP容器来做DB高可用和负戴均衡。
用户可以通过此VIP来访问MySQL。RDS管理员可通过matrix后台对平台全部的RDS进行管理、监控运行状态等。
4、Mcluster架构
Mcluster是乐视云基于PXC (Percona XtraDB Cluster)封装和调优的私有云MySQL集群。因为基于PXC封装，故Mcluster具有和PXC 相同的特点。
- 多点读写机群中任一DB节点都可以写入
- 并行复制可以多个线程复制，以事务为单位，多个事务同时并行推送到所有集群节点
- 强一致性各节点数据强一致性
- 高可用性单一节点故障不会影响机群的可用性
- 兼容传统MySQL与传统MySQL几乎完全兼容，数据可以直接使用不需要任何转换
Mcluster和主从MySQL对比
RDS界面
RDS界面——用户前端
类似阿里云、AWS的RDS用户平台页面。用户选择RDS的配置，主要是磁盘及内存，点下一步，就可以提交RDS申请。(每个用户可以免费建3个，超出需要DBA审核)
RDS界面——管理后台
RDS管理员可登录管理后台进行RDS管理，主要功能如下：
- 用户、宿主机资源管理
- RDS日常管理 申请审核，RDS信息查询，人员变更等
- Docker 容器管理
- RDS备份
- RDS监控 RDS运行状态监控
DockerFile
DockerFilek完成的工作：
- 安装及配置MySQL
- 安装相关软件
- 启动mcluter-manager
Mcluster-Manager
大家可以看到在DockerFile最后一行，会启动mcluster-manager。
Mclustre-Manager功能：
- tornado的web服务
- 启动、停止初始化MySQL
- 监控、管理MySQL
mcluster-manager安装在Docker容器中，用来管理MySQL。外部系统不直接操作MySQL，而是通过mcluster-manager API 调用。包括启动、停止、初始化、监控、备份、管理MySQL等功能。
RDS运用
私有云RDS上线后大大减轻了DBA工作量，降低了服务器成本和人力成本。 目前在乐视体系各子公司得到广范使用。
运维和坑
- 数据库规范、流程非常重要
- 私有云 可节省大量机器成本及人力成本
- 私有云RDS产品设计、管理该异与公有云
- RDS用户在线修改大表，引发故障
- 多节点同时大量写，容易引起死锁
- 组件较多，相互间依赖太强
- 运维工具待完善 如宿主机器故障，恢复工作量大
数据库规范、流程非常重要，因为这是运维自动化的基础。我们吃过这个亏，数据库版本众多，并且安装目录不同，带来很大的麻烦。
使用私有云确实是可节省大量机器成本及人力成本，这个在乐视云是可以确认的经验，因为我们每台机器上安装了20－30个Docker，即跑了20-30个MySQL，较传统的MySQL布署节省大量成本。若是有个别业务写入量特别大，因为PXC多份写的原因，这时我们也可能迁移到传统的主从DB方式。
私有云RDS产品设计，管理该和公有云有区别。如曾经有RDS用户在线修改大表，引发故障。在公有云上，DBA不用关心此问题。 但是因为是公司内部用户，是私有云，故只能是我们DBA来处理，善后 :( 另私有云常还有产品树的概念，而公有云就不用类似的设计。
组件较多，相互间依赖太强。我们的RDS 系统做得还是有点太复杂，未来版本希望可减化。
运维工具待完善，如宿主机器故障，恢复工作量较大。 某一宿主机故障，要恢复20-30+的DB。当前是DBA手动执行脚本，还是有点low。
Q&A Q1：数据库备份主要是使用物理备份还是逻辑备份？ A1：主要使用xtrabackup物理备份MySQL。
Q2：使用数据库增量备份，恢复起来很麻烦吗？
A2：乐视云使用基于全备的增备，并不会进行增备的增备。恢复起来并不麻烦。
Q3：PXC多主架构是否是采用一个节点写，其余节点读的架构？
A3：多点大量同时写数据，有时会有锁问题，所以我们主要是写一节点，多节点读。
Q4：如果写的节点挂了怎么办？
A4：我们前面有个架构图，用户通过Gblance来访问RDS。（相当于做了VIP高可用)
Q5：前面讲到广州到北京复制，你们走公网还是专线?
A5：我们使用专线。乐视云在全国有10多个机房。大机房之间走专线。
Q6：乐视云RDS是否存在着licence问题？
A6：不会有licence问题。我们的RDS是基于Docker + MySQL开发,而MySQL、Docker都是开源软件，没有licence风险。
Q7：乐视云RDS会开源吗？会对外提供RDS服务么？
A7：目前暂无开源计划，只用在集团内部提供私有云服务，但依公司发展战略，不排除未来提供公有云RDS的可能。