面试题：MariaDB负载均衡实现中的故障检测与切换机制

Question

在实现MariaDB负载均衡时，如何有效地检测数据库节点的故障？请描述常见的故障检测方法以及当检测到故障后，负载均衡器如何进行快速且可靠的切换，以确保业务的连续性，同时避免数据不一致问题。

Answer 1

常见的故障检测方法

1. 心跳检测
   • 原理：负载均衡器定期向各个 MariaDB 节点发送心跳包，节点收到后返回响应。若在规定时间内未收到响应，则认为该节点可能出现故障。
   • 优势：实现简单，能够快速发现节点是否存活。
   • 不足：只能判断节点是否存活，无法判断节点服务是否正常，例如数据库进程虽存活但无法正常处理查询。
2. SQL 检测
   • 原理：负载均衡器向节点发送特定的 SQL 查询，如 SELECT 1; 等简单查询，通过是否能收到正确响应来判断节点是否正常工作。
   • 优势：能更准确判断数据库服务是否可用，不仅仅是节点存活。
   • 不足：增加了数据库的负载，若检测频率过高可能影响正常业务。
3. 基于日志监控
   • 原理：监控 MariaDB 的错误日志，当发现严重错误，如数据库崩溃、无法连接等相关日志记录时，判定节点出现故障。
   • 优势：可以提前发现一些潜在的严重问题，比心跳检测和 SQL 检测更能发现深层次故障。
   • 不足：需要解析日志，对运维要求较高，且可能存在一定的延迟，因为日志记录故障到被检测到有时间差。

故障后负载均衡器的切换策略

1. 快速切换
   • 临时移除故障节点：负载均衡器一旦检测到节点故障，立即将其从可用节点列表中移除，避免后续请求被发送到该故障节点。
   • 启用备用节点：若存在备用节点，负载均衡器迅速将流量切换到备用节点。例如，在主从架构中，当主节点故障时，负载均衡器自动将写操作切换到从节点（前提是从节点已提升为主节点）。
2. 确保可靠切换
   • 多检测机制确认：为防止误判，在检测到故障后，通过多种检测机制再次确认。例如先通过心跳检测发现节点无响应，再通过 SQL 检测进一步确认。
   • 状态同步：在进行节点切换前，确保新节点的数据状态与故障节点尽可能一致。对于主从架构，要保证从节点提升为主节点时，数据已同步完成。这可以通过 MariaDB 的半同步复制等机制来实现，确保在主节点故障时，从节点的数据是最新的，避免数据不一致。
   • 监控恢复节点：当故障节点恢复后，不要立即将其重新加入负载均衡池中，而是先进行一系列检测，如 SQL 检测、性能检测等，确保其恢复正常且数据完整后，再逐步将流量引入，避免因故障节点未完全恢复而影响业务。