面试题：MariaDB 集群架构设计与故障处理

Question

在 MariaDB 集群架构设计中，常用的复制和集群方案有哪些（如主从复制、Galera Cluster 等）？请详细描述其中一种集群方案的工作原理、数据同步机制及如何处理节点故障。假设你负责维护一个大型的 MariaDB 集群，当出现网络分区导致部分节点失联时，你会采取哪些措施来保障数据的可用性和一致性，并尽可能减少对业务的影响。

Answer 1

常用的复制和集群方案

1. 主从复制：主库将写操作记录到二进制日志（binlog），从库通过 I/O 线程连接主库获取 binlog 并写入中继日志（relay log），再由 SQL 线程重放中继日志中的事件来同步数据。
2. Galera Cluster：多主复制集群，数据同步基于同步复制，所有节点都是活跃的可读写节点。
3. MHA（Master High Availability）：主从复制基础上，具备自动故障检测和主库切换功能。

Galera Cluster 工作原理、数据同步机制及节点故障处理

1. 工作原理：Galera Cluster 是一个多主的同步复制集群。每个节点都可以接受读写请求，当有数据修改时，节点会将写操作封装成一个事务，并分配一个全局的事务标识符（GTID）。
2. 数据同步机制：节点间通过同步协议进行数据同步。当一个节点接收到写事务，它会向集群中其他节点广播该事务。其他节点在接收到事务后，会进行认证和验证，如果验证通过，就会将该事务应用到本地数据库。这个过程是同步的，确保所有节点的数据一致性。
3. 节点故障处理：当某个节点发生故障时，集群中的其他节点会检测到心跳丢失。集群会自动将故障节点从集群中移除，剩余节点继续正常工作，同时会重新计算集群的状态和配置信息，以维持集群的正常运行。

网络分区时保障数据可用性和一致性的措施

1. 分区检测：利用心跳检测机制，快速发现网络分区情况。例如可以通过监控节点间的连接状态、心跳包的接收情况来判断。
2. 选择主分区：根据一定规则选择包含多数节点的分区作为主分区继续提供服务。例如基于法定人数（quorum）机制，多数节点存活的分区可以继续处理读写请求。
3. 暂停非主分区：对非主分区的节点暂停写操作，防止数据不一致。可以通过设置只读模式等方式，确保非主分区的数据不会被修改。
4. 数据同步：当网络恢复后，将非主分区的数据与主分区进行同步。可以利用 Galera Cluster 自身的数据同步机制，将主分区在分区期间产生的新数据同步到非主分区节点。
5. 监控与报警：在整个过程中，设置完善的监控和报警机制，及时通知运维人员处理异常情况，确保业务尽快恢复正常。