面试题：MySQL高并发场景下数据库迁移方案设计

Question

假设你正在负责一个高并发的MySQL数据库迁移项目，该数据库每日读写请求量达百万级，且对业务连续性要求极高。请设计一套完整的迁移方案，包括但不限于迁移前的准备工作、迁移过程中的数据同步策略、对高并发读写的影响处理以及回滚机制等。

Answer 1

高并发MySQL数据库迁移方案

迁移前准备工作

1. 环境评估
   • 评估源数据库服务器的硬件配置、网络带宽、当前负载等信息。
   • 评估目标数据库服务器的硬件是否满足未来业务增长需求，确保有足够的CPU、内存、磁盘空间等资源。
2. 数据备份
   • 在迁移前对源数据库进行全量备份，确保数据的完整性。可以使用 mysqldump 工具进行逻辑备份，或者使用 xtrabackup 工具进行物理备份。
3. 兼容性检查
   • 检查源数据库和目标数据库的版本兼容性，确保目标数据库能够兼容源数据库的特性，如存储引擎、字符集等。
   • 对数据库中的SQL语句、存储过程、函数等进行语法检查，确保在目标数据库中能够正常运行。
4. 流量分析
   • 通过数据库日志分析工具（如 pt-query-digest）分析源数据库的读写请求模式，了解高并发请求的热点数据和时间分布，为迁移过程中的资源调度提供依据。
5. 监控系统搭建
   • 在源数据库和目标数据库服务器上部署监控工具（如Zabbix、Prometheus等），实时监控数据库的关键指标，如CPU使用率、内存使用率、磁盘I/O、网络流量、数据库连接数等。
6. 应急预案制定
   • 制定详细的应急预案，明确在迁移过程中出现故障时的回滚步骤和人员职责。

迁移过程中的数据同步策略

1. 全量数据迁移
   • 在业务低峰期，使用 mysqldump 或 xtrabackup 工具将源数据库的全量数据迁移到目标数据库。
   • 迁移完成后，对目标数据库的数据进行完整性校验，确保数据准确无误。
2. 增量数据同步
   • 在全量数据迁移完成后，通过MySQL的二进制日志（binlog）实现增量数据同步。
   • 在源数据库上开启binlog功能，并记录当前binlog的位置。
   • 在目标数据库上配置复制，将源数据库的binlog日志应用到目标数据库。
   • 可以使用 mysqlbinlog 工具解析源数据库的binlog日志，并通过 mysql 客户端将解析后的SQL语句应用到目标数据库。
3. 双写模式
   • 在迁移过程中，为确保数据的一致性，采用双写模式。即对源数据库和目标数据库同时进行读写操作。
   • 通过应用层代码或者数据库中间件（如MyCAT、ShardingSphere等）实现双写逻辑。在写操作时，先写入源数据库，成功后再写入目标数据库；读操作时，优先从源数据库读取，迁移完成后切换到目标数据库读取。

对高并发读写的影响处理

1. 读写分离
   • 在迁移过程中，将读请求和写请求进行分离。读请求发送到源数据库的从库（如果有从库），写请求继续发送到源数据库主库。
   • 在目标数据库搭建完成后，逐步将读请求切换到目标数据库，写请求仍然发送到源数据库主库，直到数据同步完成。
2. 缓存策略
   • 增加缓存层（如Redis），对热点数据进行缓存。在迁移过程中，读请求先从缓存中获取数据，如果缓存中没有，则从源数据库读取，并将数据写入缓存。
   • 写请求在更新数据库后，及时更新缓存，确保缓存数据的一致性。
3. 资源优化
   • 对源数据库和目标数据库的参数进行优化，如调整 innodb_buffer_pool_size、innodb_log_file_size、max_connections 等参数，以提高数据库的性能。
   • 对服务器的硬件资源进行合理分配，确保数据库有足够的CPU、内存、磁盘I/O等资源来处理高并发请求。
4. 限流与降级
   • 在应用层设置限流策略，如使用令牌桶算法或漏桶算法对请求进行限流，防止过多请求对数据库造成过大压力。
   • 制定降级策略，当数据库负载过高时，对一些非核心业务进行降级处理，优先保证核心业务的正常运行。

回滚机制

1. 备份恢复
   • 如果在迁移过程中出现故障，立即停止迁移操作，并使用迁移前备份的数据对源数据库进行恢复。可以使用之前的全量备份和增量备份日志进行恢复。
2. 清理目标数据库
   • 对目标数据库中已经迁移但未完成同步的数据进行清理，确保目标数据库恢复到迁移前的状态。
3. 切换回原数据库
   • 将应用程序的数据库连接切换回源数据库，恢复业务的正常运行。
4. 故障分析与总结
   • 对迁移过程中出现的故障进行详细分析，找出故障原因，并总结经验教训，对迁移方案进行优化，确保下次迁移能够顺利进行。