分布式軟件：X86/ARM CPU混合部署

近年來(lái)，隨著 ARM 技術(shù)的發(fā)展，ARM 在服務(wù)器芯片領(lǐng)域的應(yīng)用范圍逐漸推廣，在 Intel X86 的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)品供應(yīng)鏈之外，提供了新的選擇空間。

現(xiàn)階段需重點(diǎn)研究分布式數(shù)據(jù)庫(kù)（閱讀：2022中國(guó)最受歡迎的數(shù)據(jù)庫(kù)調(diào)查）同時(shí)支持 X86 和 ARM服務(wù)器的混合部署架構(gòu)，在保證分布式數(shù)據(jù)庫(kù)滿足業(yè)務(wù)連續(xù)性和穩(wěn)定性的同時(shí)，研究?jī)蓚€(gè)平臺(tái)技術(shù)差異，實(shí)現(xiàn)分布式數(shù)據(jù)庫(kù)在不同軟硬件平臺(tái)兼容部署與平滑切換，豐富金融行業(yè)對(duì)不同軟硬件架構(gòu)的數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。

本文參考“分布式數(shù)據(jù)庫(kù)跨CPU架構(gòu)混合部署方案（2022）”，重點(diǎn)介紹分布式數(shù)據(jù)庫(kù)在X86架構(gòu)與ARM架構(gòu)服務(wù)器上的多種混合部署方案。

（一）跨集群混合部署

1.單獨(dú)集群混合部署

單獨(dú)集群混合部署是指將兩個(gè)無(wú)關(guān)的數(shù)據(jù)庫(kù)集群分別部署在 X86 架構(gòu)與 ARM 架構(gòu)硬件服務(wù)器上。

本方案適用于相同業(yè)務(wù)場(chǎng)景下，測(cè)試 ARM 架構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)與 X86架構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)在功能與性能間的差異。通過(guò)橫向?qū)Ρ鹊姆绞?，?yàn)證ARM 芯片數(shù)據(jù)庫(kù)的功能、高可用、性能等方面是否符合預(yù)期，并根據(jù)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行分析，同時(shí)反饋相關(guān)芯片廠商，以期提升 ARM芯片對(duì)分布式數(shù)據(jù)庫(kù)的支撐能力。

2.主備集群混合部署

主備集群混合部署是指利用集群間的主備架構(gòu)，將主備集群分別部署在 X86 架構(gòu)與 ARM 架構(gòu)硬件服務(wù)器上。

在本方案中，主、備集群可按需采用不同 CPU 架構(gòu)的服務(wù)器進(jìn)行部署，不存在主備集群服務(wù)器 CPU 類型的關(guān)聯(lián)要求，主備集群也可按需完成切換。

在系統(tǒng)上線運(yùn)行前期，是 ARM 化的第一階段?？刹捎?X86 架構(gòu) CPU 的服務(wù)器搭建分布式數(shù)據(jù)庫(kù)主集群，備集群采用 ARM 架構(gòu)的服務(wù)器。因 X86 架構(gòu) CPU 的服務(wù)器性能較優(yōu)，運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)豐富，可更好的支撐業(yè)務(wù)系統(tǒng)，保證系統(tǒng)性能和穩(wěn)定性；利用 ARM 架構(gòu)服務(wù)器作為備集群，可降低硬件投入成本，同時(shí)，驗(yàn)證 ARM 服務(wù)器的可用性和可靠性，為數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器 ARM 化替換做好評(píng)估和準(zhǔn)備。

當(dāng)運(yùn)行驗(yàn)證完成，確定 ARM 服務(wù)器能滿足業(yè)務(wù)需求的條件下，進(jìn)入 ARM 化替換的第二階段。通過(guò)無(wú)損的主備集群切換方案，完成主集群采用 ARM 架構(gòu)服務(wù)器，備集群采用 X86 架構(gòu) CPU 服務(wù)器的轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用系統(tǒng)的 ARM 化替代方案。同時(shí)，利用 X86 架構(gòu) CPU 的服務(wù)器構(gòu)建備集群，最大限度保證當(dāng)主集群故障的情況下，仍可以利用備集群，保證業(yè)務(wù)連續(xù)性不受大規(guī)模影響。

在 ARM 化替換的最終階段，進(jìn)一步完成備集群的 ARM 架構(gòu)服務(wù)器的替換，最終實(shí)現(xiàn)全 ARM 化 CPU 架構(gòu)服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫(kù)集群環(huán)境。

（二）集群內(nèi)多數(shù)據(jù)中心混合部署

數(shù)據(jù)中心的位置可用區(qū)域（ Region ）和可用區(qū)（Availability Zone）來(lái)描述。區(qū)域指物理的數(shù)據(jù)中心，每個(gè)區(qū)域可以實(shí)現(xiàn)最大程度的容錯(cuò)能力和穩(wěn)定性。可用區(qū)是同一區(qū)域內(nèi)互相隔離的物理區(qū)域，一個(gè)可用區(qū)不受其他可用區(qū)故障的影響。每個(gè)可用區(qū)可承載不同的數(shù)據(jù)分片的數(shù)據(jù)副本。在數(shù)據(jù)副本發(fā)生少數(shù)派故障的情況下，分布式數(shù)據(jù)庫(kù)集群能夠做到數(shù)據(jù)不丟，故障轉(zhuǎn)移自動(dòng)完成。

1.集群內(nèi)多區(qū)域混合部署

集群內(nèi)多區(qū)域混合部署是指同一集群內(nèi)將管理節(jié)點(diǎn)、計(jì)算節(jié)點(diǎn)、數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)等不同組件根據(jù)不同的區(qū)域部署在 X86 架構(gòu)與 ARM架構(gòu)混合硬件服務(wù)器上。

本地?cái)?shù)據(jù)中心保持原有的 X86 架構(gòu)，同城數(shù)據(jù)中心將管理節(jié)點(diǎn)、計(jì)算節(jié)點(diǎn)、數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)等組件遷移至 ARM 架構(gòu)。通過(guò)同城切換等方式對(duì) ARM 架構(gòu)組件進(jìn)行測(cè)試驗(yàn)證，驗(yàn)證 ARM 架構(gòu)的分布式數(shù)據(jù)庫(kù)功能、性能及業(yè)務(wù)支撐能力等符合預(yù)期后，再逐步替換其他區(qū)域的組件為 ARM 架構(gòu)，最終實(shí)現(xiàn)分布式數(shù)據(jù)庫(kù)所有數(shù)據(jù)中心全部模塊 ARM 架構(gòu)的部署。

2.集群內(nèi)多可用區(qū)混合部署

一個(gè)機(jī)房?jī)?nèi)可以有多個(gè)可用區(qū)，不同可用區(qū)之間物理隔離，但內(nèi)網(wǎng)互通，既保障了可用區(qū)的獨(dú)立性，又提供了低價(jià)、低時(shí)延的網(wǎng)絡(luò)連接。集群內(nèi)多可用區(qū)之間的混合部署，指分布式數(shù)據(jù)庫(kù)集群，可部署于不同可用區(qū)內(nèi)不同 CPU 架構(gòu)的服務(wù)器之上。

與多機(jī)房的混合部署的逐步替換的思路相似，集群內(nèi)多可用區(qū)之間的混合部署方案，亦可實(shí)現(xiàn) ARM 架構(gòu)服務(wù)器對(duì) X86 架構(gòu)CPU 服務(wù)器的逐步替換。

（三）集群內(nèi)單數(shù)據(jù)中心混合部署

1.主從架構(gòu)混合部署

主從架構(gòu)混合部署是指將管理節(jié)點(diǎn)、數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)等主從架構(gòu)的組件部署在 X86 架構(gòu)與 ARM 架構(gòu)混合硬件服務(wù)器上。

數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)的混合部署可分為三個(gè)階段：第一階段數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)主機(jī)為 X86 架構(gòu)，數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)備機(jī)為 ARM 架構(gòu)，穩(wěn)定運(yùn)行一段時(shí)間后，驗(yàn)證 ARM 架構(gòu)的數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)功能、性能等是否符合預(yù)期。第二階段將 ARM 架構(gòu)的數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)升為主機(jī)，穩(wěn)定運(yùn)行一段時(shí)間后，驗(yàn)證 ARM 架構(gòu)下的數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)的業(yè)務(wù)支撐能力是否符合預(yù)期。第三階段實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)主備機(jī)全部 ARM 架構(gòu)的部署。

2.無(wú)狀態(tài)組件混合部署

無(wú)狀態(tài)組件混合部署是指將計(jì)算節(jié)點(diǎn)等無(wú)狀態(tài)、容錯(cuò)率高的組件部署在 X86 架構(gòu)與 ARM 架構(gòu)混合硬件服務(wù)器上。

計(jì)算節(jié)點(diǎn)分別部署在 ARM 架構(gòu)和 X86 架構(gòu)下。待驗(yàn)證 ARM 架構(gòu)的計(jì)算節(jié)點(diǎn)功能、性能等符合預(yù)期后，再替換全部計(jì)算節(jié)點(diǎn)為 ARM 架構(gòu)。

通過(guò)對(duì)同一分布式數(shù)據(jù)庫(kù)集群中X86和ARM服務(wù)器混合部署，提出了跨集群混合部署、集群內(nèi)多數(shù)據(jù)中心混合部署和集群內(nèi)單數(shù)據(jù)中心混合部署三種部署方案，滿足了金融行業(yè)對(duì)服務(wù)器在數(shù)據(jù)庫(kù)領(lǐng)域應(yīng)用多元化的實(shí)際需求，為國(guó)內(nèi)金融行業(yè)構(gòu)建穩(wěn)健高效的關(guān)鍵核心技術(shù)金融應(yīng)用供應(yīng)體系，提供了實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和可復(fù)制推廣的方案。

本文基于實(shí)際項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，對(duì)分布式數(shù)據(jù)庫(kù)基于 X86 和ARM 服務(wù)器的混合部署方案進(jìn)行了研究，提出了跨集群混合部署、集群內(nèi)多數(shù)據(jù)中心混合部署和集群內(nèi)單數(shù)據(jù)中心混合部署三種方案，滿足金融行業(yè)對(duì)服務(wù)器在數(shù)據(jù)庫(kù)領(lǐng)域應(yīng)用多元化的實(shí)際需求，為國(guó)內(nèi)金融行業(yè)構(gòu)建穩(wěn)健高效的關(guān)鍵核心技術(shù)金融應(yīng)用供應(yīng)體系，提供了實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和可參考的方案（來(lái)源：北京金融科技產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟）。