关系型数据库通过在多个数据库实例之间复制和同步数据来处理复制,以确保数据一致性、可用性和容错性。复制通常涉及一个处理写操作的主节点(或称为 master)以及一个或多个接收数据副本的副本节点(或称为 slave)。主节点上所做的更改通过事务日志或二进制日志(记录每个写操作)等机制传播到副本。例如,在 PostgreSQL 中,预写日志(WAL)捕获更改,然后副本应用这些日志以保持同步。这种设置允许将读操作分布到副本上,从而减轻主节点的负载,同时保持数据完整性。
复制策略根据一致性和性能要求而有所不同。同步复制确保数据在主节点和所有副本上写入后才确认事务,这保证了强一致性,但也引入了延迟。异步复制,如 MySQL 的标准复制中使用的方法,允许主节点在副本更新之前确认写操作,从而提高了性能,但存在暂时的不一致风险。多主复制,如 PostgreSQL 的 BDR(双向复制),允许多个节点接受写操作,但这需要解决冲突——例如,使用时间戳或应用定义的规则来解决冲突的更新。这些权衡决定了系统是否适合特定场景,例如高读负载(倾向于异步复制)或任务关键型系统(需要同步一致性)。
实际实现通常结合不同类型的复制来满足特定需求。例如,金融应用可能会使用同步复制来确保交易记录的准确性,同时使用异步读副本进行报告。Amazon RDS 等云服务自动化了复制设置,使开发人员能够以最少的配置扩展读操作。MySQL Group Replication 或 SQL Server AlwaysOn 可用性组等工具提供了内置的故障转移机制,当主节点发生故障时,可以将副本提升为主节点。然而,开发人员仍然需要考虑复制延迟、潜在冲突和监控,以维护系统健康。正确配置的复制平衡了性能、持久性和复杂性,使其成为可扩展和弹性数据库架构的基础工具。