SQL Server 高可用镜像实现原理

数据副本

镜像技术实现了位于不同物理服务器上的两个 SQL Server 实例数据同步，在镜像集群中， SQL Server 实例具有三种角色：

○ Principal：具有完整的数据副本，对外提供数据库读写服务；

○ Mirror：具有完整的数据副本，本身不提供读写服务，通过接收来自 Principal 的更新日志实现数据同步，允许创建快照实现报表；

○ Witness：本身不存储数据，只负责在高安全运行模式下提供自动故障切换的能力，确保两个 SQL Server 实例只有一个对外提供服务，避免脑裂情况出现；

在镜像集群中，principal 和 mirror 的数据同步是依靠事务日志来实现的，与 Oracle 和 MySQL 不同，SQL Server 的事务日志是 Database 级别的，不是实例级别的，每个 Database 都单独的事务日志，这也就使得 SQL Server 的镜像是可以基于 Database 层面实现。

一个 SQL Server 实例中的两个 Database，一个可以作为 principal，一个可以作为 mirror，分别与其他 SQL Server 实例组建镜像关系；另外，SQL Server 一个 Database 只能有一个 mirror 节点，一个 mirror 的 database 不可以再有 mirror 节点，这点与 MySQL 级联复制不同；

SQL Server 的事务日志是物理记录级别的，记录了对数据库某个页的某行记录（slot）的操作，principal 创建镜像后，会启动一个单独的事务日志发送线程，维护一个虚拟的发送队列，然后读取事务日志，将其进行压缩，根据官方公布的测试数据，压缩比不低于12.5%，然后发送给 mirror 节点，mirror 节点接收到以后，会将其写入本地在磁盘上的一个重做队列文件中，然后再通过另外的一个线程异步的方式，从重做队列中获取事务日志，然后分发给应用线程（process unit）进行回放。

不同于 MySQL Binlog，由于 SQL Server 的事务日志在 principal 上事务执行过程中就已经源源不断的写入（MySQL Binlog 仅在事务提交阶段生成），在 principal 事务执行的同时事务日志就已经传递给了 mirror，所以基于事务日志的 SQL Server 的复制性能会更理想。同时，在 mirror 回放的过程中，可以基于页（page）级别进行并发更新（redo parallel），在 SQL Server 的标准版中，仅提供一个线程进行事务日志回放（roll forward），在企业版中，如果当前服务器 CPU 大于5核，则每4个核，增加一个并行线程，如果低于5个核，则仍然使用单线程回放。同时，基于页的事务日志的并发执行，还有一个好处就是对于同一个页面的更新可以合并刷新，减少脏页刷新数量。