主从复制系统设计

副本（replica）：每个存储数据库完整数据集的节点。当存在多副本，不可避免产生问题：如何确保所有数据落在了所有副本？

每次向DB的写操作都需传播到所有副本，否则副本就会不一致。最常见的解决方案是基于主节点的复制（也称 主动/被动或主/从复制），如图-1。

1.1 主从复制原理

1. 指定某副本为主副本或称为主节点。当客户端向DB写时，必须将请求发给主副本，主副本会将新数据写入其本地存储
2. 其他副本称为从副本或只读副本，从节点，热备（hot-standby）[^i]。每当主节点将新数据写入本地存储后，也会将数据变更发给所有的追随者，称为复制日志（replication log） 记录或变更流（change stream）。每个从副本获得更改日志之后将其应用到本地，且严格保持与主副本相同的写入顺序
3. 客户端从DB读数据时，可在主节点或从节点上执行查询。 但只有主节点才能接受写请求。客户端角度，从节点都是只读）

[^i]: 不同的对 热（hot），温（warm），冷（cold） 备份服务器有不同的定义。 如PostgreSQL中，热备（hot standby） 指的是能接受客户端读请求的副本。而 温备（warm standby） 只是追随领导者，但不处理客户端的任何查询。

这种复制模式是许多关系数据库的内置功能，如PostgreSQL（9.0版本开始）、MySQL、Oracle Data Guard和SQL Server的AlwaysOn Availability Groups。 而一些非关系数据库如MongoDB、RethinkDB和Espresso也支持主从复制。 主从复制不仅限于DB：像Kafka、RabbitMQ这样的分布式消息代理也使用。