Definition:
Galera Cluster ist eine synchron replizierende Cluster-Technologie für relationale Datenbanksysteme, die für MySQL, MariaDB und Percona XtraDB entwickelt wurde. Es ermöglicht hochverfügbare, verteilte und ausfallsichere Datenbanklösungen, indem alle Knoten in Echtzeit synchronisiert werden und Änderungen sofort auf alle Server repliziert werden.
Galera ist besonders für kritische Anwendungen und Hochverfügbarkeits-Architekturen geeignet, die Zero-Downtime, Lastverteilung und hohe Fehlertoleranz erfordern.
Warum Galera Cluster?
✔ Hochverfügbarkeit: Automatische Failover-Funktion bei Knoten-Ausfällen.
✔ Echtzeit-Replikation: Daten werden sofort auf alle Nodes übertragen.
✔ Multi-Master-Replikation: Alle Knoten sind schreibfähig (keine Read-Only Slaves).
✔ Automatische Knoten-Synchronisation: Neue Knoten erhalten sofort die aktuellen Daten.
✔ Lastverteilung: Anfragen können über mehrere Server verteilt werden.
✔ Self-Healing-Mechanismus: Cluster kann sich nach Knotenverlust automatisch wiederherstellen.
? Fazit: Galera Cluster eignet sich für Anwendungen, die höchste Datenverfügbarkeit & Skalierbarkeit erfordern.
Wie funktioniert Galera Cluster?
Galera verwendet eine Multi-Master-Replikation, bei der alle Nodes gleichzeitig Lese- und Schreibvorgänge ausführen können.
1. Synchrone Replikation
- Änderungen an einer Datenbank werden sofort auf alle anderen Nodes übertragen.
- Dadurch gibt es keine Latenzzeiten oder Dateninkonsistenzen, wie sie bei asynchroner Replikation auftreten können.
2. Multi-Master-Architektur
- Jeder Knoten kann Schreib- und Leseanfragen verarbeiten.
- Keine zentrale Master-Datenbank – das System ist vollständig dezentralisiert.
3. Automatisches Failover & Self-Healing
- Wenn ein Knoten ausfällt, übernimmt ein anderer nahtlos seine Aufgaben.
- Sobald der ausgefallene Knoten wieder verfügbar ist, wird er automatisch mit den neuesten Daten synchronisiert.
4. Datenkonsistenz & Konfliktvermeidung
- „Optimistic Locking“-Mechanismus verhindert Schreibkonflikte.
- Wenn zwei Knoten gleichzeitig die gleiche Zeile ändern, wird die erste bestätigte Transaktion übernommen.
? Ergebnis: Hohe Ausfallsicherheit, automatische Synchronisation und effiziente Lastverteilung.
Architektur von Galera Cluster
Ein Galera Cluster besteht aus mehreren gleichwertigen Nodes, die über das Galera Replication Protocol miteinander verbunden sind.
? Typische Architektur:
- 3+ Nodes für Hochverfügbarkeit (Minimum 3, um Split-Brain zu verhindern).
- Galera Load Balancer zur Verteilung von Lese- und Schreibanfragen.
- Erweiterbar auf mehrere Rechenzentren für geografische Redundanz.
? Node-Typen:
- Primary Nodes: Haupt-Server für Schreib-/Lesevorgänge.
- Arbitrator Nodes (Garbd): Unterstützen das Quorum, aber speichern keine Daten.
? Fazit: Galera nutzt eine dezentrale, skalierbare Cluster-Architektur für maximale Verfügbarkeit.
Vorteile von Galera Cluster gegenüber traditioneller Replikation
| Merkmal | Galera Cluster | Traditionelle MySQL-Replikation |
|---|---|---|
| Replikationsart | Synchron | Asynchron |
| Multi-Master-Funktion | Ja (alle Nodes sind schreibfähig) | Nein (nur ein Master, mehrere Read Slaves) |
| Datenkonsistenz | Stark konsistent, da synchrone Replikation | Kann zu Inkonsistenzen führen |
| Automatische Fehlererkennung | Ja, mit Self-Healing-Mechanismus | Nein, manuelle Intervention nötig |
| Failover | Automatisch | Erfordert manuelles Umschalten |
| Skalierbarkeit | Horizontale Skalierung möglich | Begrenzt durch Master-Slave-Architektur |
? Fazit: Galera bietet eine hochperformante, ausfallsichere Lösung ohne Single Point of Failure.
Anwendungsfälle für Galera Cluster
? Hochverfügbare E-Commerce-Plattformen (Amazon, Shopify, Zalando, WooCommerce)
? Kritische Unternehmensdatenbanken (Banken, Versicherungen)
? Cloud- & SaaS-Anwendungen (z. B. CRM-Systeme, ERP-Lösungen)
? IoT & Echtzeit-Analysen (Big Data & Log-Verarbeitung)
? Unternehmen mit mehreren Standorten (Geografisch verteilte Cluster)
? Fazit: Galera ist ideal für Unternehmen, die eine skalierbare & ausfallsichere MySQL-Architektur benötigen.
Schritt-für-Schritt-Installation eines Galera Clusters
1️⃣ Voraussetzungen:
✔ MySQL/MariaDB oder Percona-Server installieren.
✔ Mindestens 3 Nodes für Hochverfügbarkeit.
✔ Netzwerk & Firewall für Port 4567 konfigurieren.
2️⃣ Galera installieren:
3️⃣ Konfiguration anpassen (/etc/mysql/my.cnf):
4️⃣ Cluster starten:
5️⃣ Prüfen, ob der Cluster läuft:
? Tipp: Immer mindestens 3 Nodes verwenden, um Split-Brain-Probleme zu vermeiden.
Herausforderungen & Nachteile von Galera Cluster
? Nicht alle MySQL-Features unterstützt: Keine FULLTEXT-Indizes, keine MyISAM-Tabellen.
? Schreibkonflikte möglich: Bei gleichzeitigen Updates auf dieselbe Zeile.
? Latenz bei geografischer Verteilung: Performance hängt von der Netzwerkgeschwindigkeit ab.
? Höherer Ressourcenverbrauch: Mehrere Knoten benötigen mehr Speicher & Rechenleistung.
? Tipp: Für verteilte Anwendungen kann Geo-Replication mit Read-Only-Nodes eine Lösung sein.
Alternativen zu Galera Cluster
? MySQL Group Replication – Ähnlich, aber komplexer zu konfigurieren.
? PostgreSQL Patroni Cluster – Für PostgreSQL-Anwendungen.
? Cassandra oder MongoDB Cluster – NoSQL-Alternative für große Datenmengen.
? Percona XtraDB Cluster – Eine verbesserte Version von Galera mit zusätzlichen Features.
? Fazit: Galera ist eine hervorragende Lösung für MySQL-basierte Hochverfügbarkeits-Systeme, aber es gibt Alternativen für spezifische Anwendungsfälle.
Fazit
Galera Cluster ist eine leistungsstarke & zuverlässige Lösung für Unternehmen, die MySQL- oder MariaDB-Datenbanken mit Hochverfügbarkeit und Skalierbarkeit betreiben möchten. Dank synchroner Replikation, Multi-Master-Architektur & automatischem Failover bietet es eine nahtlose Datenbank-Performance ohne Single Point of Failure.
? Tipp: Unternehmen, die Zero-Downtime, hohe Skalierbarkeit & maximale Ausfallsicherheit benötigen, sollten Galera Cluster in Betracht ziehen.
Galera Cluster: Hochverfügbare und synchronisierte MySQL-Clusterlösung
