VexDB高可用机制：保障数据高可靠，服务高可用

在当下大数据与人工智能高速发展的时代，向量数据库已成为大模型检索增强生成（RAG）、推荐系统、图像/视频检索等场景的核心基础设施。VexDB 作为一款国产高性能向量数据库，同时具备关系型数据库的能力，因此在底座层面天然具备完善的高可用体系。高可用能力不仅确保数据在各种故障场景下可恢复，也保障服务能够 7×24 小时稳定运行。

为保证数据库在故障时可快速恢复，VexDB 通过多副本机制将数据保存为多份，并支持一主多备模式。系统利用物理日志（WAL）同步数据至备机，实现高可靠与读扩展能力：

• 主机支持读写，备机提供只读能力；

• 主备之间可进行switchover；

• 主库发生故障时，可通过failover由备机自动升主；

从而保证单节点故障时业务不中断，满足关系型数据库对 ACID 特性的严格要求。

VexDB 同时支持级联备模式：主机将日志发送给备机，备机再转发给级联备，从而减轻主机的复制压力。其中，主备之间的日志同步可配置为同步或异步，而备机与级联备之间的日志同步则固定为异步方式。

备机回放提供表级别并行恢复以及页面粒度的并行回放，提高备机回放效率以及故障恢复速度，显著降低备库数据回放压力，在主备切换与备升主的过程中也能够更快回放历史日志，使备库更早升主，从而提升整体系统可用性。

在初始化安装、灾备切换或备机落后严重等场景下，系统可基于主机数据重新构建备机，此时会启动Build流程。主机将数据文件及WAL 日志发送给备机，使其与主库保持一致。

VexDB 提供两种 Build 方式：

• 增量Build模式：拷贝差异文件，数据量小，速度快；

• 全量Build模式：拷贝全部数据文件，数据量大，耗时长。

通常情况下，系统会优先尝试增量 Build；若增量失败，再回退执行全量Build，以确保最终恢复成功。

VexDB 通过多副本、主备/级联复制、灵活同步策略、备机高效回放以及Build机制，构建了企业级高可用体系，满足金融、通信、医疗等重点行业的核心场景对极致稳定性和快速恢复能力的严苛要求。同时作为一款向量数据库，VexDB对向量数据的WAL记录进行了针对性的优化。

针对大规模向量数据索引构建的场景，采用基于批量范围记录与延迟写入的WAL策略，显著提升构建效率与可扩展性。

索引构建完成后一次性记录整个索引范围，将多个页面打包到单个WAL 记录，将 WAL 记录数量从 O(n) 降至 O(n/k)，大幅降低写入开销与元数据开销。

避免索引构建阶段的 WAL 干扰，提升索引构建吞吐。

采用分块分批策略处理向量数据，根据量化类型（PQ、RaBitQ、无量化）自适应调整记录策略，避免单条向量产生独立 WAL 记录，在保证一致性的同时优化存储效率。

索引页面采用标准页面布局，WAL日志避免记录页面未使用空间，减少 WAL 记录体积，提升存储与传输效率。

索引构建完成后统一记录保证原子性。

针对向量索引在insert、update、delete、vacuum等高频更新场景，采用增量记录和索引结构维护的WAL策略。在保证一致性的同时提升性能。

仅记录页面变更部分，避免全页镜像，减小WAL体积，降低日志存储和网络传输成本。

通过元数据精确定位页面数据变更位置，支持细粒度恢复，无需重放整页，提高恢复效率和可靠性。

Delete采用标记删除机制，物理删除由vacuum批量处理，减少实时WAL写入频率，降低对在线业务的影响。

确保索引结构变更的原子性和一致性。

无论是大规模向量索引的构建，还是需要频繁更新的向量索引变更场景，VexDB均对 WAL 日志机制进行了深度针对性优化，从而实现卓越的性能表现，为用户提供专业、高效、可靠的数据保护能力。