金融行业既存在大资金量交易，又存在高并发的小额交易。当前现有的数据服务不能同时满足可用性和一致性，无法在两者之间提供动态平衡，有着较高的技术风险和极高的维护复杂度。GaussDB 100改进Z-Paxos协同算法，通过Paxos、Pipeline和并行技术提供了高性能的两地三中心高可用方案。

Z-Paxos复制协议是一种基于Paxos一致性协议进行增强，并面向数据库物理日志复制进行优化的跨DC高可用协议。协议基于Quorum多数派假设，任何情况可以容忍少数派故障（主备总数为2f+1，则可容忍f节点故障），不影响主机可用性。

图1 Z-Paxos复制流程示意图

Z-Paxos复制协议支持以下特性：

• 优先级自仲裁：仲裁逻辑下沉，日志复制模块构造自仲裁能力，感知集群部署形态，提供多种仲裁逻辑，适应不同部署需求。
  • 外部仲裁：Z-Paxos不主动触发选主，完全由外部CM组件控制仲裁逻辑。
  • 随机仲裁：每个节点随机生成选主超时时间，先触发的先选主。
  • 静态优先级仲裁：静态指定每个节点的仲裁优先级，主故障时确保优先级高的升主。
  • 动态优先级仲裁：根据部署形态制定优先级规则，按照AZ内>同城跨AZ>异地AZ的优先级选主。
  图2 Z-Paxos动态优先级自仲裁示意图
  
• 角色定制化：增加不参与多数派复制和选举的Passive角色，满足异地部署及灵活运维的需求。
  图3 Z-Paxos Passive角色示意图
  

  此外，新增的备机角色在日志追赶完成前先临时指定为Passive角色，避免因日志追赶影响集群可用性。

• 极致性能：通过全面的异步、并行、pipeline等优化，提升日志复制性能，减小引入Z-Paxos复制模块的性能耗损。
• 灵活部署：支持最多9节点（不含Passive）部署，提供在线动态增删节点及角色转换能力，节点灵活迁移与变更。
• 异地容灾：即使发生多数派故障，少数派节点仍可手动强起快速提供服务（丢失少量数据），并保证DN内事务一致性。

采用Z-Paxos复制的优势：

• 缩短仲裁链路，减小故障检测时间，简化部署，RTO：本地、同城30秒，异地10分钟；RPO：同城0，异地秒级。
• 故障场景全面化：全面支持AZ故障、AZ断连、网络隔离、进程僵死、网面隔离等各类分布式故障场景。
• 支持灵活仲裁策略和多种复制角色，部署形态更加灵活：单AZ多副本、两地三中心、同城3AZ、双AZ主备、异地多AZ等。