Mysql主从复制工作原理

1 Mysql主从复制工作原理
1.Master 数据库只要发生变化,立马记录到Binary log 日志文件中
2.Slave数据库启动一个I/O thread连接Master数据库,请求Master变化的二进制日志
3.Slave I/O获取到的二进制日志,保存到自己的Relay log 日志文件中。
4.Slave 有一个 SQL thread定时检查Realy log是否变化,变化那么就更新数据

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2 Mysql主从复制方式
(1)主库刷盘策略
为了保证Binlog的安全,MySQL引入sync_binlog参数来控制BINLOG刷新到磁盘的频率。

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sync_binlog=1,表示事务提交之前,MySQL都需要先把BINLOG刷新到磁盘,这样的话,即使出现数据库主机操作系统崩溃或者主机突然掉电的情况,系统最多损失prepared状态的事务

sync_binlog=0,表示MySQL不控制binlog的刷新,由文件系统自己控制文件缓存的刷新

sync_binlog=N,如果N不等于0或者1,刷新方式同sync_binlog=1类似,只不过此时会延长刷新频率至N次binlog提交组之后

(2)异步复制
MySQL主从异步复制是最常见的复制场景。数据的完整性依赖于主库BINLOG的不丢失,只要主库的BINLOG不丢失,那么就算主库宕机了,我们还可以通过BINLOG把丢失的部分数据通过手工同步到从库上去。

异步复制模式下,主库和从库的数据之间会存在一定的延迟。这样存在一个隐患:

image.png

如上图,当在主库上写入一个事务并提交成功,而从库尚未得到主库的BINLOG日志时,主库由于磁盘损坏、内存故障、断电等原因意外宕机,导致主从不一致。

(3)半同步复制
为了保证主库上的每一个BINLOG都能够被可靠地复制到从库上,MySQL引入了半同步复制。

传统半同步

传统半同步的处理流程是,主库在每次事务成功提交时,并不及时反馈给前端应用用户,而是等待至少一个从库接收到BINLOG事务并成功写入中继日志后,主库才返回Commit操作成功给客户端。

传统半同步复制保证了事务成功提交后,至少有两份日志记录,一份在主库的BINLOG日志上,另一份在至少一个从库的中继日志Relay Log上,从而更进一步保证了数据的完整性。

然而在传统的半同步复制中,主库写数据到BINLOG,且执行Commit操作后,会一直等待从库的ACK,即从库写入Relay Log后,并将数据落盘,返回给主库消息,通知主库可以返回前端应用操作成功,这样会出现一个问题,就是实际上主库已经将该事务Commit到了事务引擎层,应用已经可以可以看到数据发生了变化,只是在等待返回而已,如果此时主库宕机,有可能从库还没能写入Relay Log,就会发生主从库不一致。

增强半同步

增强半同步复制就是为了解决上面的问题,做了微调,即主库写数据到BINLOG后,就开始等待从库的应答ACK,直到至少一个从库写入Relay Log后,并将数据落盘,然后返回给主库消息,通知主库可以执行Commit操作,然后主库开始提交到事务引擎层,应用此时可以看到数据发生了变化。增强半同步复制的大致流程如下图所示。

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从上图可以看出,增强半同步也并不完美。加入Master在接受到ACK之前发生宕机,此时BINLOG可能已经到达Slave,也可能没有到达Slave,想做到主从完全一致,仍然很困难。不过由于Master在接受到ACK之前,并不会给客户端应答,所以还是有机会做到强一致的,此处不展开讨论。

2.3 组复制(MGR)

2.3.1 定义

MGR 是一个新的高可用与高扩展的方案,集群中的任何节点数据都是一样的,可以实现任何节点都可以写入,实现了真正意义上的多主。

2.3.2 架构

image.png

API层:负责完成和MySQL Server的交互,得到Server状态,完成事务的管理。

组件层:主要包括3个特定组件

Capture负责收集事务执行的相关信息

Applier负责应用集群事务到本地

Recovery负责节点的数据恢复。

复制层:负责冲突验证,接收和应用集群事务。

集群通信层:基于Paxos协议的集群通信引擎,以及和上层组件的交互接口。

2.3.3 复制过程


image.png

事务在引擎层完成Prepare,写Binlog之前会被MySQL预设的钩子(Hook)before_commit拦截

在MGR层,事务执行相关的信息打包,通过Paxos一致性协议(Consensus)进行全局排序后发送给MGR各个节点

当超过半数(N/2+1)的节点(包括它自己)回应后,发送消息告诉所有节点,这个数据包同步成功

各节点独自进行认证(Certify)

若认证通过,本地节点写Binlog完成提交

异地节点写Relay Log(常规主从同步使用的relaylog不是同一组),由建立的复制通道(Replication Channel)group_replication_applier完成事务并行回放

若认证不通过,就会进行回滚(Rollback)

2.3.4 模式
单主模式

在此模式下,组有一个设置为读写模式的单主server。 组中的所有其他成员被自动设置为只读模式(超级只读模式)。主服务器通常是用于引导组的第一个server,所有其他加入的server自动从主服务器同步并设置为只读。

多主模式

在多主模式下,没有单主模式的概念。没有必要使用选主程序,因为不同server成员之间没有 什么特殊的差异。

3.总结
即使目前MySQL的高可用和数据一致性有很多方案,但是我们还不能完全兼顾可用性和一致性,所以我们选择方案时要根据我们业务需求,合理选择

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