Mysql 是如何保证主从一致的？

╰半夏微凉° 2022-03-18 18:46 220阅读 0赞

## 主从一致性的原理 ##

以 `A:M-B:S` 结构为例子：

*  A 的更新流程  
    A在接受一个来自客户端的更新请求之后，首先在undolog 内存中写入，然后存入硬盘，在redolog恢复日志 prepare 阶段完成之后，写入 `binlog` ，最后再 `commit` 整个 `prepare` ，完成 A这边的一套完整的执行内部事务的更新逻辑。
 *  B的同步流程  
    `B` 和 `A` 之间维持了一个长链接，在B上，我们会设置A的账号信息，以及日志位置和偏移量，同步时，我们会主动执行一次 `start slave` 命令，启动 `io_thread` 和 `sql_thread` 两个线程 。`io_thread` 与A建立请求，主库 A 接受请求，然后检验，把A的binlog 发送给B 。B终于拿到A 的binlog ，写到本地日志，`relay log` 。 `sql_thread` 处理B上的 `relay log` ，解析binlog。

> 值得注意的是，在 Mysql5.6 之后，Mysql开始支持多线程复制，这减少了主备延迟的问题。

### binlog格式 ###

`binlog` 的格式分为3种，一种是 `statement` ，一种是 `row` ，一种是 `mixed` 。

# mysql 查看 binlog format 
    
    mysql> show variables like '%binlog_format%';
    +---------------+-------+
    | Variable_name | Value |
    +---------------+-------+
    | binlog_format | MIXED |
    +---------------+-------+
    1 row in set (0.00 sec)
    
    # mysql 的 binlog 文件
    
    mysql > show binlog events in 'macco-mysql-bin.000055';
    ...
    | macco-mysql-bin.000055 |    7430387 | Query       |       100 |     7430476 | BEGIN                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            |
    # use db 再进行语句执行；保证无论当前的工作线程在哪个库里，都可以正确执行操作语句。
    | macco-mysql-bin.000055 |    7430476 | Query       |       100 |     7430632 | use `productdb`; update Product set LikeCount = '21' where ProductNO = 'Product000001582'                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        |
    | macco-mysql-bin.000055 |    7430632 | Xid         |       100 |     7430663 | COMMIT /* xid=2093802689 */      
    # xid 就是 redo log 和 binlog 共同的数据字段 |
    | macco-mysql-bin.000055 |    7430663 | Query       |       100 |     7430752 | BEGIN                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            |
    | macco-mysql-bin.000055 |    7430752 | Query       |       100 |     7430908 | use `productdb`; update Product set LikeCount = '10' where ProductNO = 'Product000001593'                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        |
    | macco-mysql-bin.000055 |    7430908 | Xid         |       100 |     7430939 | COMMIT /* xid=2093802697 */                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      |
    | macco-mysql-bin.000055 |    7430939 | Query       |       100 |     7431028 | BEGIN                                                                                                                                                                           | macco-mysql-bin.000055 |    7430939 | Query       |       100 |     7431028 | BEGIN    
    ...
    ...

这里简单描述下三种binlog 合适的问题所在：  
以一句简单的 `delete` 语句来说：

*  `statement` 格式的 binlog 会记录 原来的delete 语句
 *  `row` 格式会记录 具体删除的行的id 和其他信息
 *  `mixed` 格式 会在判断之后，选择性的记录上面两种

比如 `delete limit1` ，有多个`where` 条件，那么就会产生选择索引导致的行选择问题，这种删除语句，`mixed` 情况就会记录成 `row` 格式的 `binlog` ，如果是简单的不会产生歧义的 `sql`语句，就会记录成 `statement` 格式的`binlog` 。

row 能够保证主从完全一致，但是性能较低，mixed 存在一定的风险，需要配合 read-commited 隔离级别。

# 将binlog 2738-2973 写入数据库
    mysqlbinlog master.000001  --start-position=2738 --stop-position=2973 | mysql -h127.0.0.1 -P13000 -u$user -p$pwd;

## 双1 和 binlog 、redolog 的完整性 ##

### binlog 写入机制 ###

当一个事务执行，先把日志写到 `binlog cache` ，事务提交的时候，其实是`redo log` `prepare/commit` 的时候，再把 `binlog cache` 写到 `binlog` 文件中，清空 `binlog cache`。  
如果当 `binlog` 的 `size` 大于 `binlog_cache_size` 的时候，就要从内存中写入到磁盘上。  
从内存binlog cache 写入磁盘分为两个动作， 即`binlog` 写入 `page cache` 还是 `持久化到磁盘`分别在 write 和 fsync 先后进行。控制这两个动作的发生的是一个叫 `sync_binlog` 的参数，

*  如果参数为 `0`，那么只write ；
 *  如果参数为 `1` ，那么只 fsync ；
 *  如果参数为 `N(N>1)` 那么，write到了N才会 fsync ；

一般这个值被设置为 `100-1000` ，既可以较快的处理，减少IO次数，也可以一定程度的防止实际业务中丢失数据的可能性（除非主机掉电）。

### redo log 写入机制 ###

`redo log` 同样是有三种存储状态和存储媒介：

*  `redo log buffer` ：Mysql `进程内存`
 *  写磁盘 `write`： 文件系统- `page cache`
 *  持久化磁盘 `fsync` ： `硬盘`

控制参数 `innodb_flush_log_at_trx_commit` ：

*  0 : 事务提交，写入 `bnlog` 的时机，`redo log` 是留在 `redo log buffer` 中；
 *  1 :事务提交，`redo log` 持久化到磁盘
 *  2 : 事务提交，`redo log` 写入 `page cache`

`Redo log` 持久化到磁盘的几个场景：

*  InnoDb 引擎每秒会把 redo log buffer 的日志，写到文件系统的page cache ，再 fsync
 *  `redo log size >= redo_log_buffer_size` ，会写盘 `page cache`
 *  `innodb_flush_log_at_trx_commit` 1 会并行的把redo log fsync

`双1` ：`sync_binlog` 和 `innodb_flush_log_at_trx_commit` 都设置为1 。通过上面的介绍，我们 已经知道，在一个事务提交之前，会进行两次刷盘，一次刷盘（fsync）是binlog ，一次是 redo log 的 prepare 阶段

### 主从延迟 ###

*  主备机器性能不一致，往往备库会比主库机器配置差  
    Solve： 对称部署
 *  备库上随意的无压力控制的操作，影响同步操作  
    Solve：一主多从、统计类查询交给Hadoop 、Elastic等系统处理，从库更多解决的是A高可用，高并发的问题，并不适合在Mysql底层完全解决。
 *  大事务运行，从 `主从一致性的原理`主从同步流程看到，一个事务在主库执行完成才会写入binlog ，传递给Slave ，Slave写入 `relay log`，最后写入从库，如果这个事务有10分钟，从库至少延迟10分钟

### 解决/优化主从延迟 ###

我觉得这里说优化更恰当。

*  可以把Slave 的 双1 关闭，`innodb_flush_log_at_trx_commit` 和 `sync_binlog` ，这样binlog 不会 fsync
 *  第二种思路就是减少从库查询负载，有两种办法，0：增加Slave服务器 1:Slavel只作为备份

可以看到Slave 的优化和高并发的情况是存在一些冲突的，一个是减少查询，一个是增加查询，个人觉得Slave在请求并发很高的时候，可以考虑转向，分布式缓存，例如 redis 等，这肯定是比单纯数据库能扛住更大的压力的。