【MySQL】主从复制(重点:主从复制原理)

本文涉及的产品
RDS MySQL Serverless 基础系列,0.5-2RCU 50GB
RDS MySQL Serverless 高可用系列,价值2615元额度,1个月
简介: 本文重点介绍MySQL的主从复制概述,作用,原理,同步数据一致性问题。

【大家好,我是爱干饭的猿,本文重点介绍MySQL的主从复制概述,作用,原理,同步数据一致性问题。

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上一篇文章:《【MySQL】MVCC多版本并发控制(重点:MVCC实现原理之ReadView)》


目录

🥞1. 主从复制概述

1.1 如何提升数据库并发能力

1.2 主从复制的作用

🥞2. 主从复制的原理

2.1 原理剖析

2.2 复制的基本原则

🥞3. 同步数据一致性问题

3.1 理解主从延迟问题

3.2 主从延迟问题原因

3.3 如何减少主从延迟

3.4 如何解决一致性问题


SQL语句中 DDL 、DML 、DQL 、DCL:

    • DDL:DDL(Data Definition Language)语句: 数据定义语言,主要是进行定义/改变表的结构、数据类型、表之间的链接等操作。常用的语句关键字有 CREATE、DROP、ALTER 等。
    • DML:DML(Data Manipulation Language)语句: 数据操纵语言,主要是对数据进行增加、删除、修改操作。常用的语句关键字有 INSERT、UPDATE、DELETE 等。
    • DQL:DQL(Data Query Language)语句:数据查询语言,主要是对数据进行查询操作。常用关键字有 SELECT、FROM、WHERE 等。
    • DCL:DCL(Data Control Language)语句: 数据控制语言,主要是用来设置/更改数据库用户权限。常用关键字有 GRANT、REVOKE 等。

    🥞1.主从复制概述

    1.1如何提升数据库并发能力

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    一般应用对数据库而言都是“读多写少”,也就说对数据库读取数据的压力比较大,有一个思路就是采用数据库集群的方案,做主从架构、进行读写分离,这样同样可以提升数据库的并发处理能力。但并不是所有的应用都需要对数据库进行主从架构的设置,毕竟设置架构本身是有成本的。

    如果我们的目的在于提升数据库高并发访问的效率,那么首先考虑的是如何优化SQL和索引,这种方式简单有效;其次才是采用缓存的策略,比如使用 Redis将热点数据保存在内存数据库中,提升读取的效率;最后才是对数据库采用主从架构,进行读写分离。

    1.2主从复制的作用

    第1个作用:读写分离。

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    第2个作用:数据备份。

    第3个作用:具有高可用性。

    🥞2.主从复制的原理

    2.1原理剖析

    三个线程

    实际上主从同步的原理就是基于 binlog 进行数据同步的。在主从复制过程中,会基于3 个线程来操作,一个主库线程,两个从库线程。

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    二进制日志转储线程(Binlog dump thread)是一个主库线程。当从库线程连接的时候, 主库可以将二进制日志发送给从库,当主库读取事件(Event)的时候,会在 Binlog 上加锁,读取完成之后,再将锁释放掉。

    从库 I/O 线程会连接到主库,向主库发送请求更新 Binlog。这时从库的 I/O 线程就可以读取到主库的二进制日志转储线程发送的 Binlog 更新部分,并且拷贝到本地的中继日志 (Relay log)。

    从库 SQL 线程会读取从库中的中继日志,并且执行日志中的事件,将从库中的数据与主库保持同步。

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    复制三步骤(面试重点)

    步骤1:Master将写操作记录到二进制日志(binlog)。

    步骤2:SlaveMaster的binary log events拷贝到它的中继日志(relay log);

    步骤3:Slave重做中继日志中的事件,将改变应用到自己的数据库中。 MySQL复制是异步的且串行化的,而且重启后从接入点开始复制。

    复制的问题

    复制的最大问题:延时

    2.2复制的基本原则

      • 每个Slave只有一个Master
      • 每个Slave只能有一个唯一的服务器ID
      • 每个Master可以有多个Slave

      🥞3.同步数据一致性问题

      主从同步的要求:

        • 读库和写库的数据一致(最终一致);
        • 写数据必须写到写库;
        • 读数据必须到读库(不一定);

        3.1理解主从延迟问题

        进行主从同步的内容是二进制日志,它是一个文件,在进行网络传输的过程中就一定会存在主从延迟(比如 500ms),这样就可能造成用户在从库上读取的数据不是最新的数据,也就是主从同步中的数据不一致性问题。

        3.2主从延迟问题原因

        在网络正常的时候,日志从主库传给从库所需的时间是很短的,即T2-T1的值是非常小的。即,网络正常情况下,主备延迟的主要来源是备库接收完binlog和执行完这个事务之间的时间差。

        主备延迟最直接的表现是,从库消费中继日志(relay log)的速度,比主库生产binlog的速度要慢。造成原因:

        1、从库的机器性能比主库要差

        2、从库的压力大

        3、大事务的执行

        3.3如何减少主从延迟

        若想要减少主从延迟的时间,可以采取下面的办法:

          1. 降低多线程大事务并发的概率,优化业务逻辑
          2. 优化SQL,避免慢SQL,减少批量操作,建议写脚本以update-sleep这样的形式完成。
          3. 提高从库机器的配置,减少主库写binlog和从库读binlog的效率差。
          4. 尽量采用短的链路,也就是主库和从库服务器的距离尽量要短,提升端口带宽,减少binlog传输的网络延时。
          5. 实时性要求的业务读强制走主库,从库只做灾备,备份。

          3.4如何解决一致性问题

          读写分离情况下,解决主从同步中数据不一致的问题, 就是解决主从之间 数据复制方式 的问题,如果按照数据一致性 从弱到强 来进行划分,有以下 3 种复制方式。

          方法1:异步复制

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          方法2:半同步复制

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          方法3:组复制

          异步复制和半同步复制都无法最终保证数据的一致性问题,半同步复制是通过判断从库响应的个数来决定是否返回给客户端,虽然数据一致性相比于异步复制有提升,但仍然无法满足对数据一致性要求高的场景,比如金融领域。MGR 很好地弥补了这两种复制模式的不足。

          组复制技术,简称 MGRMySQL Group Replication)。是 MySQL 5.7.17 版本中推出的一种新的数据复制技术,这种复制技术是基于 Paxos 协议的状态机复制。

          MGR 是如何工作的

          首先我们将多个节点共同组成一个复制组,在执行读写(RW)事务的时候,需要通过一致性协议层(Consensus 层)的同意,也就是读写事务想要进行提交,必须要经过组里“大多数人”(对应 Node 节点)的同意,大多数指的是同意的节点数量需要大于 (N/2+1),这样才可以进行提交,而不是原发起方一个说了算。而针对只读(RO)事务则不需要经过组内同意,直接 COMMIT 即可。

          image.gif编辑

          MGR MySQL 带入了数据强一致性的时代,是一个划时代的创新,其中一个重要的原因就是MGR 是基于 Paxos 协议的。Paxos 算法是由 2013 年的图灵奖获得者 Leslie Lamport 1990 年提出的。事实上,Paxos 算法提出来之后就作为 分布式一致性算法 被广泛应用,比如

          Apache ZooKeeper 也是基于 Paxos 实现的。


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