备库为什么会延迟好几个小时?(下)

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: 为什么要有多线程复制呢?这是因为单线程复制的能力全面低于多线程复制,对于更新压力较大的主库,备库是可能一直追不上主库的。从现象上看就是,备库上seconds_behind_master的值越来越大。 在介绍完每个并行复制策略后,我还和你分享了不同策略的优缺点: 如果你是DBA,就需要根据不同的业务场景,选择不同的策略; 如果是你业务开发人员,也希望你能从中获取灵感用到平时的开发工作中。 从这些分析中,你也会发现大事务不仅会影响到主库,也是造成备库复制延迟的主要原因之一。因此,在平时的开发工作中,我建议你尽量减少大事务操作,把大事务拆成小事务。

MySQL 5.6官方的并行复制策略

支持的粒度是按库并行。理解了之前说的两个策略,就懂得用于决定分发策略的hash表里,key就是数据库名。

该策略的并行效果,取决于压力模型。若在主库上有多个DB,并且各个DB的压力均衡,使用这个策略的效果会很好。


相比于按表、行分发,该策略有如下优势:

构造hash值的时候很快

只需要库名,而且一个实例上DB也不会很多

不要求binlog格式

因为statement格式的binlog也可以很容易拿到库名


如下场景失效:

你的主库上的表都放在同一个DB

不同DB的热点不同,比如一个是业务逻辑库,一个是系统配置库,也起不到并行效果


理论上你可以创建不同的DB,把相同热度的表均匀分到这些不同的DB中,强行使用这个策略。不由于需要特地移动数据,该策略用得并不多。

MariaDB的并行复制策略

MariaDB的并行复制策略利用了redo log组提交(group commit)优化:

  • 能够在同一组里提交的事务,一定不会修改同一行
  • 主库上可以并行执行的事务,备库上也一定可以并行执行

在实现上,MariaDB是这么做的:

  1. 在一组里面一起提交的事务,有一个相同的commit_id,下一组就是commit_id+1
  2. commit_id直接写到binlog
  3. 传到备库应用的时候,相同commit_id的事务分发到多个worker执行
  4. 这一组全部执行完成后,coordinator再去取下一批。

当时该策略相当惊艳。因为,之前业界的思路都是在“分析binlog,并拆分到worker”上。而MariaDB的这个策略,目标是“模拟主库的并行模式”。


但有个问题,它并没有实现“真正的模拟主库并发度”这个目标。在主库上,一组事务在commit时,下一组事务是同时处于“执行中”状态。


看下图,假设三组事务在主库的执行情况,在trx1、trx2和trx3提交时,trx4、trx5和trx6是在执行的。这样,在第一组事务提交完成时,下一组事务很快就会进入commit状态。


主库并行事务

image.png

而按MariaDB的并行复制策略,备库上的执行效果如下:

image.png

在备库执行时,要等第一组事务完全执行完成后,第二组事务才能开始执行,这样系统吞吐量就不够。


另外,该方案很容易被大事务拖累。假设trx2是一个超大事务,那么在备库应用的时候,trx1和trx3执行完成后,就只能等trx2完全执行完成,下一组才能开始执行。这段时间,只有一个worker线程在工作,是对资源的浪费。


不过即使如此,这个策略仍然是一个很漂亮的创新。因为,它对原系统的改造非常少,实现也优雅。

MySQL 5.7的并行复制策略

在MariaDB并行复制实现之后,官方的MySQL5.7版本也提供了类似功能,由参数slave-parallel-type来控制并行复制策略:

  • DATABASE
    表示使用MySQL 5.6版本的按库并行策略;
  • LOGICAL_CLOCK
    类似MariaDB的策略。不过,MySQL 5.7这个策略,针对并行度做了优化。这个优化的思路也很有趣儿。

同时处于“执行状态”的所有事务,是不是可以并行?

不能。因为,这里面可能有由于锁冲突而处于锁等待状态的事务。若这些事务在备库上被分配到不同的worker,就会出现备、主库不一致。


而MariaDB这个策略的核心,是“所有处于commit”状态的事务可以并行。事务处于commit状态,表示已通过锁冲突的检验。

回顾一下两阶段提交

image.png

不用等到commit阶段,只要能够到达redo log prepare阶段,就表示事务已通过锁冲突检验。

因此,MySQL 5.7并行复制策略的思想是:


同时处于prepare状态的事务,在备库执行时是可以并行的

处于prepare状态的事务,与处于commit状态的事务之间,在备库执行时也是可以并行的

binlog组提交的参数:

  • binlog_group_commit_sync_delay
  • binlog_group_commit_sync_no_delay_count

这两个参数是用于故意拉长binlog从write到fsync的时间,以此减少binlog的写盘次数。在MySQL 5.7的并行复制策略里,它们可以用来制造更多的“同时处于prepare阶段的事务”。这样就增加了备库复制的并行度。即两个参数,既可以“故意”让主库提交得慢些,又可以让备库执行得快些。在MySQL 5.7处理备库延迟的时候,可以考虑调整这两个参数值,来达到提升备库复制并发度的目的。

MySQL 5.7.22的并行复制策略

在2018年4月份发布的MySQL 5.7.22版本里,MySQL增加了一个新的并行复制策略,基于WRITESET的并行复制。


新增了一个参数binlog-transaction-dependency-tracking,控制是否启用该策略:

  • COMMIT_ORDER
    表示的就是前面介绍的,根据同时进入prepare和commit来判断是否可以并行的策略。
  • WRITESET
    表示的是对于事务涉及更新的每一行,计算出这一行的hash值,组成集合writeset。如果两个事务没有操作相同的行,也就是说它们的writeset没有交集,就可以并行。
  • WRITESET_SESSION
    在WRITESET的基础上多了一个约束,即在主库上同一个线程先后执行的两个事务,在备库执行的时候,要保证相同的先后顺序。

为了唯一标识,这个hash值是通过库名+表名+索引名+值得。若一个表上除了有主键索引外,还有其他唯一索引,那么对于每个唯一索引,insert语句对应的writeset就要多增加一个hash。

这跟我们前面介绍的基于MySQL 5.5版本的按行分发的策略差不多。不过,MySQL官方的这个实现还是有很大的优势:

  • writeset是在主库生成后直接写入到binlog里面的,这样在备库执行的时候,不需要解析binlog内容(event里的行数据),节省了很多计算量
  • 不需要把整个事务的binlog都扫一遍才能决定分发到哪个worker,更省内存
  • 由于备库的分发策略不依赖于binlog内容,所以binlog是statement格式也是可以的。

因此,MySQL 5.7.22的并行复制策略在通用性上还是有保证的。

当然,对于“表上没主键”和“外键约束”的场景,WRITESET策略也是没法并行的,也会暂时退化为单线程模型。

小结

为什么要有多线程复制呢?这是因为单线程复制的能力全面低于多线程复制,对于更新压力较大的主库,备库是可能一直追不上主库的。从现象上看就是,备库上seconds_behind_master的值越来越大。


在介绍完每个并行复制策略后,我还和你分享了不同策略的优缺点:


如果你是DBA,就需要根据不同的业务场景,选择不同的策略;

如果是你业务开发人员,也希望你能从中获取灵感用到平时的开发工作中。

从这些分析中,你也会发现大事务不仅会影响到主库,也是造成备库复制延迟的主要原因之一。因此,在平时的开发工作中,我建议你尽量减少大事务操作,把大事务拆成小事务。


官方MySQL5.7版本新增的备库并行策略,修改了binlog的内容,也就是说binlog协议并不是向上兼容的,在主备切换、版本升级的时候需要把这个因素也考虑进去。


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