如何搞懂MySql主從同步
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MySql主從同步概述
MySQL主從同步，即MySQL Replication，可以實現將數據從一臺數據庫服務器同步到多臺數據庫服務器。MySQL數據庫自帶主從同步功能，經過配置，可以實現基于庫、表結構的多種方案的主從同步。
redis是一種高性能的內存數據庫，但不是今天的主角；MySQL是基于磁盤文件的關系型數據庫，相比于Redis來說，讀取速度會慢一些，但是功能強大，可以用于存儲持久化的數據。在實際工作中，我們常將Redis作為緩存與MySQL配合來使用，當有數據訪問請求的時候，首先會從緩存中進行查找，如果存在就直接取出，如果不存在再訪問數據庫，這樣就提升了讀取的效率，也減少了后端數據庫的訪問壓力。使用Redis這種緩存架構是高并發(fā)架構中非常重要的一環(huán)。
隨著業(yè)務量的不斷增長，數據庫的壓力會不斷變大，緩存的頻繁變更也強依賴于數據的查詢結果，導致數據查詢效率低，負載很高，連接過多等問題。對于電商場景來說，往往存在很多典型的讀多寫少場景，我們可以對MySQL做主從架構并且進行讀寫分離，讓主服務器（Master）處理寫請求，從服務器（Slave）處理讀請求，這樣可以進一步提升數據庫的并發(fā)處理能力。如下圖：
上圖中，可以看到，我們增加了2個從庫，這2個從庫可以一起抗下大量的讀請求，分擔主庫壓力。從庫會通過主從復制，從主庫中不斷的同步數據，以此來保證從庫的數據和主庫數據的一致。
接下來，我們看看主從同步有哪些作用，以及主從同步具體是怎么實現的。
主從同步的作用
一般來說，不是所有的系統(tǒng)都需要對數據庫進行主從架構的設計，因為架構本身是有一定成本的，如果我們的目的在于提升數據庫高并發(fā)訪問的效率，那么我們首先應該優(yōu)化SQL語句及索引，充分發(fā)揮數據庫的最大性能；其次是采用緩存的策略，如使用Redis、MongoDB等緩存工具，通過其高性能的優(yōu)勢把數據保存在內存數據庫中，提升讀取的效率，最后才是對數據庫采用主從架構，進行讀寫分離。系統(tǒng)的使用和維護成本是根據架構的升級逐漸升高的。
言歸正傳，主從同步不僅可以提升數據庫的吞吐量，還有以下三個方面的作用：
1 讀寫分離
我們可以通過主從復制的方式來同步數據，然后通過讀寫分離提升數據庫的并發(fā)處理能力。簡單來說就是我們的數據被放在了多個數據庫中，其中一個是Master主庫，其余的是Slave從庫。當主庫數據變化時，會自動將數據同步到從庫中，而我們程序可以從從庫讀取數據，也就是采用讀寫分離的方式。電商的應用往往是“讀多寫少”，采用讀寫分離就實現了更高的并發(fā)訪問。原本所有的讀寫壓力都由一臺服務器承擔，現在有多個服務器共同處理讀請求，減少了對主庫的壓力。另外還可以對從服務器進行負載均衡，讓不同的讀請求按照策略均勻的分配到不同的從服務器中，讓讀取更加順暢。讀取順暢的另一個原因，就是減少了鎖表的影響，比如我們讓主庫負責寫，當主庫出現寫鎖的時候，不會影響到從庫的查詢操作。
2 數據備份
主從同步也相當于是一種數據熱備份機制，在主庫正常運行下進行備份，不影響提供數據服務。
3 高可用性
數據備份實際就是一種冗余的機制，通過這種冗余的方式可以換取數據庫的高可用性，當服務器出現故障、宕機等無可用的情況下，可以迅速進行故障切換，讓從庫充當主庫，保障服務正常運行。大家可以了解下電商系統(tǒng)數據庫高可用SLA指標。
主從同步的原理
說到主從同步的原理，我們就需要了解在數據庫中的一個重要日志文件，就是Binlog二進制文件，它記錄了對數據庫進行更新的事件，事實上主從同步的原理就是基于Binlog進行數據同步的。
在主從復制的過程中，會基于三個線程來操作，一個是binlog dump線程，位于master節(jié)點上，另外兩個線程分別是I/O線程和SQL線程，它們都分別位于slave節(jié)點上，如下圖：
結合以上圖片，我們一起來了解主從復制的核心流程：
當master節(jié)點接收到一個寫請求時，這個寫請求可能是增刪改操作，此時會把寫請求的更新操作都記錄到binlog日志中。
master節(jié)點會把數據復制給slave節(jié)點，如圖中的slave01節(jié)點和slave02節(jié)點，這個過程，首先得要每個slave節(jié)點連接到master節(jié)點上，當slave節(jié)點連接到master節(jié)點上時，master節(jié)點會為每一個slave節(jié)點分別創(chuàng)建一個binlog dump線程，用于向各個slave節(jié)點發(fā)送binlog日志。
binlog dump線程會讀取master節(jié)點上的binlog日志，然后將binlog日志發(fā)送給slave節(jié)點上的I/O線程。當主庫讀取事件的時候，會在Binglog上加鎖，讀取完成之后，再將鎖釋放掉。
slave節(jié)點上的I/O線程接收到binlog日志后，會將binlog日志先寫入到本地的relaylog中，relaylog中就保存了binlog日志。
slave節(jié)點上的SQL線程，會來讀取relaylog中的binlog日志，將其解析成具體的增刪改操作，把這些在master節(jié)點上進行過的操作，重新在slave節(jié)點上也重做一遍，達到數據還原的效果，這樣就可以保證master節(jié)點和slave節(jié)點的數據一致性了。
主從同步的數據內容其實是二進制日志（Binlog），它雖然叫二進制日志，實際上存儲的是一個又一個的事件（Event），這些事件分別對應著數據庫的更新操作，比如INSERT、UPDATE、DELETE等。
另外我們還需要注意的是，不是所有版本的MySQL都默認開啟了服務器的二進制日志，在進行主從同步的時候，我們需要先檢查服務器是否已經開啟了二進制日志。
二進制日志，它是一個文件，在進行網絡傳輸的過程中就一定會存在一些延遲，比如200ms，這樣就可能造成用戶在從庫上讀取的數據不是最新的數據，也就會造成主從同步中的數據不一致的情況發(fā)生。比如我們對一條記錄進行更新，這個操作是在主庫上完成的，而在很短的時間內，比如100ms，又對同一個記錄進行讀取，這時候從庫還沒有完成數據的同步，那么，我們通過從庫讀取到的數據就是一條舊的數據。這種情況下該怎么辦呢？
如何解決主從同步的數據一致性問題
可以想象下，如果我們想要操作的數據都存儲在同一個數據庫中，那么對數據進行更新的時候，可以對記錄進行加寫鎖，這樣在讀取的時候就不會發(fā)生數據不一致的情況了。但這時從庫的作用就是備份數據，沒有做到讀寫分離，分擔主庫的壓力。
因此我們還需要想辦法，在進行讀寫分離的時候，解決主從同步中數據不一致的問題，也就是解決主從之間數據復制方式的問題，如果按照數據一致性從弱到強來進行劃分，有以下三種復制方式。
1 全同步復制
首先，全同步復制，就是當主庫執(zhí)行完一個事務之后，要求所有的從庫也都必須執(zhí)行完該事務，才可以返回處理結果給客戶端；因此，雖然全同步復制數據一致性得到保證了，但是主庫完成一個事物需要等待所有從庫也完成，性能就比較低了。如下圖：
2 異步復制
而異步復制，就是當主庫提交事物后，會通知binlog dump線程發(fā)送binlog日志給從庫，一旦binlog dump線程將binlog日志發(fā)送給從庫之后，不需要等到從庫也同步完成事務，主庫就會將處理結果返回給客戶端。
因為主庫只管自己執(zhí)行完事務，就可以將處理結果返回給客戶端，而不用關心從庫是否執(zhí)行完事務，這就可能導致短暫的主從數據不一致的問題了，比如剛在主庫插入的新數據，如果馬上在從庫查詢，就可能查詢不到。
而且，當主庫提交事物后，如果宕機掛掉了，此時可能binlog還沒來得及同步給從庫，這時候如果為了恢復故障切換主從節(jié)點的話，就會出現數據丟失的問題，所以異步復制雖然性能高，但數據一致性上是最弱的。
mysql主從復制，默認采用的就是異步復制這種復制策略。
3 半同步復制
MySQL5.5版本之后開始支持半同步復制的方式。原理是在客戶端提交COMMIT之后不直接將結果返回給客戶端，而是等待至少有一個從庫收到了Binlog，并且寫入到中繼日志中，再返回給客戶端。這樣做的好處就是提高了數據的一致性，當然相比于異步復制來說，至少多增加了一個網絡連接的延遲，降低了主庫寫的效率。
在MySQL5.7版本中還增加了一個rpl_semi_sync_master_wait_for_slave_count參數，我們可以對需要響應的從庫數量進行設置，默認為1，也就是說只要有一個從庫進行了響應，就可以返回給客戶端。如果將這個參數調大，可以提升數據一致性的強度，但也會增加主庫等待從庫響應的時間。
但是，半同步復制也存在以下幾個問題：
半同步復制的性能，相比異步復制而言有所下降，相比于異步復制是不需要等待任何從庫是否接收到數據的響應，而半同步復制則需要等待至少一個從庫確認接收到binlog日志的響應，性能上是損耗更大的。
主庫等待從庫響應的最大時長是可以配置的，如果超過了配置的時間，半同步復制就會變成異步復制，那么，異步復制的問題同樣也就會出現了。
在MySQL 5.7.2之前的版本中，半同步復制存在著幻讀問題的。
當主庫成功提交事物并處于等待從庫確認的過程中，這個時候，從庫都還沒來得及返回處理結果給客戶端，但因為主庫存儲引擎內部已經提交事務了，所以，其他客戶端是可以到從主庫中讀到數據的。
但是，如果下一秒主庫突然掛了，此時正好下一次請求過來，因為主庫掛了，就只能把請求切換到從庫中，因為從庫還沒從主庫同步完數據，所以，從庫中當然就讀不到這條數據了，和上一秒讀取數據的結果對比，就造成了幻讀的現象了。
4 增強半同步復制
增強半同步復制，是mysql 5.7.2后的版本對半同步復制做的一個改進，原理上幾乎是一樣的，主要是解決幻讀的問題。
主庫配置了參數 rpl_semi_sync_master_wait_point = AFTER_SYNC 后，主庫在存儲引擎提交事務前，必須先收到從庫數據同步完成的確認信息后，才能提交事務，以此來解決幻讀問題。參考下圖：
到此，相信大家對“如何搞懂MySql主從同步”有了更深的了解，不妨來實際操作一番吧！這里是創(chuàng)新互聯(lián)網站，更多相關內容可以進入相關頻道進行查詢，關注我們，繼續(xù)學習！
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