MySQL主从复制基础

0.企业高可用性标准 ***

0.1 全年无故障率(非计划内故障停机)

99.9%                 ----> 0.001*365*24*60=525.6  min
99.99%                ----> 0.0001*365*24*60=52.56 min
99.999%               ----> 0.0001*365*24*60=5.256 min

0.2 高可用架构方案

负载均衡:有一定的高可用性 
LVS  Nginx
主备系统:有高可用性,但是需要切换,是单活的架构
KA ,   MHA, MMM
真正高可用(多活系统): 
NDB Cluster  Oracle RAC  Sysbase cluster   , InnoDB Cluster（MGR）,PXC , MGC

1. 主从复制简介 **

1.1. 基于二进制日志复制的
1.2. 主库的修改操作会记录二进制日志
1.3. 从库会请求新的二进制日志并回放,最终达到主从数据同步
1.4. 主从复制核心功能:
辅助备份,处理物理损坏                   
扩展新型的架构:高可用,高性能,分布式架构等

2. 主从复制前提(搭建主从的过程) ***

2.1 两台以上mysql实例 ,server_id,server_uuid不同
2.2 主库开启二进制日志
2.3 专用的复制用户
2.4 保证主从开启之前的某个时间点,从库数据是和主库一致
2.5 告知从库,复制user,passwd,IP port,以及复制起点(change master to)
2.6 线程(三个):Dump thread  IO thread  SQL thread 开启(start slave)

3. 主从复制搭建(Classic replication) ***

3.1 清理主库数据

rm -rf /data/3307/data/*

3.2 重新初始化3307

mysqld --initialize-insecure --user=mysql --basedir=/app/mysql --datadir=/data/3307/data

3.3 修改my.cnf ,开启二进制日志功能

[root@db01 3307]# vim /data/3307/my.cnf 
log_bin=/data/3307/data/mysql-bin

3.4 启动所有节点

[root@db01 3307]# systemctl start mysqld3307
[root@db01 3307]# systemctl start mysqld3308
[root@db01 3307]# systemctl start mysqld3309
[root@db01 3307]# ps -ef |grep mysqld
mysql      3684      1  4 09:59 ?        00:00:00 /app/mysql/bin/mysqld --defaults-file=/data/3307/my.cnf
mysql      3719      1  7 09:59 ?        00:00:00 /app/mysql/bin/mysqld --defaults-file=/data/3308/my.cnf
mysql      3754      1  8 09:59 ?        00:00:00 /app/mysql/bin/mysqld --defaults-file=/data/3309/my.cnf
[root@db01 3307]# mysql -S /data/3307/mysql.sock -e "select @@server_id"
[root@db01 3307]# mysql -S /data/3308/mysql.sock -e "select @@server_id"
[root@db01 3307]# mysql -S /data/3309/mysql.sock -e "select @@server_id"

3.5 主库中创建复制用户

[root@db01 3307]# mysql -S /data/3307/mysql.sock 
db01 [(none)]>grant replication slave on *.* to repl@'10.0.0.%' identified by '123';
db01 [(none)]>select user,host from mysql.user;

3.6 备份主库并恢复到从库

[root@db01 3307]# mysqldump -S /data/3307/mysql.sock -A --master-data=2 --single-transaction  -R --triggers >/backup/full.sql
-- CHANGE MASTER TO MASTER_LOG_FILE='mysql-bin.000001', MASTER_LOG_POS=653;
[root@db01 3307]# mysql -S /data/3308/mysql.sock
db01 [(none)]>source /backup/full.sql

3.7 告知从库关键复制信息

ip port user  password  binlog position 
[root@db01 3307]# mysql -S /data/3308/mysql.sock
db01 [mysql]>help change master to

CHANGE MASTER TO
  MASTER_HOST='10.0.0.51',
  MASTER_USER='repl',
  MASTER_PASSWORD='123',
  MASTER_PORT=3307,
  MASTER_LOG_FILE='mysql-bin.000001',
  MASTER_LOG_POS=653,
  MASTER_CONNECT_RETRY=10;

3.8 开启主从专用线程

start slave ;

3.9 检查复制状态

db01 [mysql]>show slave  status \G
Slave_IO_Running: Yes
Slave_SQL_Running: Yes

4. 主从复制的原理 (Classic Replication)*****

4.1 主从中设置到的文件和线程

4.1.1 线程

主:
binlog_dump_thread    二进制日志投递线程
mysql -S /data/3307/mysql.sock -e "show processlist"

从:
IO  THREAD         从库IO线程
SQL THREAD      从库的SQL线程

4.1.2 文件

主:
mysql-bin.000001
从: 
db01-relay.000001     ===>中继日志
master.info                 ===》主库信息记录日志
relay-log.info              ===> 记录中继应用情况信息

4.2 主从复制原理

image.png

image.png

工作原理描述
（1）从库执行 change master to 语句，会立即将主库信息记录到master.info中
（2）从库执行 start slave语句，会立即生成IO_T和SQL_T
（3）IO_T 读取master.info文件，获取到主库信息
（4）IO_T 连接主库，主库会立即分配一个DUMP_T,进行交互 
（5）IO_T 根据master.info binlog信息，向DUMP_T请求最新的binlog 
（6）主库DUMP_T,经过查询，如果发现有新的，截取并反回给从库IO_T
（7）从库IO_T会收到binlog，存储在TCP/IP缓存中,在网络底层返回ACK
（8）从库IO_T会更新master.info ,重置binlog位置点信息
（9）从库IO_T会将binlog，写入到relay-log中
（10）从库SQL_T 读取Relay-log.info 文件，获取上次执行过的位置点
（11）SQL_T按照位置点往下执行relaylog日志
（12）SQL_T执行完成后，重新更新relay-log.info
（13）relaylog定期自动清理的功能。
细节：
1.主库一旦有新的日志生成，会发送“信号”给binlog dump ，IO线程再请求

5. 主从故障监控\分析\处理 *****

5.1 线程相关监控

主库:
show full processlist;
每个从库都会有一行dump相关的信息
HOSTS: 
db01:47176
State:
Master has sent all binlog to slave; waiting for more updates
如果现实非以上信息,说明主从之间的关系出现了问题    

从库:
db01 [(none)]>show slave status \G
*************************** 1. row ***************************

主库相关信息监控（master.info）
Master_Host: 10.0.0.51                              主库的IP
Master_User: repl                                       复制用户名
Master_Port: 3307                                      主库的端口
 Connect_Retry: 10                                    断连之后重试次数
Master_Log_File: mysql-bin.000005         已经获取得到binlog的文件名       
Read_Master_Log_Pos: 444                     已经获取得到binlog的位置号

 从库中继日志的应用状态
 Relay_Log_File: db01-relay-bin.000002  从库已经运行过的relaylog的文件名
 Relay_Log_Pos: 485                                从库已经运行过的relaylog的位置点

从库复制线程有关的状态
Slave_IO_Running: Yes
Slave_SQL_Running: Yes

从库线程报错详细信息
Last_IO_Errno: 0         IO报错的好号码
Last_IO_Error:             IO报错的具体信息
Last_SQL_Errno: 0     SQL报错的号码
Last_SQL_Error:         SQL线程报错的具体原因

过滤复制有关的状态
Replicate_Do_DB: 
Replicate_Ignore_DB: 
Replicate_Do_Table: 
Replicate_Ignore_Table: 
Replicate_Wild_Do_Table: 
Replicate_Wild_Ignore_Table: 

主从延时相关状态(非人为)
Seconds_Behind_Master: 0            从库延时主库的时间（秒位单位）

延时从库有关的状态(人为)
SQL_Delay: 0                                    延时从库设定的时间
SQL_Remaining_Delay: NULL         延时操作剩余时间

GTID 复制有关的状态
Retrieved_Gtid_Set:              接收到的GTID的个数
Executed_Gtid_Set:              执行的GTID的个数
Auto_Position: 0

5.2 主从复制故障分析

5.2.1 IO

5.2.1.1 连接主库

(1) 用户 密码  IP  port
Last_IO_Error: error reconnecting to master '[email protected]:3307' - retry-time: 10  retries: 7
[root@db01 ~]# mysql -urepl  -p123333  -h 10.0.0.51 -P 3307
ERROR 1045 (28000): Access denied for user 'repl'@'db01' (using password: YES)

原因:
密码错误 
用户错误 
skip_name_resolve
地址错误
端口

image.png

image.png

处理方法
stop  slave  
reset slave all 
change master to 
start slave

主库连接数上线,或者是主库太繁忙
show slave  staus \G 
Last_IO_Errno: 1040
Last_IO_Error: error reconnecting to master '[email protected]:3307' - retry-time: 10  retries: 7
处理思路:
拿复制用户,手工连接一下

[root@db01 ~]# mysql -urepl -p123 -h 10.0.0.51 -P 3307 
mysql: [Warning] Using a password on the command line interface can be insecure.
ERROR 1040 (HY000): Too many connections
处理方法:
db01 [(none)]>set global max_connections=300;

(3) 防火墙,网络不通

5.2.1.2 请求二进制日志

主库缺失日志
从库方面,二进制日志位置点不对
Last_IO_Error: Got fatal error 1236 from master when reading data from binary log: 'could not find next log; the first event 'mysql-bin.000001' at 154, the last event read from '/data/3307/data/mysql-bin.000002' at 154, the last byte read from '/data/3307/data/mysql-bin.000002' at 154.'

image.png

注意: 在主从复制环境中,严令禁止主库中reset master; 可以选择expire 进行定期清理主库二进制日志
解决方案:
重新构建主从

5.2.2 SQL 线程故障

SQL线程功能：
(1)读写relay-log.info 
(2)relay-log损坏,断节,找不到
(3)接收到的SQL无法执行

导致SQL线程故障原因分析：
1. 版本差异，参数设定不同，比如：数据类型的差异，SQL_MODE影响
2.要创建的数据库对象,已经存在
3.要删除或修改的对象不存在  
4.DML语句不符合表定义及约束时.  
归根揭底的原因都是由于从库发生了写入操作.
Last_SQL_Error: Error 'Can't create database 'db'; database exists' on query. Default database: 'db'. Query: 'create database db'

处理方法(以从库为核心的处理方案)：
方法一：
stop slave; 
set global sql_slave_skip_counter = 1;
#将同步指针向下移动一个，如果多次不同步，可以重复操作。
start slave;
方法二：
/etc/my.cnf
slave-skip-errors = 1032,1062,1007
常见错误代码:
1007:对象已存在
1032:无法执行DML
1062:主键冲突,或约束冲突

但是，以上操作有时是有风险的，最安全的做法就是重新构建主从。把握一个原则,一切以主库为主.

一劳永逸的方法:
(1) 可以设置从库只读.
db01 [(none)]>show variables like '%read_only%';
注意：
只会影响到普通用户，对管理员用户无效。
(2)加中间件
读写分离。

6. 主从延时监控及原因 *****

主库做了修改操作,从库比较长时间才能追上.

6.1 外在因素

网络 
主从硬件差异较大
版本差异
参数因素

6.2 主库

(1) 二进制日志写入不及时
[rep]>select @@sync_binlog;
(2) CR的主从复制中,binlog_dump线程,事件为单元,串行传送二进制日志(5.6 5.5)

1. 主库并发事务量大,主库可以并行,传送时是串行
2. 主库发生了大事务,由于是串行传送,会产生阻塞后续的事务.

解决方案:
1. 5.6 开始,开启GTID,实现了GC(group commit)机制,可以并行传输日志给从库IO
2. 5.7 开始,不开启GTID,会自动维护匿名的GTID,也能实现GC,我们建议还是认为开启GTID
3. 大事务拆成多个小事务,可以有效的减少主从延时.

6.3 从库

SQL线程导致的主从延时
在CR复制情况下: 从库默认情况下只有一个SQL,只能串行回放事务SQL
1. 主库如果并发事务量较大,从库只能串行回放
2. 主库发生了大事务,会阻塞后续的所有的事务的运行

解决方案:
1. 5.6 版本开启GTID之后,加入了SQL多线程的特性,但是只能针对不同库(database)下的事务进行并发回放.
2. 5.7 版本开始GTID之后,在SQL方面,提供了基于逻辑时钟(logical_clock),binlog加入了seq_no机制,
真正实现了基于事务级别的并发回放,这种技术我们把它称之为MTS(enhanced multi-threaded slave).
3. 大事务拆成多个小事务,可以有效的减少主从延时.
[https://dev.mysql.com/worklog/task/?id=6314]

7. 小结

1. 主从复制原理
2. 主从复制故障
3. 主从延时：group commit    MTS