MySQL主从复制原理与实战

MySQL主从复制

适用场景

MySQL主从模式是指数据可以从一个MySQL数据库服务器主节点复制到一个或多个从节点。MySQL 默认采用异步复制方式，这样从节点不用一直访问主服务器来更新自己的数据，从节点可以复制主数据库 中的所有数据库，或者特定的数据库，或者特定的表。

mysql主从复制用途：

• 实时灾备，用于故障切换（高可用）

• 读写分离，提供查询服务（读扩展）

• 数据备份，避免影响业务（高可用）

主从部署必要条件：

• 从库服务器能连通主库

• 主库开启binlog日志（设置log-bin参数）

• 主从server-id不同

原理

主从复制

下图是主从复制的原理图。

主从复制整体分为以下三个步骤：

• 主库将数据库的变更操作记录到Binlog日志文件中

• 从库读取主库中的Binlog日志文件信息写入到从库的Relay Log中继日志中

• 从库读取中继日志信息在从库中进行Replay,更新从库数据信息

在上述三个过程中，涉及了Master的BinlogDump Thread和Slave的I/O Thread、SQL Thread，它们的作用如下：

• Master服务器对数据库更改操作记录在Binlog中，BinlogDump Thread接到写入请求后，读取Binlog信息推送给Slave的I/O Thread。

• Slave的I/O Thread将读取到的Binlog信息写入到本地Relay Log中。

• Slave的SQL Thread检测到Relay Log的变更请求，解析relay log中内容在从库上执行。

上述过程都是异步操作，俗称异步复制，存在数据延迟现象。

下图是异步复制的时序图。

mysql主从复制存在的问题：

• 主库宕机后，数据可能丢失
• 从库只有一个SQL Thread，主库写压力大，复制很可能延时

解决方法：

• 半同步复制 – 解决数据丢失问题
• 并行复制 – 解决从库复制延迟问题

半同步复制

为了提升数据安全，MySQL让Master在某一个时间点等待Slave节点的 ACK（Acknowledge character）消息，接收到ACK消息后才进行事务提交，这也是半同步复制的基础，MySQL从5.5版本开始引入了半同步复制机制来降低数据丢失的概率。

介绍半同步复制之前先快速过一下 MySQL 事务写入碰到主从复制时的完整过程，主库事务写入分为 4

个步骤：

• InnoDB Redo File Write (Prepare Write)

• Binlog File Flush & Sync to Binlog File

• InnoDB Redo File Commit（Commit Write）

• Send Binlog to Slave

当Master不需要关注Slave是否接受到Binlog Event时，即为传统的主从复制。

当Master需要在第三步等待Slave返回ACK时，即为 after-commit，半同步复制（MySQL 5.5引入）。当Master需要在第二步等待 Slave 返回 ACK 时，即为 after-sync，增强半同步（MySQL 5.7引入）。

下图是 MySQL 官方对于半同步复制的时序图，主库等待从库写入 relay log 并返回 ACK 后才进行

Engine Commit。

实战

环境准备：VM + Ubuntu20.04 + MySQL 5.7.31

MySQL主从复制配置步骤：

• 主服务器（Master）：

  • 开启二进制日志
  • 配置唯一的server-id
  • 获取master二进制日志文件名及位置
  • 创建一个用于slave和master通信的用户账号

• 从服务器：

  • 配置唯一的server-id
  • 使用master分配的用户账号读取master二进制日志
  • 启用slave服务

主从库：

（Ubuntu 20.04）master : 192.168.157.128
（Ubuntu 20.04）slave : 192.168.157.129

主库（master）相关配置：

1. 修改mysql配置

   • 找到主数据库的配置文件my.cnf（或my.ini），Ubuntu 20.04 在/etc/mysql/mysql.conf.d下。

     [mysqld]
     # 开启二进制日志
     log-bin=mysql-bin
     # 设置server-id
     server-id=1
     # 设置不需要同步的数据库信息
     binlog-ignore-db=mysql
     binlog-ignore-db=sys
     binlog-ignore-db=information_schema
     binlog-ignore-db=performance_schema
     

   • 重启mysql：/etc/init.d/mysql restart

2. 创建用于同步的用户账号，并授予相应的权限

   mysql>CREATE USER 'dunk'@'192.168.157.129' IDENTIFIED BY '668566';
   mysql>GRANT REPLICATION SLAVE ON *.* TO 'dunk'@'192.168.157.129';
   mysql>flush privileges;
   

3. 查看master状态，记录二进制文件名（mysql-bin.000002）

   

从库（slave）相关配置：

1. 修改mysql配置

   • mysql配置文件同上，添加server-id

     [mysqld]
     server-id=2
     

   • 重启mysql：/etc/init.d/mysql restart

2. 建立mysql会话，进入mysql命令行，执行以下命令

   mysql> change master to
       ->   master_host='192.168.157.128',
       ->   master_user='dunk',
       ->   master_password='668566',
       ->   master_log_file='mysql-bin.000002',
       ->   master_log_pos=154;
   

3. 启动slave同步进程

   mysql> start slave;
   

4. 查看slave状态

   mysql> show slave status \G;
   *************************** 1. row ***************************
                  Slave_IO_State: Waiting for master to send event
                     Master_Host: 192.168.157.128
                     Master_User: dunk
                     Master_Port: 3306
                   Connect_Retry: 60
                 Master_Log_File: mysql-bin.000002
             Read_Master_Log_Pos: 154
                  Relay_Log_File: dunk-virtual-machine-relay-bin.000002
                   Relay_Log_Pos: 320
           Relay_Master_Log_File: mysql-bin.000002
                Slave_IO_Running: Yes
               Slave_SQL_Running: Yes
               ......
   

   看到查询的状态结果中的Slave_IO_Running和Slave_SQL_Running的参数值为YES，这就表示主从同步已经设置成功。

测试主从复制效果如下：