MySQL主从复制

1. 概述

MySQL的主从复制功能可以帮助我们实现负载均衡和读写分离。
对于主服务器来说，主要负责写，从服务器主要负责读，这样的话，就会大大减轻压力，从而提高效率。

主从复制可以分为：

• 主从同步：当用户写数据主服务器必须和从服务器同步了才告诉用户写入成功，等待时间比较长。
• 主从异步：只要用户对主服务器写数据成功，立即返回给用户。
• 主从半同步：当用户访问主服务器写数据成功，并同步其中一个从服务器成功就返回给用户成功。

主从架构有以下几种形式：

• 一主一从
• 一主多从：一主多从是我们现在见的最多的主从架构，使用起来简单有效，不仅可以实现HA,而且还能读写分离，进而提升集群的并发能力。
• 多主一从
• 双主复制：双主复制，也就是可以互做主从复制，每个master既是master，又是另外一台服务器的salve。这样任何一方所做的变更，都会通过复制应用到另外一方的数据库中。
• 级联复制：级联复制模式下，部分slave的数据同步不连接主节点，而是连接从节点。因为如果主节点有太多的从节点，就会损耗一部分性能用于replication，那么我们可以让3~5个从节点连接主节点，其他从节点作为二级或者三级与从节点连接，这样不仅可以缓解主节点的压力，而且对数据一致性没有负面影响。
  

2. 工作原理

MySQL主从复制是基于主服务器在二进制日志跟踪所有对数据库的更改。因此，要进行复制，必须在主服务器上启用二进制日志。

2.1 工作过程

MySQL的主从复制工作过程大致如下：

1. 从库生成两个线程，一个I/O线程，一个SQL线程；
2. I/O线程去请求主库的binlog,并将得到的binlog日志写到relay(中继日志)文件中；
3. 主库会生成一个log dump线程，用来给从库I/O线程传输binlog;
4. SQL线程会读取中继日志文件中的日志，并解析成具体操作，来实现主从的操作一致，实现数据一致。
   

3. 复制方式

MySQL主从复制支持语句复制和行数据复制两种不同的日志格式，这两种日志格式也对应了各自的复制方式。当然也有二者相结合的混合类型复制。

3.1 语句复制

基于语句的复制相当于逻辑复制，即二进制日志中记录了操作的语句，通过这些语句在从数据库中重放来实现复制。
这种方式简单，二进制文件小，传输带宽占用小。但是基于语句更新依赖于其他因素，比如插入数据时利用了时间戳。
因此在开发当中，我们应该尽量将业务逻辑放在代码层，而不应该放在MySQL中，不易扩展。
特点：

• 传输效率高，减少延迟。
• 在从库更新不存在的记录时，语句赋值不会失败。而行复制会导致失败，从而更早发现主从之间的不一致。
• 设表里有一百万条数据，一条sql更新了表所有数据，基于语句的复制仅需要发送一条sql，而基于行的复制需要发送一百万条更新记录。

3.2 行数据复制

基于行的复制相当于物理复制，即二进制日志中记录的实际更新数据的每一行。
这样导致复制的压力比较大，日志占用的空间大，传输带宽占用大。但是这种方式比基于语句的复制要更加精确。
特点：

• 不需要执行查询计划。
• 不知道执行的到底是什么语句

3.3 混合类型的复制

一般情况下，默认采用基于语句的复制，一旦发现基于语句无法精确复制时，就会采用基于行的复制。

3.4 配置

# 如果在双主复制结构中没有设置ID的话就会导致循环同步问题
server_id=1

# 即日志中记录的是语句还是行更新或者是混合
binlog_format=mixed

# 在进行n次事务提交以后，Mysql将执行一次fsync的磁盘同步指令。将缓冲区数据刷新到磁盘。
# 为0的话由Mysql自己控制频率。
sync_binlog=n

# 为0的话，log buffer将每秒一次地写入log file中并且刷新到磁盘。
# mysqld进程崩溃会丢失一秒内的所有事务。
# 为1的话，每次事务log buffer会写入log file并刷新到磁盘。（较为安全）
# 在崩溃的时候,仅会丢失一个事务。
# 为2的话，每次事务log buffer会写入log file，但一秒一次刷新到磁盘
innodb_flush_logs_at_trx_commit=0

# 阻止从库崩溃后自动启动复制，给一些时间来修复可能的问题，
# 崩溃后再自动复制可能会导致更多的问题。并且本身就是不一致的
skip_slave_start=1 

# 是否将从库同步的事件也记录到从库自身的bin-log中
# 允许备库将重放的事件也记录到自身的二进制日志中去，可以将备库当做另外一台主库的从库
log_slave_update 

# 日志过期删除时间，延迟严重的话会导致日志文件占用磁盘
expire_logs_days=7

4. 主从延迟问题

解决方法：

• 网络方面：尽量保证主库和从库之间的网络稳定，延迟较小。(最好在同一局域网内)
• 硬件方面：配置更好的硬件，提升随机写的性能。
• 配置方面：尽量使MySQL的操作在内存中完成，减少磁盘操作。升级MySQL5.7版本使用并行复制。
• 构建方面：在事务中尽量对主库进行读写，其他非事务的读在从库。消除一部分延迟带来的数据不一致。

并行复制
在MySQL5.6版本前，从库复制主库时，sql线程是单线程的，MySQL5.6版本后引入并行复制，并行复制就是在中间加了一个分发任务的环节，也就是说原来的SQL Thread变成了现在的Coordinator组件，当日志来了之后，Coordinator负责读取日志信息以及分发事务，真正的日志执行的过程是放在了worker线程上，由多个线程并发的去执行。并发复制可以一定程度上解决主从延时的问题。

5. 数据丢失

当主机宕机后，数据可能丢失。
解决方法：
使用半同步复制，可以解决数据丢失的问题。

6. 主从复制作用

主从复制带来了很多好处，当我们的主服务器出现问题，可以切换到从服务器；可以进行数据库层面的读写分离；可以在从数据库进行日常的备份。还可以保证：

1. 数据更安全：做了数据冗余，不会因为单台服务器的宕机而丢失数据。
2. 性能大大提升：一主多从，不同用户从不同数据库读取，性能提升。
3. 扩展性更优：流量增大时，可以方便的增加从服务器，不影响系统使用。
4. 负载均衡：一主多从相当于分担了主机任务，做了负载均衡。