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Mysql主從基本原理，主要形式以及主從同步延遲原理 (讀寫分離)導致主庫從庫數據不一致問題的及解決方案 一、主從數據庫的區別 從數據庫(Slave)是主數據庫的備份，當主數據庫(Master)變化時從數據庫要更新，這些數據庫軟件可以設計更新周期。這是提高信息安全的手段。主從數據庫服務器不在一個地理位置上，當發生意外時數據庫可以保存。 (1) 主從分工 其中Master負責寫操作的負載，也就是說一切寫的操作都在Master上進行，而讀的操作則分攤到Slave上進行。這樣一來的可以大大提高讀取的效率。在一般的互聯網應用中，經過一些數據調查得出結論，讀/寫的比例大概在 10：1左右 ，也就是說大量的數據操作是集中在讀的操作，這也就是為什么我們會有多個Slave的原因。但是為什么要分離讀和寫呢？熟悉DB的研發人員都知道，寫操作涉及到鎖的問題，不管是行鎖還是表鎖還是塊鎖，都是比較降低系統執行效率的事情。我們這樣的分離是把寫操作集中在一個節點上，而讀操作其其他的N個節點上進行，從另一個方面有效的提高了讀的效率，保證了系統的高可用性。 (2) 基本過程 1)、Mysql的主從同步就是當master（主庫）發生數據變化的時候，會實時同步到slave（從庫）。 2)、主從復制可以水平擴展數據庫的負載能力，容錯，高可用，數據備份。 3)、不管是delete、update、insert，還是創建函數、存儲過程，都是在master上，當master有操作的時候，slave會快速的接受到這些操作，從而做同步。 (3) 用途和條件 1)、mysql主從復制用途 ●實時災備，用于故障切換 ●讀寫分離，提供查詢服務 ●備份，避免影響業務 2)、主從部署必要條件： ●主庫開啟binlog日志（設置log-bin參數） ●主從server-id不同 ●從庫服務器能連通主庫 二、主從同步的粒度、原理和形式： (1)、 三種主要實現粒度 詳細的主從同步主要有三種形式：statement、row、mixed 　1)、statement: 會將對數據庫操作的sql語句寫道binlog中 　2)、row: 會將每一條數據的變化寫道binlog中。 3)、mixed: statement與row的混合。Mysql決定何時寫statement格式的binlog, 何時寫row格式的binlog。 (2)、主要的實現原理、具體操作、示意圖 1)、在master機器上的操作： 　 當master上的數據發生變化時，該事件變化會按照順序寫入bin-log中。當slave鏈接到master的時候，master機器會為slave開啟binlog dump線程。當master的binlog發生變化的時候，bin-log dump線程會通知slave，并將相應的binlog內容發送給slave。 2)、在slave機器上操作： 　 當主從同步開啟的時候，slave上會創建兩個線程：IO線程。該線程連接到master機器，master機器上的binlog dump 線程會將binlog的內容發送給該IO線程。該I/O線程接收到binlog內容后，再將內容寫入到本地的relay log；sql線程。該線程讀取到I/O線程寫入的ralay log。并且根據relay log。并且根據relay log 的內容對slave數據庫做相應的操作。 3)、MySQL主從復制原理圖如下:

從庫生成兩個線程，一個I/O線程，一個SQL線程； i/o線程去請求主庫 的binlog，并將得到的binlog日志寫到relay log（中繼日志） 文件中； 主庫會生成一個 log dump 線程，用來給從庫 i/o線程傳binlog； SQL 線程，會讀取relay log文件中的日志，并解析成具體操作，來實現主從的操作一致，而最終數據一致； (2)、主從形式 mysql主從復制 靈活 ● 一主一從 ● 主主復制 ● 一主多從---擴展系統讀取的性能，因為讀是在從庫讀取的； ● 多主一從---5.7開始支持 ● 聯級復制---

三、主從同步的延遲等問題、原因及解決方案： (1)、mysql數據庫從庫同步的延遲問題 　 1）相關參數： 首先在服務器上執行show slave satus;可以看到很多同步的參數：　 Master_Log_File： SLAVE中的I/O線程當前正在讀取的主服務器二進制日志文件的名稱 Read_Master_Log_Pos： 在當前的主服務器二進制日志中，SLAVE中的I/O線程已經讀取的位置 Relay_Log_File： SQL線程當前正在讀取和執行的中繼日志文件的名稱 Relay_Log_Pos： 在當前的中繼日志中，SQL線程已讀取和執行的位置 Relay_Master_Log_File： 由SQL線程執行的包含多數近期事件的主服務器二進制日志文件的名稱 Slave_IO_Running： I/O線程是否被啟動并成功地連接到主服務器上 Slave_SQL_Running： SQL線程是否被啟動 Seconds_Behind_Master： 從屬服務器SQL線程和從屬服務器I/O線程之間的時間差距，單位以秒計。 從庫同步延遲情況出現的 ● show slave status顯示參數Seconds_Behind_Master不為0，這個數值可能會很大 ● show slave status顯示參數Relay_Master_Log_File和Master_Log_File顯示bin-log的編號相差很大，說明bin-log在從庫上沒有及時同步，所以近期執行的bin-log和當前IO線程所讀的bin-log相差很大 ● mysql的從庫數據目錄下存在大量mysql-relay-log日志，該日志同步完成之后就會被系統自動刪除，存在大量日志，說明主從同步延遲很厲害 (2)、MySql數據庫從庫同步的延遲問題 1)、MySQL數據庫主從同步延遲原理mysql主從同步原理：主庫針對寫操作，順序寫binlog，從庫單線程去主庫順序讀”寫操作的binlog”，從庫取到binlog在本地原樣執行（隨機寫），來保證主從數據邏輯上一致。mysql的主從復制都是單線程的操作，主庫對所有DDL和DML產生binlog，binlog是順序寫，所以效率很高，slave的Slave_IO_Running線程到主庫取日志，效率比較高，下一步，問題來了，slave的Slave_SQL_Running線程將主庫的DDL和DML操作在slave實施。DML和DDL的IO操作是隨即的，不是順序的，成本高很多，還可能可slave上的其他查詢產生lock爭用，由于Slave_SQL_Running也是單線程的，所以一個DDL卡主了，需要執行10分鐘，那么所有之后的DDL會等待這個DDL執行完才會繼續執行，這就導致了延時。有朋友會問：“主庫上那個相同的DDL也需要執行10分，為什么slave會延時？”，答案是master可以并發，Slave_SQL_Running線程卻不可以。 2)、MySQL數據庫主從同步延遲是怎么產生的？當主庫的TPS并發較高時，產生的DDL數量超過slave一個sql線程所能承受的范圍，那么延時就產生了，當然還有就是可能與slave的大型query語句產生了鎖等待。首要原因：數據庫在業務上讀寫壓力太大，CPU計算負荷大，網卡負荷大，硬盤隨機IO太高次要原因：讀寫binlog帶來的性能影響，網絡傳輸延遲。 (3)、MySql數據庫從庫同步的延遲解決方案 1)、架構方面 1.業務的持久化層的實現采用分庫架構，mysql服務可平行擴展，分散壓力。 2.單個庫讀寫分離，一主多從，主寫從讀，分散壓力。這樣從庫壓力比主庫高，保護主庫。 3.服務的基礎架構在業務和mysql之間加入memcache或者redis的cache層。降低mysql的讀壓力。 4.不同業務的mysql物理上放在不同機器，分散壓力。 5.使用比主庫更好的硬件設備作為slave總結，mysql壓力小，延遲自然會變小。 2)、硬件方面 1.采用好服務器，比如4u比2u性能明顯好，2u比1u性能明顯好。 2.存儲用ssd或者盤陣或者san，提升隨機寫的性能。 3.主從間保證處在同一個交換機下面，并且是萬兆環境。 總結，硬件強勁，延遲自然會變小。一句話，縮小延遲的解決方案就是花錢和花時間。 3)、mysql主從同步加速 1、sync_binlog在slave端設置為0 2、–logs-slave-updates 從服務器從主服務器接收到的更新不記入它的二進制日志。 3、直接禁用slave端的binlog 4、slave端，如果使用的存儲引擎是innodb，innodb_flush_log_at_trx_commit =2 4)、從文件系統本身屬性角度優化 master端修改linux、Unix文件系統中文件的etime屬性， 由于每當讀文件時OS都會將讀取操作發生的時間回寫到磁盤上，對于讀操作頻繁的數據庫文件來說這是沒必要的，只會增加磁盤系統的負擔影響I/O性能。可以通過設置文件系統的mount屬性，組織操作系統寫atime信息，在linux上的操作為：打開/etc/fstab，加上noatime參數/dev/sdb1 /data reiserfs noatime 1 2然后重新mount文件系統#mount -oremount /data 5)、同步參數調整主庫是寫，對數據安全性較高，比如sync_binlog=1，innodb_flush_log_at_trx_commit = 1 之類的設置是需要的而slave則不需要這么高的數據安全，完全可以講sync_binlog設置為0或者關閉binlog，innodb_flushlog也可以設置為0來提高sql的執行效率 1、sync_binlog=1 oMySQL提供一個sync_binlog參數來控制數據庫的binlog刷到磁盤上去。默認，sync_binlog=0，表示MySQL不控制binlog的刷新，由文件系統自己控制它的緩存的刷新。這時候的性能是最好的，但是風險也是最大的。一旦系統Crash，在binlog_cache中的所有binlog信息都會被丟失。 如果sync_binlog>0，表示每sync_binlog次事務提交，MySQL調用文件系統的刷新操作將緩存刷下去。最安全的就是sync_binlog=1了，表示每次事務提交，MySQL都會把binlog刷下去，是最安全但是性能損耗最大的設置。這樣的話，在數據庫所在的主機操作系統損壞或者突然掉電的情況下，系統才有可能丟失1個事務的數據。但是binlog雖然是順序IO，但是設置sync_binlog=1，多個事務同時提交，同樣很大的影響MySQL和IO性能。雖然可以通過group commit的補丁緩解，但是刷新的頻率過高對IO的影響也非常大。 對于高并發事務的系統來說，“sync_binlog”設置為0和設置為1的系統寫入性能差距可能高達5倍甚至更多。所以很多MySQL DBA設置的sync_binlog并不是最安全的1，而是2或者是0。這樣犧牲一定的一致性，可以獲得更高的并發和性能。默認情況下，并不是每次寫入時都將binlog與硬盤同步。因此如果操作系統或機器(不僅僅是MySQL服務器)崩潰，有可能binlog中最后的語句丟失了。要想防止這種情況，你可以使用sync_binlog全局變量(1是最安全的值，但也是最慢的)，使binlog在每N次binlog寫入后與硬盤同步。即使sync_binlog設置為1,出現崩潰時，也有可能表內容和binlog內容之間存在不一致性。 2、innodb_flush_log_at_trx_commit （這個很管用）抱怨Innodb比MyISAM慢 100倍？那么你大概是忘了調整這個值。默認值1的意思是每一次事務提交或事務外的指令都需要把日志寫入（flush）硬盤，這是很費時的。特別是使用電池供電緩存（Battery backed up cache）時。設成2對于很多運用，特別是從MyISAM表轉過來的是可以的，它的意思是不寫入硬盤而是寫入系統緩存。日志仍然會每秒flush到硬 盤，所以你一般不會丟失超過1-2秒的更新。設成0會更快一點，但安全方面比較差，即使MySQL掛了也可能會丟失事務的數據。而值2只會在整個操作系統 掛了時才可能丟數據。 3、ls(1) 命令可用來列出文件的 atime、ctime 和 mtime。 atime 文件的access time 在讀取文件或者執行文件時更改的ctime 文件的create time 在寫入文件，更改所有者，權限或鏈接設置時隨inode的內容更改而更改mtime 文件的modified time 在寫入文件時隨文件內容的更改而更改ls -lc filename 列出文件的 ctimels -lu filename 列出文件的 atimels -l filename 列出文件的 mtimestat filename 列出atime，mtime，ctimeatime不一定在訪問文件之后被修改因為：使用ext3文件系統的時候，如果在mount的時候使用了noatime參數那么就不會更新atime信息。這三個time stamp都放在 inode 中.如果mtime,atime 修改,inode 就一定會改, 既然 inode 改了,那ctime也就跟著改了.之所以在 mount option 中使用 noatime, 就是不想file system 做太多的修改, 而改善讀取效能 (4)、MySql數據庫從庫同步其他問題及解決方案 1)、mysql主從復制存在的問題： ● 主庫宕機后，數據可能丟失 ● 從庫只有一個sql Thread，主庫寫壓力大，復制很可能延時2)、解決方法： ● 半同步復制---解決數據丟失的問題 ● 并行復制----解決從庫復制延遲的問題 3)、半同步復制mysql semi-sync（半同步復制）半同步復制： ● 5.5集成到mysql，以插件的形式存在，需要單獨安裝 ● 確保事務提交后binlog至少傳輸到一個從庫 ● 不保證從庫應用完這個事務的binlog ● 性能有一定的降低，響應時間會更長 ● 網絡異常或從庫宕機，卡主主庫，直到超時或從庫恢復4)、主從復制--異步復制原理、半同步復制和并行復制原理比較 a、異步復制原理：

b、半同步復制原理：

事務在主庫寫完binlog后需要從庫返回一個已接受，才放回給客戶端；5.5集成到mysql，以插件的形式存在，需要單獨安裝確保事務提交后binlog至少傳輸到一個從庫不保證從庫應用完成這個事務的binlog性能有一定的降低網絡異常或從庫宕機，卡主庫，直到超時或從庫恢復 c、并行復制mysql并行復制 ● 社區版5.6中新增 ● 并行是指從庫多線程apply binlog ● 庫級別并行應用binlog，同一個庫數據更改還是串行的(5.7版并行復制基于事務組)設置set global slave_parallel_workers=10;設置sql線程數為10 原理：從庫多線程apply binlog在社區5.6中新增庫級別并行應用binlog，同一個庫數據更改還是串行的5.7版本并行復制基于事務組

總結

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