mysql 异步复制和半同步复制

在MySQL5.5之前，MySQL 的复制是异步 *** 作，主库和从库的数据之间存在一定的延迟，这样存在一个隐患:当在主库上写入一个事务并提交成功，而从库尚未得到主库推送的Binlog日志时，主库宕机了，例如主库可能因磁盘损坏、内存故障等造成主库上该事务Binlog丢失，此时从库就可能损失这个事务，从而造成主从不一致。

为了解决这个问题, MySQL5.5引人了半同步复制机制。

在MySQL 5.5之前的异步复制时，主库执行完 Commit提交 *** 作后，在主库写入 Binlog日志后即可成功返回客户端，无需等待Binlog日志传送给从库，如图31-7所示。

而半同步复制时，为了保证主库上的每一个 Binlog 事务都能够被可靠的复制到从库上，主库在每次事务成功提交时，并不及时反馈给前端应用用户，而是等待其中一个从库也接收到 Binlog事务并成功写入中继日志后，主库才返回Commit *** 作成功给客户端。 半同步复制保证了事务成功提交后，至少有两份日志记录 ，一份在主库的 Binlog日志上，另一份在至少一个从库的中继日志Relay Log 上，从而更进一步保证了数据的完整性。半同步复制的大致流程如图31-8所示。

半同步复制模式下，假如在图31-8的步骤1、2、3中的任何一个步骤中主库宕机，则事务并未提交成功，从库上也没有收到事务对应的 Binlog日志，所以主从数据是一致的

假如在步骤4传送 Binlog日志到从库时，从库宕机或者网络故障，导致 Binlog并没有及时地传送到从库上，此时主库上的事务会等待一段时间(时间长短由参数rpl_semi_sync_master_timeout设置的毫秒数决定)，如果 Binlog 在这段时间内都无法成功推送到从库上，则 MySQL自动调整复制为异步模式，事务正常返回提交结果给客户端。

半同步复制很大程度上取决于主从库之间的网络情况，往返时延RTT 越小决定了从库的实时性越好。通俗地说，主从库之间网络越快，从库越实时。

半同步模式是作为MySQL5.5的一个插件来实现的，主库和从库使用不同的插件。安装比较简单，在上一小节异步复制的环境上，安装半同步复制插件即可。

1、首先,判断MySQL服务器是否支持动态增加插件:

2、安装插件

3、可以查看到已安装的插件

4、在安装完插件后，半同步复制默认是关闭的，这时需设置参数来开启半同步

主：

从：

以上的启动方式是在命令行 *** 作，也可写在配置文件中。

主：

从：

4、重启从上的IO线程

从：

如果没有重启，则默认还是异步复制，重启后，slave会在master上注册为半同步复制的slave角色。这时候，主的error.log中会打印如下信息：

查看半同步是否在运行

主：

从：

这两个变量常用来监控主从是否运行在半同步复制模式下。至此，MySQL半同步复制搭建完毕~

来做个实验，观察半同步状态参数的变化。

1、在主库上insert一条记录，观察下变化；

Rpl_semi_sync_master_net_waits加1，说明刚才的insert已经发送到从机并且主机还接收到从机的反馈响应；

2、我们将从机mysql停止，再次在主机上进行insert后查看状态

可以看到，主机进行insert阻塞了10秒才返回结果。Rpl_semi_sync_master_status变为OFF，Rpl_semi_sync_master_no_tx加1，说明这条insert没有同步到从机。后面再一次执行了insert立马返回了结果，说明此时已经降级为异步复制；Rpl_semi_sync_master_no_tx也是增加了1；

3、现在恢复启动从机，再次在主机上进行insert后查看状态

Rpl_semi_sync_master_status还是OFF，Rpl_semi_sync_master_no_tx又增加了1。说明从库重启并不会自动恢复为原来的半同步复制，需要手动 *** 作：

主 SET GLOBAL rpl_semi_sync_master_enabled = 1

从 SET GLOBAL rpl_semi_sync_slave_enabled = 1STOP SLAVE IO_THREADSTART SLAVE IO_THREAD

上面是从机重启后的变化，那么主到从之间的网络问题呢，我们可以利用防火墙来模拟。

对于全同步复制，当主库提交事务之后，所有的从库节点必须收到，APPLY并且提交这些事务，然后主库线程才能继续做后续 *** 作。这里面有一个很明显的缺点就是，主库完成一个事务的时间被拉长，性能降低。

主从同步主要是以binlog日志作为文件同步机制，具体如下

主从同步使得数据可以从一个数据库服务器复制到其他服务器上，在复制数据时，一个服务器充当主服务器（master），其余的服务器充当从服务器（slave）。因为复制是异步进行的，所以从服务器不需要一直连接着主服务器，从服务器甚至可以通过拨号断断续续地连接主服务器。通过配置文件，可以指定复制所有的数据库，某个数据库，甚至是某个数据库上的某个表。

使用主从同步的好处：

通过增加从服务器来提高数据库的性能，在主服务器上执行写入和更新，在从服务器上向外提供读功能，可以动态地调整从服务器的数量，从而调整整个数据库的性能。

提高数据安全-因为数据已复制到从服务器，从服务器可以终止复制进程，所以，可以在从服务器上备份而不破坏主服务器相应数据

在主服务器上生成实时数据，而在从服务器上分析这些数据，从而提高主服务器的性能

注意，mysql是异步复制的，而MySQL Cluster是同步复制的。有很多种主从同步的方法，但核心的方法有两种，Statement Based Replication（SBR）基于SQL语句的复制，另一种是Row Based Replication（RBR）基于行的复制，也可以使用Mixed Based Replication（MBR）。在mysql5.6中，默认使用的是SBR。而mysql 5.6.5和往后的版本是基于global transaction identifiers(GTIDs)来进行事务复制。当使用GTIDs时可以大大简化复制过程，因为GTIDs完全基于事务，只要在主服务器上提交了事务，那么从服务器就一定会执行该事务。

1. 概述

我们在考虑MySQL数据库的高可用的架构时，主要要考虑如下几方面：

如果数据库发生了宕机或者意外中断等故障，能尽快恢复数据库的可用性，尽可能的减少停机时间，保证业务不会因为数据库的故障而中断。

用作备份、只读副本等功能的非主节点的数据应该和主节点的数据实时或者最终保持一致。

当业务发生数据库切换时，切换前后的数据库内容应当一致，不会因为数据缺失或者数据不一致而影响业务。

关于对高可用的分级在这里我们不做详细的讨论，这里只讨论常用高可用方案的优缺点以及高可用方案的选型。

2. 高可用方案

2.1. 主从或主主半同步复制

使用双节点数据库，搭建单向或者双向的半同步复制。在5.7以后的版本中，由于lossless replication、logical多线程复制等一些列新特性的引入，使得MySQL原生半同步复制更加可靠。

常见架构如下：

通常会和proxy、keepalived等第三方软件同时使用，即可以用来监控数据库的 健康 ，又可以执行一系列管理命令。如果主库发生故障，切换到备库后仍然可以继续使用数据库。

优点：

架构比较简单，使用原生半同步复制作为数据同步的依据；

双节点，没有主机宕机后的选主问题，直接切换即可；

双节点，需求资源少，部署简单；

缺点：

完全依赖于半同步复制，如果半同步复制退化为异步复制，数据一致性无法得到保证；

需要额外考虑haproxy、keepalived的高可用机制。

2.2. 半同步复制优化

半同步复制机制是可靠的。如果半同步复制一直是生效的，那么便可以认为数据是一致的。但是由于网络波动等一些客观原因，导致半同步复制发生超时而切换为异步复制，那么这时便不能保证数据的一致性。所以尽可能的保证半同步复制，便可提高数据的一致性。

该方案同样使用双节点架构，但是在原有半同复制的基础上做了功能上的优化，使半同步复制的机制变得更加可靠。

可参考的优化方案如下：

2.2.1. 双通道复制

半同步复制由于发生超时后，复制断开，当再次建立起复制时，同时建立两条通道，其中一条半同步复制通道从当前位置开始复制，保证从机知道当前主机执行的进度。另外一条异步复制通道开始追补从机落后的数据。当异步复制通道追赶到半同步复制的起始位置时，恢复半同步复制。

2.2.2. binlog文件服务器

搭建两条半同步复制通道，其中连接文件服务器的半同步通道正常情况下不启用，当主从的半同步复制发生网络问题退化后，启动与文件服务器的半同步复制通道。当主从半同步复制恢复后，关闭与文件服务器的半同步复制通道。

优点：

双节点，需求资源少，部署简单；

架构简单，没有选主的问题，直接切换即可

相比于原生复制，优化后的半同步复制更能保证数据的一致性。

缺点：

需要修改内核源码或者使用mysql通信协议。需要对源码有一定的了解，并能做一定程度的二次开发。

依旧依赖于半同步复制，没有从根本上解决数据一致性问题。

2.3. 高可用架构优化

将双节点数据库扩展到多节点数据库，或者多节点数据库集群。可以根据自己的需要选择一主两从、一主多从或者多主多从的集群。

由于半同步复制，存在接收到一个从机的成功应答即认为半同步复制成功的特性，所以多从半同步复制的可靠性要优于单从半同步复制的可靠性。并且多节点同时宕机的几率也要小于单节点宕机的几率，所以多节点架构在一定程度上可以认为高可用性是好于双节点架构。

但是由于数据库数量较多，所以需要数据库管理软件来保证数据库的可维护性。可以选择MMM、MHA或者各个版本的proxy等等。常见方案如下：

2.3.1. MHA+多节点集群

MHA Manager会定时探测集群中的master节点，当master出现故障时，它可以自动将最新数据的slave提升为新的master，然后将所有其他的slave重新指向新的master，整个故障转移过程对应用程序完全透明。

MHA Node运行在每台MySQL服务器上，主要作用是切换时处理二进制日志，确保切换尽量少丢数据。

MHA也可以扩展到如下的多节点集群：

优点：

可以进行故障的自动检测和转移

可扩展性较好，可以根据需要扩展MySQL的节点数量和结构

相比于双节点的MySQL复制，三节点/多节点的MySQL发生不可用的概率更低

缺点：

至少需要三节点，相对于双节点需要更多的资源

逻辑较为复杂，发生故障后排查问题，定位问题更加困难

数据一致性仍然靠原生半同步复制保证，仍然存在数据不一致的风险

可能因为网络分区发生脑裂现象

2.3.2. zookeeper+proxy

Zookeeper使用分布式算法保证集群数据的一致性，使用zookeeper可以有效的保证proxy的高可用性，可以较好的避免网络分区现象的产生。

优点：

较好的保证了整个系统的高可用性，包括proxy、MySQL

扩展性较好，可以扩展为大规模集群

缺点：

数据一致性仍然依赖于原生的mysql半同步复制

引入zk，整个系统的逻辑变得更加复杂

2.4. 共享存储

共享存储实现了数据库服务器和存储设备的解耦，不同数据库之间的数据同步不再依赖于MySQL的原生复制功能，而是通过磁盘数据同步的手段，来保证数据的一致性。

2.4.1. SAN共享储存

SAN的概念是允许存储设备和处理器（服务器）之间建立直接的高速网络（与LAN相比）连接，通过这种连接实现数据的集中式存储。常用架构如下：

使用共享存储时，MySQL服务器能够正常挂载文件系统并 *** 作，如果主库发生宕机，备库可以挂载相同的文件系统，保证主库和备库使用相同的数据。

优点：

两节点即可，部署简单，切换逻辑简单；

很好的保证数据的强一致性；

不会因为MySQL的逻辑错误发生数据不一致的情况；

缺点：

需要考虑共享存储的高可用；

价格昂贵；

2.4.2. DRBD磁盘复制

DRBD是一种基于软件、基于网络的块复制存储解决方案，主要用于对服务器之间的磁盘、分区、逻辑卷等进行数据镜像，当用户将数据写入本地磁盘时，还会将数据发送到网络中另一台主机的磁盘上，这样的本地主机(主节点)与远程主机(备节点)的数据就可以保证实时同步。常用架构如下：

当本地主机出现问题，远程主机上还保留着一份相同的数据，可以继续使用，保证了数据的安全。

DRBD是linux内核模块实现的快级别的同步复制技术，可以与SAN达到相同的共享存储效果。

优点：

两节点即可，部署简单，切换逻辑简单；

相比于SAN储存网络，价格低廉；

保证数据的强一致性；

缺点：

对io性能影响较大；

从库不提供读 *** 作；

2.5. 分布式协议

分布式协议可以很好解决数据一致性问题。比较常见的方案如下：

2.5.1. MySQL cluster

MySQL cluster是官方集群的部署方案，通过使用NDB存储引擎实时备份冗余数据，实现数据库的高可用性和数据一致性。

优点：

全部使用官方组件，不依赖于第三方软件；

可以实现数据的强一致性；

缺点：

国内使用的较少；

配置较复杂，需要使用NDB储存引擎，与MySQL常规引擎存在一定差异；

至少三节点；

2.5.2. Galera

基于Galera的MySQL高可用集群， 是多主数据同步的MySQL集群解决方案，使用简单，没有单点故障，可用性高。常见架构如下：

优点：

多主写入，无延迟复制，能保证数据强一致性；

有成熟的社区，有互联网公司在大规模的使用；

自动故障转移，自动添加、剔除节点；

缺点：

需要为原生MySQL节点打wsrep补丁

只支持innodb储存引擎

至少三节点；

2.5.3. POAXS

Paxos 算法解决的问题是一个分布式系统如何就某个值（决议）达成一致。这个算法被认为是同类算法中最有效的。Paxos与MySQL相结合可以实现在分布式的MySQL数据的强一致性。常见架构如下：

优点：

多主写入，无延迟复制，能保证数据强一致性；

有成熟理论基础；

自动故障转移，自动添加、剔除节点；

缺点：

只支持innodb储存引擎

至少三节点；

3. 总结

随着人们对数据一致性的要求不断的提高，越来越多的方法被尝试用来解决分布式数据一致性的问题，如MySQL自身的优化、MySQL集群架构的优化、Paxos、Raft、2PC算法的引入等等。

而使用分布式算法用来解决MySQL数据库数据一致性的问题的方法，也越来越被人们所接受，一系列成熟的产品如PhxSQL、MariaDB Galera Cluster、Percona XtraDB Cluster等越来越多的被大规模使用。

随着官方MySQL Group Replication的GA，使用分布式协议来解决数据一致性问题已经成为了主流的方向。期望越来越多优秀的解决方案被提出，MySQL高可用问题可以被更好的解决。

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