MySQL实现主从复制的原理详解

2023-12-01 0 697
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  • 异步复制
  • 半同步复制
    • 垂直分库
    • 水平分库分表

主从复制是怎么实现的呢?

当MySQL数据库发生写操作的时候会记录下binlog,它是一种逻辑日志。有了这个 binlog,从服务器会获取主服务器的 binlog 文件,然后解析里面的 SQL 语句,在从服务器上面执行一遍,保持主从的数据一致。

MySQL实现主从复制的原理详解

这里面涉及到三个线程:

IO线程

连接到 master 获取 binlog,并且解析 binlog 写入中继日志,这个线程叫做 I/O 线程。

log dump线程

master 节点上有一个 log dump 线程,是用来发送 binlog 给 slave 的。

sql线程

从库的 sql 线程,是用来读取 relay log,把数据写入到数据库的。

主从复制的方式

异步复制

在异步复制中,主库执行完操作后,写入binlog日志后,就返回客户端,这一动作就结束了,并不会验证从库有没有收到,完不完整,所以这样可能会造成数据的不一致。

说到底,复制过程中数据是否一致,主要取决于Binlog日志的安全性与完整性

在MySQL中,有sync_binlog=n这一参数,他的值表示每进行n次事务提交,MySQL就将Binlog刷新到磁盘。如果这个值为1,就代表每提交一次事务(SQL),就将Binlog往磁盘刷新一次,这样一来,就算数据库宕机了,那么最多只能损失一次事务的数据。

但是,一旦多个事务并发提交时,由于受sync_binlog的限制,MySQL只能按顺序来处理这些请求,另外,高频率的刷新binlog对IO的影响也很大,进一步影响了数据库的性能,所以,一般这个值都设为0或者其他值,在数据的安全性和高并发下的性能之间取得一个平衡。

为了更加有效的保护Binlog的安全性和完整性,MySQL5 .5之后引入了半同步复制

半同步复制

在异步复制中,我们遇到的一个主要问题就是,在复制过程当中,主库不会去验证Binlog有没有成功复制到从库,那如果主库提交一个事务并写入Binlog中后,当从库还没有从主库得到Binlog时,主库宕机了或因磁盘损坏等故障导致该事务的Binlog丢失了,那从库就不会得到这个事务,也就造成了主从数据的不一致。

而半同步复制,当主库每提交一个事务后,不会立即返回,而是等待其中一个从库接收到Binlog并成功写入Relay-log中才返回客户端,所以这样就保证了一个事务至少有两份日志,一份保存在主库的Binlog,另一份保存在其中一个从库的Relay-log中,从而保证了数据的安全性和一致性。

另外,在半同步复制时,如果主库的一个事务提交成功了,在推送到从库的过程当中,从库宕机了或网络故障,导致从库并没有接收到这个事务的Binlog,此时主库会等待一段时间(这个时间由rpl_semi_sync_master_timeout的毫秒数决定),如果这个时间过后还无法推送到从库,那MySQL会自动从半同步复制切换为异步复制,当从库恢复正常连接到主库后,主库又会自动切换回半同步复制。

半同步复制的“半”体现在,虽然主从库的Binlog是同步的,但主库不会等待从库执行完Relay-log后才返回,而是确认从库接收到Binlog,达到主从Binlog同步的目的后就返回了,所以从库的数据对于主库来说还是有延时的,这个延时就是从库执行Relay-log的时间。所以只能称为半同步。

总之这两种策略,可以浓缩理解为,一个是“不管不问”,一个是“确认到位就跑”。

读写分离

做了主从复制的方案之后,我们只把数据写入 master 节点,而读的请求可以分担到slave 节点, 这种方案我们称之为读写分离。

读写分离可以一定程度低减轻数据库服务器的访问压力,但是需要特别注意主从数据一致性的问题。

我们在做了主从复制之后,如果单个 master 节点或者单张表存储的数据过大的时候,比如一张表有上亿的数据,单表的查询性能还是会下降,我们要进一步对单台数据库节点的数据进行拆分,而这个拆分就是分库分表。

常见的分库分表策略

MySQL实现主从复制的原理详解

垂直分库

把一个数据库按照业务拆分成不同的数据库:

MySQL实现主从复制的原理详解

水平分库分表

把单张表的数据按照一定的规则分布到多个数据库。

MySQL实现主从复制的原理详解

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