MySQL数据库主从复制总结

一、为什么需要主从复制？
1、在业务复杂的系统中，有这么一个情景，有一句sql语句需要锁表，导致暂时不能使用读的服务，那么就很影响运行中的业务，使用主从复制，让主库负责写，从库负责读，这样，即使主库出现了锁表的情景，通过读从库也可以保证业务的正常运作。
2、做数据的热备
3、架构的扩展。业务量越来越大，I/O访问频率过高，单机无法满足，此时做多库的存储，降低磁盘I/O访问的频率，提高单个机器的I/O性能。

二、什么是mysql的主从复制？
MySQL 主从复制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，数据的更新可以在远程连接上进行，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。

三、mysql复制原理
原理：

• master服务器将数据的改变记录二进制binlog日志，当master上的数据发生改变时，则将其改变写入二进制日志中；
• slave服务器会在一定时间间隔内对master二进制日志进行探测其是否发生改变，如果发生改变，则开始一个I/OThread请求master二进制事件
• 同时主节点为每个I/O线程启动一个dump线程，用于向其发送二进制事件，并保存至从节点本地的中继日志中，从节点将启动SQL线程从中继日志中读取二进制日志，在本地重放，使得其数据和主节点的保持一致，最后I/OThread和SQLThread将进入睡眠状态，等待下一次被唤醒。

也就是说：

• 从库会生成两个线程,一个I/O线程,一个SQL线程;
• I/O线程会去请求主库的binlog,并将得到的binlog写到本地的relay-log(中继日志)文件中;
• 主库会生成一个log dump线程,用来给从库I/O线程传binlog;
• SQL线程,会读取relay log文件中的日志,并解析成sql语句逐一执行;

扩展：

• SQL线程执行完Relay log中的事件后，会将当前的中继日志Relay log删除，避免它占用更多的磁盘空间
• 为保证从库重启后，仍然知道从哪里开始复制，从库默认会创建两个文件master.info和relay-log.info，分别记录了从库的IO线程当前读取主库binlog的进度和SQL线程应用Relay-log的进度。可通过show slave status \G命令查看从库当前复制的状态

注意：

• master将操作语句记录到binlog日志中，然后授予slave远程连接的权限（master一定要开启binlog二进制日志功能；通常为了数据安全考虑，slave也开启binlog功能）。
• slave开启两个线程：IO线程和SQL线程。其中：IO线程负责读取master的binlog内容到中继日志relay log里；SQL线程负责从relay log日志里读出binlog内容，并更新到slave的数据库里，这样就能保证slave数据和master数据保持一致了。
• Mysql复制至少需要两个Mysql的服务，当然Mysql服务可以分布在不同的服务器上，也可以在一台服务器上启动多个服务。
• Mysql复制最好确保master和slave服务器上的Mysql版本相同（如果不能满足版本一致，那么要保证master主节点的版本低于slave从节点的版本）
• master和slave两节点间时间需同步

 

具体步骤：
1、从库通过手工执行change master to 语句连接主库，提供了连接的用户一切条件（user 、password、port、ip），并且让从库知道，二进制日志的起点位置（file名 position 号）； start slave
2、从库的IO线程和主库的dump线程建立连接。
3、从库根据change master to 语句提供的file名和position号，IO线程向主库发起binlog的请求。
4、主库dump线程根据从库的请求，将本地binlog以events的方式发给从库IO线程。
5、从库IO线程接收binlog events，并存放到本地relay-log中，传送过来的信息，会记录到master.info中
6、从库SQL线程应用relay-log，并且把应用过的记录到relay-log.info中，默认情况下，已经应用过的relay会自动被清理purge

四、mysql主从同步延时分析
mysql的主从复制都是单线程的操作，主库对所有DDL和DML产生的日志写进binlog，由于binlog是顺序写，所以效率很高，slave的sql thread线程将主库的DDL和DML操作事件在slave中重放。DML和DDL的IO操作是随机的，不是顺序，所以成本要高很多，另一方面，由于sql thread也是单线程的，当主库的并发较高时，产生的DML数量超过slave的SQL thread所能处理的速度，或者当slave中有大型query语句产生了锁等待，那么延时就产生了。
解决方案：
1.业务的持久化层的实现采用分库架构，mysql服务可平行扩展，分散压力。
2.单个库读写分离，一主多从，主写从读，分散压力。这样从库压力比主库高，保护主库。
3.服务的基础架构在业务和mysql之间加入memcache或者redis的cache层。降低mysql的读压力。
4.不同业务的mysql物理上放在不同机器，分散压力。
5.使用比主库更好的硬件设备作为slave，mysql压力小，延迟自然会变小。
6.使用更加强劲的硬件设备

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复制方式
MySQL的主从复制有两种复制方式，分别是异步复制和半同步复制
一、异步复制
异步复制的缺点：
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innodb_flush_log_at_trx_commit和sync_binlog两个参数，sync_binlog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。

二、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。

参考博客：
https://blog.csdn.net/keil_wang/article/details/88669587
https://zhuanlan.zhihu.com/p/96212530
https://www.cnblogs.com/bigox/p/11530540.html