数据库系列-MYSQL篇之-主从同步

1 主从同步概述

mysql主从同步，即MySQL Replication,可以实现将数据从一台数据库服务器同步到多台数据库服务器。MySQL数据库自带主从同步功能，经过配置，可以实现基于库、表结构的多种方案的主从同步。

可以对MySQL做主从架构并且进行读写分离，让主服务器（Master）处理写请求，从服务器（Slave）处理读请求，这样可以进一步提升数据库的并发处理能力，如下图所示：

2 主从同步作用

一般来说，优先考虑优化sql及索引等，充分发挥数据库的最大性能；其次是采用缓存的策略，比如使用redis、magodb等缓存工具，通过其高性能的优势把数据保存在内存数据库中，提升读取的效率，最后才是采取数据库主从架构，进行读写分离（因为成本高）。

2.1 读写分离

通过主从复制的方式来同步数据，之后通过读写分离的方法提升数据库并发处理能力。简单来说就是数据放在多个数据库中，其中一个是Master主库，其余的是Slave从库。当主数据库数据发生变化时，会自动将数据同步到从数据库中，程序可以设置去从库读取数据，从而实现读写分离

2.2 数据备份

主从同步属于数据热备份机制，在主库正常运行下备份，不影响提供查询服务。

2.3 高可用性

数据备份其实是冗余的机制，通过冗余的方式可以换取数据库的高可用性，当服务器出现故障、宕机等无可用的情况下，可以迅速进行故障切换，让从库当主库，保证服务正常运行。

3 主从同步原理

引入一个重要日志文件 Binlog二进制文件，它记录了数据库更新的事件，主从同步原理就是基于Binlog进行数据同步的。
主从复制基于三个线程完成，线程1:binlog dump线程，位于Master节点上；线程2:I/O线程 和SQL线程，分别都位于Slave节点上。

核心流程如下：
1 当master节点接收到一个写入请求时，这个写请求一般是增删改操作，此时会把写入请求的更新操作记录到binlog日志中。
2 master节点会把数据复制给slave节点，这个过程首先得需要每个slave节点连接到master节点，当slave节点连接到master节点上，master节点会为每一个slave节点分别创建一个binlog dump线程，用于向各个slave节点发送binlong 日志。
3 binlog dump线程会读取master节点上的binlog日志，然后将binlog 日志发送给slave节点上的I/O线程。当主库读取事件的时候，会在binlog 上加锁，读取完成后，再将锁释放掉。slave节点上的I/O线程接收到binlog 日志后，会将binlog 日志先写入本地的relaylog 中，relaylog 中保存了binlog 日志。
4 slave节点上的SQL线程会读取relaylog 中的binlog 日志，将其解析成具体的增删改操作，把这些在master节点上进行过的操作重新在slave节点上重做一遍，达到数据还原的效果，这样可以保证master节点和slave节点的数据保持一致了。

主从同步的数据内容其实是二进制日志（Binlog），它虽然叫二进制日志，实际上存储的是一个又一个的事件（Event），这些事件分别对应着数据库的更新操作，比如INSERT、UPDATE、DELETE等。

另外我们还需要注意的是，不是所有版本的MySQL都默认开启了服务器的二进制日志，在进行主从同步的时候，我们需要先检查服务器是否已经开启了二进制日志。

4 解决主从数据同步一致性

4.1 全同步复制

全同步复制，就是当主库执行完一个事务之后，要求所有的从库也都执行完该事物，才可以返回处理结果给客户端；因此，虽然全同步复制数据一致性得到保证了，但是主库完成一个事务需要等待所有从库完成，性能难免会降低。

4.2 异步复制

异步复制，就是当主库提交事物后，会通知binlog dump线程发送binlog 日志给从库，一旦binlog dump线程将binlog 日志发送给从库之后，不需要等到从库也同步完成事物，主库就会将处理结果返回给客户端。
主库只管自己完成事物，就将处理结果返回给客户端（此时从库不一定完成同步事物），可能导致主从数据不一致问题，比如刚在主库新增的数据，马上去从库查询就可能查询不到。而且当主库提交完事物后，如果宕机了，可能会导致binlog 日志未同步给从库，同时为了回复故障切换主从节点的话，就会出现数据丢失问题。因此，虽然异步复制性能高，但是数据一致性是最弱的。

mysql主从复制，默认采用的就是异步复制这种复制策略。

4.3 半同步复制

mysql5.5 版本后开始支持半同步复制方式。原理就是在客户端提交commit之后不直接将结果返回客户端，而是至少等待至少有一个从库收到binlog ，并且写到中继日志之后再返回给客户端。优点：提高数据一致性。缺点：降低主库写的效率。
mysql5.7 版本中增加了一个rpl_semi_sync_master_wait_for_slave_count参数，可以根据需要响应的从库数据库数量设置，默认为1，也就是一个从库有了响应，就返回给客户端。如果这个参数调大，就可以提高数据一致性。

4.4 增强半同步复制

增强半同步复制，是mysql 5.7.2后的版本对半同步复制做的一个改进，原理上几乎是一样的，主要是解决幻读的问题。
主库配置了参数 rpl_semi_sync_master_wait_point = AFTER_SYNC 后，主库在存储引擎提交事务前，必须先收到从库数据同步完成的确认信息后，才能提交事务，以此来解决幻读问题