面试题之----主从复制作用及原理
1、什么是主从复制
1、主从的作用
2、主从的原理
3、从数据库的读的延迟问题了解吗？如何解决？
4、做主从后主服务器挂了怎么办？
一、什么是主从复制?
主从复制，是用来建立一个和主数据库完全一样的数据库环境，称为从数据库；主数据库一般是准实时的业务数据库。
二、主从复制的作用（好处，或者说为什么要做主从）重点!
1、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，物理服务器增加，负荷增加。
2、读写分离，使数据库能支撑更大的并发。主从只负责各自的写和读，极大程度的缓解X锁和S锁争用。在报表中尤其重要。由于部分报表sql语句非常的慢，导致锁表，影响前台服务。如果前台使用master，报表使用slave，那么报表sql将不会造成前台锁，保证了前台速度。
3、做数据的热备，作为后备数据库，主数据库服务器故障后，可切换到从数据库继续工作，避免数据丢失。
三、主从复制的原理（重中之重）：
1.数据库有个bin-log二进制文件，记录了所有sql语句。
2.我们的目标就是把主数据库的bin-log文件的sql语句复制过来。
3.让其在从数据的relay-log重做日志文件中再执行一次这些sql语句即可。
4.下面的主从配置就是围绕这个原理配置
5.具体需要三个线程来操作：
1.binlog输出线程:每当有从库连接到主库的时候，主库都会创建一个线程然后发送binlog内容到从库。
在从库里，当复制开始的时候，从库就会创建两个线程进行处理：
2.从库I/O线程:当START SLAVE语句在从库开始执行之后，从库创建一个I/O线程，该线程连接到主库并请求主库发送binlog里面的更新记录到从库上。从库I/O线程读取主库的binlog输出线程发送的更新并拷贝这些更新到本地文件，其中包括relay log文件。
3.从库的SQL线程:从库创建一个SQL线程，这个线程读取从库I/O线程写到relay log的更新事件并执行。
可以知道，对于每一个主从复制的连接，都有三个线程。拥有多个从库的主库为每一个连接到主库的从库创建一个binlog输出线程，每一个从库都有它自己的I/O线程和SQL线程。
主从复制如图：
原理图2,帮助理解!
步骤一：主库db的更新事件(update、insert、delete)被写到binlog
步骤二：从库发起连接，连接到主库
步骤三：此时主库创建一个binlog dump thread线程，把binlog的内容发送到从库
步骤四：从库启动之后，创建一个I/O线程，读取主库传过来的binlog内容并写入到relay log.
步骤五：还会创建一个SQL线程，从relay log里面读取内容，从Exec_Master_Log_Pos位置开始执行读取到的更新事件，将更新内容写入到slave的db.
四、从数据库的读的延迟问题了解吗？如何解决？
原因：当主库的TPS并发较高时，产生的DDL数量超过slave一个sql线程所能承受的范围，那么延时就产生了，当然还有就是可能与slave的大型query语句产生了锁等待，还有网络延迟。（谈到MySQL数据库主从同步延迟原理，得从mysql的数据库主从复制原理说起，mysql的主从复制都是单线程的操作，主库对所有DDL和DML产生binlog，binlog是顺序写，所以效率很高；slave的Slave_IO_Running线程会到主库取日志，效率会比较高，slave的Slave_SQL_Running线程将主库的DDL和DML操作都在slave实施。DML和DDL的IO操作是随机的，不是顺序的，因此成本会很高，还可能是slave上的其他查询产生lock争用，由于Slave_SQL_Running也是单线程的，所以一个DDL卡主了，需要执行10分钟，那么所有之后的DDL会等待这个DDL执行完才会继续执行，这就导致了延时。有朋友会问：“主库上那个相同的DDL也需要执行10分，为什么slave会延时？”，答案是master可以并发，Slave_SQL_Running线程却不可以。）
解决方法一：最简单的减少slave同步延时的方案就是在架构上做优化，尽量让主库的DDL快速执行。还有就是主库是写，对数据安全性较高，比如sync_binlog=1，innodb_flush_log_at_trx_commit = 1 之类的设置，而slave则不需要这么高的数据安全，完全可以讲sync_binlog设置为0或者关闭binlog，innodb_flushlog也可以设置为0来提高sql的执行效率。另外就是使用比主库更好的硬件设备作为slave。
解决方法二：数据放入缓存中，更新数据库后，在预期可能马上用到的情况下，主动刷新缓存。
解决办法三：对于比较重要且必须实时的数据，比如用户刚换密码（密码写入 Master），然后用新密码登录（从 Slaves 读取密码），会造成密码不一致，导致用户短时间内登录出错。所以在这种需要读取实时数据的时候最好从 Master 直接读取，避免 Slaves 数据滞后现象发生。
五：做主从后主服务器挂了怎么办？
假设发生了突发事件，master宕机，现在的需求是要将192.168.1.102提升为主库，另外一个为从库
步骤：
1.确保所有的relay log全部更新完毕，在每个从库上执行stop slave io_thread; show processlist;直到看到Has read all relay log,则表
示从库更新都执行完毕了
2.登陆所有从库，查看master.info文件，对比选择pos最大的作为新的主库，这里我们选择192.168.1.102为新的主库
3.登陆192.168.1.102，执行stop slave; 并进入数据库目录，删除master.info和relay-log.info文件, 配置my.cnf文件，开启log-bin,如果有
log-slaves-updates和read-only则要注释掉，执行reset master
4.创建用于同步的用户并授权slave，同第五大步骤
5.登录另外一台从库，执行stop slave停止同步
6.根据第七大步骤连接到新的主库
7.执行start slave;
8.修改新的master数据，测试slave是否同步更新
读写分离实现方法：
为了减轻数据库的压力，一般会进行数据库的读写分离，实现方法一是通过分析sql语句是insert/select/update/delete中的哪一种，从而对应选择主从，二是通过拦截方法名称的方式来决定主从的，如：save*()、insert*() 形式的方法使用master库，select()开头的使用slave库。
虽然大多数都是从程序里直接实现读写分离的，但对于分布式的部署和水平和垂直分割，一些代理的类似中间件的软件还是挺实用的，如 MySQL Proxy比较。mysql proxy根本没有配置文件， lua脚本就是它的全部，当然lua是相当方便的。
六：innodb_flush_log_at_trx_commit 和 sync_binlog
innodb_flush_log_at_trx_commit 和 sync_binlog 是 MySQL 的两个配置参数。它们的配置对于 MySQL 的性能有很大影响（一般为了保证数据的不丢失，会设置为双1，该情形下数据库的性能也是最低的）。
1、innodb_flush_log_at_trx_commitinnodb_flush_log_at_trx_commit：是 InnoDB 引擎特有的，ib_logfile的刷新方式（ ib_logfile：记录的是redo log和undo log的信息）
取值:0/1/2
innodb_flush_log_at_trx_commit=0，表示每隔一秒把log buffer刷到文件系统中(os buffer)去，并且调用文件系统的“flush”操作将缓存刷新到磁盘上去。也就是说一秒之前的日志都保存在日志缓冲区，也就是内存上，如果机器宕掉，可能丢失1秒的事务数据。
innodb_flush_log_at_trx_commit=1，表示在每次事务提交的时候，都把log buffer刷到文件系统中(os buffer)去，并且调用文件系统的“flush”操作将缓存刷新到磁盘上去。这样的话，数据库对IO的要求就非常高了，如果底层的硬件提供的IOPS比较差，那么MySQL数据库的并发很快就会由于硬件IO的问题而无法提升。
innodb_flush_log_at_trx_commit=2，表示在每次事务提交的时候会把log buffer刷到文件系统中去，但并不会立即刷写到磁盘。如果只是MySQL数据库挂掉了，由于文件系统没有问题，那么对应的事务数据并没有丢失。只有在数据库所在的主机操作系统损坏或者突然掉电的情况下，数据库的事务数据可能丢失1秒之类的事务数据。这样的好处，减少了事务数据丢失的概率，而对底层硬件的IO要求也没有那么高(log buffer写到文件系统中，一般只是从log buffer的内存转移的文件系统的内存缓存中，对底层IO没有压力)。
2、sync_binlog
sync_binlog：是MySQL 的二进制日志（binary log）同步到磁盘的频率。
取值：0-N
sync_binlog=0，当事务提交之后，MySQL不做fsync之类的磁盘同步指令刷新binlog_cache中的信息到磁盘，而让Filesystem自行决定什么时候来做同步，或者cache满了之后才同步到磁盘。这个是性能最好的。
sync_binlog=1，当每进行1次事务提交之后，MySQL将进行一次fsync之类的磁盘同步指令来将binlog_cache中的数据强制写入磁盘。
sync_binlog=n，当每进行n次事务提交之后，MySQL将进行一次fsync之类的磁盘同步指令来将binlog_cache中的数据强制写入磁盘。
注：
大多数情况下，对数据的一致性并没有很严格的要求，所以并不会把 sync_binlog 配置成 1. 为了追求高并发，提升性能，可以设置为 100 或直接用 0.
而和 innodb_flush_log_at_trx_commit 一样，对于支付服务这样的应用，还是比较推荐 sync_binlog = 1.
