Mysql主从基本原理，以及读写分离导致主库从库数据不一致问题

r囧r小猫 2021-12-11 08:51 286阅读 0赞

1、Mysql的主从同步就是当master（主库）发生数据变化的时候，会实时同步到slave（从库）。

2、主从复制可以水平扩展数据库的负载能力，容错，高可用，数据备份。

3、不管是delete、update、insert，还是创建函数、存储过程，都是在master上，当master有操作的时候，slace会快速的接受到这些操作，从而做同步。

主要的实现原理：

1、在master机器上，主从同步时间会被写道特殊的log文件中（binary-log）；

2、在slave机器上，slave读取主从同步事件，并根据读取的事件变化，在slave库上做相应的更改。

详细的主从同步主要有三种形式：statement、row、mixed

1、statement：会将对数据库操作的sql语句写道binlog中

2、row：会将每一条数据的变化写道binlog中。

3、mixed：statement与row的混合。Mysql决定什么时候写statement格式的，什么时候写row格式的binlog。

在master机器上的操作：

当master上的数据发生变化的时候，该事件变化会按照顺序写入binlog中。当slave链接到master的时候，master机器会为slave开启binlog dunp线程。当master的binlog发生变化的时候，binlog dump线程会通知slave，并将相应的binlog内容发送给slave。

在slave机器上操作：

当主从同步开启的时候，slave上会创建两个线程：I\\O线程。该线程连接到master机器，master机器上的binlog dump 线程会将binlog的内容发送给该I\\O线程。该I/O线程接收到binlog内容后，再将内容写入到本地的relay log；sql线程。该线程读取到I/O线程写入的ralay log。并且根据relay log。并且根据relay log 的内容对slave数据库做相应的操作。

4、mysql数据库从库同步的延迟问题

首先在服务器上执行show slave satus;可以看到很多同步的参数：

Master_Log_File：                      SLAVE中的I/O线程当前正在读取的主服务器二进制日志文件的名称
    Read_Master_Log_Pos：        在当前的主服务器二进制日志中，SLAVE中的I/O线程已经读取的位置
    Relay_Log_File：                        SQL线程当前正在读取和执行的中继日志文件的名称
    Relay_Log_Pos：                        在当前的中继日志中，SQL线程已读取和执行的位置
    Relay_Master_Log_File：      由SQL线程执行的包含多数近期事件的主服务器二进制日志文件的名称
    Slave_IO_Running：                 I/O线程是否被启动并成功地连接到主服务器上
    Slave_SQL_Running：              SQL线程是否被启动
    Seconds_Behind_Master：     从属服务器SQL线程和从属服务器I/O线程之间的时间差距，单位以秒计。

从库同步延迟情况出现的
    1、show slave status显示参数Seconds_Behind_Master不为0，这个数值可能会很大
    2、show slave status显示参数Relay_Master_Log_File和Master_Log_File显示bin-log的编号相差很大，说明bin-log在从库上没有及时同步，所以近期执行的bin-log和当前IO线程所读的bin-log相差很大
    3、mysql的从库数据目录下存在大量mysql-relay-log日志，该日志同步完成之后就会被系统自动删除，存在大量日志，说明主从同步延迟很厉害
    
    a、MySQL数据库主从同步延迟原理
    mysql主从同步原理：
    主库针对写操作，顺序写binlog，从库单线程去主库顺序读”写操作的binlog”，从库取到binlog在本地原样执行（随机写），来保证主从数据逻辑上一致。
    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线程到主库取日志，效率比较高，下一步，问题来了，slave的Slave_SQL_Running线程将主库的DDL和DML操作在slave实施。DML和DDL的IO操作是随即的，不是顺序的，成本高很多，还可能可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。
    
    b、 MySQL数据库主从同步延迟是怎么产生的？
    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。
    首要原因：数据库在业务上读写压力太大，CPU计算负荷大，网卡负荷大，硬盘随机IO太高
    次要原因：读写binlog带来的性能影响，网络传输延迟。
    
    c、 MySQL数据库主从同步延迟解决方案。
    
    架构方面
    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
    
    总结，mysql压力小，延迟自然会变小。
    
    硬件方面
    
    1.采用好服务器，比如4u比2u性能明显好，2u比1u性能明显好。
    2.存储用ssd或者盘阵或者san，提升随机写的性能。
    3.主从间保证处在同一个交换机下面，并且是万兆环境。
    总结，硬件强劲，延迟自然会变小。一句话，缩小延迟的解决方案就是花钱和花时间。
    
    mysql主从同步加速
    
    1、sync_binlog在slave端设置为0
    2、–logs-slave-updates 从服务器从主服务器接收到的更新不记入它的二进制日志。
    3、直接禁用slave端的binlog
    4、slave端，如果使用的存储引擎是innodb，innodb_flush_log_at_trx_commit =2
    
    从文件系统本身属性角度优化
    master端
    修改linux、Unix文件系统中文件的etime属性， 由于每当读文件时OS都会将读取操作发生的时间回写到磁盘上，对于读操作频繁的数据库文件来说这是没必要的，只会增加磁盘系统的负担影响I/O性能。可以通过设置文件系统的mount属性，组织操作系统写atime信息，在linux上的操作为：
    打开/etc/fstab，加上noatime参数
    /dev/sdb1 /data reiserfs noatime 1 2
    然后重新mount文件系统
    #mount -oremount /data
    
    PS：
    主库是写，对数据安全性较高，比如sync_binlog=1，innodb_flush_log_at_trx_commit = 1 之类的设置是需要的
    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
    1、sync_binlog=1 o
    MySQL提供一个sync_binlog参数来控制数据库的binlog刷到磁盘上去。
    默认，sync_binlog=0，表示MySQL不控制binlog的刷新，由文件系统自己控制它的缓存的刷新。这时候的性能是最好的，但是风险也是最大的。一旦系统Crash，在binlog_cache中的所有binlog信息都会被丢失。
    如果sync_binlog>0，表示每sync_binlog次事务提交，MySQL调用文件系统的刷新操作将缓存刷下去。最安全的就是sync_binlog=1了，表示每次事务提交，MySQL都会把binlog刷下去，是最安全但是性能损耗最大的设置。这样的话，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，系统才有可能丢失1个事务的数据。
    但是binlog虽然是顺序IO，但是设置sync_binlog=1，多个事务同时提交，同样很大的影响MySQL和IO性能。
    虽然可以通过group commit的补丁缓解，但是刷新的频率过高对IO的影响也非常大。对于高并发事务的系统来说，
    “sync_binlog”设置为0和设置为1的系统写入性能差距可能高达5倍甚至更多。
    所以很多MySQL DBA设置的sync_binlog并不是最安全的1，而是2或者是0。这样牺牲一定的一致性，可以获得更高的并发和性能。
    默认情况下，并不是每次写入时都将binlog与硬盘同步。因此如果操作系统或机器(不仅仅是MySQL服务器)崩溃，有可能binlog中最后的语句丢失了。要想防止这种情况，你可以使用sync_binlog全局变量(1是最安全的值，但也是最慢的)，使binlog在每N次binlog写入后与硬盘同步。即使sync_binlog设置为1,出现崩溃时，也有可能表内容和binlog内容之间存在不一致性。
    
    2、innodb_flush_log_at_trx_commit （这个很管用）
    抱怨Innodb比MyISAM慢 100倍？那么你大概是忘了调整这个值。默认值1的意思是每一次事务提交或事务外的指令都需要把日志写入（flush）硬盘，这是很费时的。特别是使用电池供电缓存（Battery backed up cache）时。设成2对于很多运用，特别是从MyISAM表转过来的是可以的，它的意思是不写入硬盘而是写入系统缓存。
    日志仍然会每秒flush到硬 盘，所以你一般不会丢失超过1-2秒的更新。设成0会更快一点，但安全方面比较差，即使MySQL挂了也可能会丢失事务的数据。而值2只会在整个操作系统 挂了时才可能丢数据。
    
    3、ls(1) 命令可用来列出文件的 atime、ctime 和 mtime。
    atime 文件的access time 在读取文件或者执行文件时更改的
    ctime 文件的create time 在写入文件，更改所有者，权限或链接设置时随inode的内容更改而更改
    mtime 文件的modified time 在写入文件时随文件内容的更改而更改
    ls -lc filename 列出文件的 ctime
    ls -lu filename 列出文件的 atime
    ls -l filename 列出文件的 mtime
    stat filename 列出atime，mtime，ctime
    atime不一定在访问文件之后被修改
    因为：使用ext3文件系统的时候，如果在mount的时候使用了noatime参数那么就不会更新atime信息。
    这三个time stamp都放在 inode 中.如果mtime,atime 修改,inode 就一定会改, 既然 inode 改了,那ctime也就跟着改了.
    之所以在 mount option 中使用 noatime, 就是不想file system 做太多的修改, 而改善读取效能

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来源：博客园

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