一文帶你了解Mysql主從同步原理

Mysql 主從同步原理簡析

在開始講述原理的情況下，我們先來做個知識匯總，
究竟什么是主從，為什么要搞主從，可以怎么實(shí)現(xiàn)主從，mysql主從同步的原理

1、什么是主從

其實(shí)主從這個概念非常簡單
主機(jī)就是我們平常主要用來讀寫的服務(wù)，我們稱之為master（主人、主宰）
從機(jī)就是主機(jī)進(jìn)行的一個擴(kuò)展，他一般不會主動用來讀寫，我們稱之為slave（ [sleɪv] 奴隸）
從機(jī)上的數(shù)據(jù)是從主機(jī)通過某種形式獲取到而寫入從機(jī)的，理論上從機(jī)并不能直接獲取到來自外界的數(shù)據(jù)。

2、為什么要搞主從呢？

最早搞主從是為了主備，也就是master是主機(jī)，salve是備機(jī)。因為早期軟件的數(shù)據(jù)量與并發(fā)性并不高。主機(jī)完全支撐得住日常的使用。
所以通過主備的形式，保證db高可用，當(dāng)檢測到主db掛掉的時候，自動將服務(wù)的數(shù)據(jù)源切換到備db。
隨著業(yè)務(wù)的發(fā)展，大家發(fā)現(xiàn)單master往往很難支撐的住業(yè)務(wù)的需要，因此對傳統(tǒng)的主從開始進(jìn)行了擴(kuò)展。

（1）一主一從
從機(jī)不僅僅作為備機(jī)，而且還作為讀數(shù)據(jù)源的db，業(yè)務(wù)服務(wù)寫數(shù)據(jù)時，寫到主機(jī)，讀數(shù)據(jù)時，從從機(jī)上讀。從而降低主機(jī)的壓力
（2）一主多從
主寫從讀之后，我們發(fā)現(xiàn)單一的從節(jié)點(diǎn)在支撐業(yè)務(wù)查詢數(shù)據(jù)時，還是存在性能瓶頸，因此將從機(jī)進(jìn)行水平擴(kuò)展，實(shí)現(xiàn)多從。
（3）雙M
從機(jī)的身份提升為主機(jī),兩個主機(jī)互為對方的從機(jī),共同分擔(dān)讀寫壓力
（4）聯(lián)級復(fù)制
聯(lián)級復(fù)制和一主多從比較相像，區(qū)別是次級別的從機(jī)的數(shù)據(jù)來源是來自于從機(jī)而不再是主機(jī)。這樣主要是考慮到從機(jī)變多后，同步數(shù)據(jù)對主機(jī)性能的影響
（5）多主一從
多主應(yīng)用在寫多讀少的場景，通過多主降低主機(jī)的壓力，同時通過1個從機(jī)，來完成讀操作和數(shù)據(jù)備份的能力。

3、如何實(shí)現(xiàn)主從同步呢？

大家不要把主從同步想的太難以理解，其實(shí)非常簡單，對于一個軟件工程師來說，你只要會寫代碼，能從主庫中查出數(shù)據(jù)，然后連接到備庫里，將數(shù)據(jù)寫進(jìn)去，就可以了。這就是最易于理解的主從同步。
但是這種太粗糙了，性能也不好，所以mysql自身就已經(jīng)提供了一套完整的主從同步機(jī)制，保證數(shù)據(jù)可以高效的從主機(jī)到從機(jī)的同步過去。
除去mysql 自身的主從同步，業(yè)界還有一些通過組件來支持的，比如阿里的canal，這個主要是為了更靈活的進(jìn)行數(shù)據(jù)同步，比如對同步數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，同步的從機(jī)可以不再使用mysql，而是其他存儲服務(wù)等。

4、mysql 主從同步的原理

mysql自身實(shí)現(xiàn)主從同步，主要是利用到binlog 日志。
由于不是本文的重點(diǎn)，這里簡單說下binlog日志：
它是mysql用來記錄db改變的日志，
比如某條數(shù)據(jù)的值從0改為1 (DML語句)
比如某張表被刪除了 (DDL語句)
binlog 有三種形式：
(1)statement:記錄具體引起改動的操作語句，比如insert xxxxx....
(2)row:基于數(shù)據(jù)行的，原來數(shù)據(jù)行是xx值改為了yy 值，這種一般占用空間比較大
(3)mixed:混合模式，由服務(wù)自己來決定此次變更采用哪種形式。
當(dāng)sql操作寫入binlog，就已經(jīng)算作sql執(zhí)行成功了，而不是寫入到對應(yīng)磁盤中（刷盤）。所以binlog中對應(yīng)的值，我們可以理解為就是mysql的一個映射，同步mysql數(shù)據(jù)不同撈磁盤中的數(shù)據(jù)進(jìn)行同步，而只需要同步binlog日志就行。
具體的同步原理如下：
（1）主從同步設(shè)置好之后（進(jìn)行相關(guān)的諸如ip，端口，服務(wù)id，等操作設(shè)置后）
（2）相關(guān)變動會寫入到binlog中
（3）maser會啟動一個線程：binlog dumplog 線程，這個線程會通知從機(jī)，當(dāng)前存在SQL變更，并將binlog的變動發(fā)送到從機(jī)上
（4）從機(jī)收到請求后，會啟動線程：i/o線程 ，該線程會將收到的binlog日志加載到中繼日志delay log中
（5）從機(jī)中的另外一個線程：SQL 線程會讀取relay日志中的信息，刷新到從機(jī)中
具體可見下圖

根據(jù)CAP理論（不清楚這點(diǎn)這里），這套架構(gòu)很明顯無法保證實(shí)時的數(shù)據(jù)一致性，如：
1、寫入主機(jī)后，主機(jī)立刻掛掉，進(jìn)行主備倒換，此時可能會丟失數(shù)據(jù)，
2、當(dāng)主機(jī)發(fā)生寫操作，因為同步數(shù)據(jù)到從機(jī)的binlog中會存在延遲，所以立刻查詢從機(jī)時，可能會無法查詢到數(shù)據(jù)，針對這種情況
解決辦法：
1、啟用半同步復(fù)制，之前主從同步信息是異步同步，不影響主庫的邏輯，半同步復(fù)制則是主機(jī)等待binlog寫入到（至少一個）從機(jī)的中繼日志中，主機(jī)才確定返回給客戶端。
2、強(qiáng)制敏感數(shù)據(jù)調(diào)用主機(jī)，但是這樣使讀寫分離的概念模糊化，不是很推薦
3、使用中間件（canal），大致原理是當(dāng)寫請求發(fā)生時，記錄到cache中，并預(yù)估好同步到從機(jī)的時間。
此時寫入主庫數(shù)據(jù)，查詢從庫時，會根據(jù)寫入到cache的預(yù)估時間判定此時從機(jī)上的時間，判定是等待從庫，還是直接查詢從庫

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