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簡單談?wù)凪ySQL的半同步復(fù)制

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簡介

MySQL通過復(fù)制(Replication)實現(xiàn)存儲系統(tǒng)的高可用。目前,MySQL支持的復(fù)制方式有:

  1. 異步復(fù)制(Asynchronous Replication):原理最簡單,性能最好。但是主備之間數(shù)據(jù)不一致的概率很大。
  2. 半同步復(fù)制(Semi-synchronous Replication):相比異步復(fù)制,半同步復(fù)制犧牲了一定的性能,提升了主備之間數(shù)據(jù)的一致性(有一些情況還是會出現(xiàn)主備數(shù)據(jù)不一致)。
  3. 組復(fù)制(Group Replication):基于Paxos算法實現(xiàn)分布式數(shù)據(jù)復(fù)制的強一致性。只要大多數(shù)機器存活就能保證系統(tǒng)可用。相比半同步復(fù)制,Group Replication的數(shù)據(jù)一致性和系統(tǒng)可用性更高。

本文主要討論MySQL半同步復(fù)制。

半同步復(fù)制的基本流程

MySQL半同步復(fù)制的實現(xiàn)是建立在MySQL異步復(fù)制的基礎(chǔ)上的。MySQL支持兩種略有不同的半同步復(fù)制:AFTER_SYNC和AFTER_COMMIT(受rpl_semi_sync_master_wait_wait_point控制)。

開啟半同步復(fù)制時,Master在返回之前會等待Slave的響應(yīng)或超時。當Slave超時時,半同步復(fù)制退化成異步復(fù)制。這也是MySQL半同步復(fù)制存在的一個問題。本文不討論Salve超時的情形(不討論異步復(fù)制)。

半同步復(fù)制AFTER_SYNC模式的基本流程

AFTER_SYNC模式是MySQL 5.7才支持的半同步復(fù)制方式,也是MySQL5.7默認的半同步復(fù)制方式:

  • Prepare the transaction in the storage engine(s).
  • Write the transaction to the binlog, flush the binlog to disk.
  • Wait for at least one slave to acknowledge the reception for the binlog events for the transaction.
  • Commit the transaction to the storage engine(s).

半同步復(fù)制AFTER_COMMIT模式的基本流程

MySQL 5.5和5.6的半同步復(fù)制只支持AFTER_COMMIT:

  • Prepare the transaction in the storage engine(s).
  • Write the transaction to the binlog, flush the binlog to disk.
  • Commit the transaction to the storage engine(s).
  • Wait for at least one slave to acknowledge the reception for the binlog events for the transaction.

AFTER_SYNC和AFTER_COMMIT兩種方式的小結(jié)

AFTER_SYNC: 日志復(fù)制到Slave之后,Master再commit。
所有在master上commit的事務(wù)都已經(jīng)復(fù)制到slave。
所有已經(jīng)復(fù)制到slave的事務(wù)在master不一定commit了(比如,master將日志復(fù)制到slave之后,在commit之前宕機了)

AFTER_COMMIT:Master commit之后再將日志復(fù)制到Slave。
所有master上commit的事務(wù)不一定復(fù)制到slave。(比如,master commit之后,還沒來得及將日志復(fù)制到slave就宕機了)
所有已經(jīng)復(fù)制到slave的事務(wù)在master上一定commit了。
很明顯,AFTER_COMMIT在master宕機的情況下,無法保證數(shù)據(jù)的一致性(master commit之后,還沒來得及將日志復(fù)制到slave就宕機了)。本文接下來只討論AFTER_SYNC模式。
MySQL5.7.3開始支持配置半同步復(fù)制等待Slave應(yīng)答的個數(shù):rpl_semi_sync_master_wait_slave_count 。

AFTER_SYNC模式下的異常情況分析

異常情況1:master宕機后,主備切換。

master執(zhí)行事務(wù)T,在將事務(wù)T的binlog刷到硬盤之前,master發(fā)生宕機。slave升級為master。master重啟后,crash recovery會對事務(wù)T進行回滾。主備數(shù)據(jù)一致。

master執(zhí)行事務(wù)T,在將事務(wù)T的binlog刷到硬盤之后,收到slave的ACK之前,master發(fā)生宕機(存在pendinglog)。slave升級為master。

2.1 slave還沒有收到事務(wù)T的binlog,master重啟后,crash recovery會直接提交pendinglog。主備數(shù)據(jù)不一致。

2.2 slave已經(jīng)收到事務(wù)T的binlog。主備數(shù)據(jù)一致。

異常情況2:master宕機后,不切換主機。只需考慮異常情況1中的2.1。

master重啟后,直接提交pendinglog,此時,主備數(shù)據(jù)不一致:

slave連接上master,通過異步復(fù)制的方式獲得事務(wù)T的binlog。主備數(shù)據(jù)一致。
slave還沒來得及復(fù)制事務(wù)T的binlog,如果master又發(fā)生宕機,磁盤損壞。主備數(shù)據(jù)不一致,事務(wù)T的數(shù)據(jù)丟失。
異常情況處理

從上面異常情況的簡單分析我們得知,半同步復(fù)制需要處理master宕機后重啟存在pendinglog(slave沒有應(yīng)答的binlog)的特殊情況。

針對master宕機后,不進行主備切換的情形:

在crash recovery之后,master等到slave的連接和復(fù)制,直到至少有一個slave復(fù)制了所有已提交的事務(wù)的binlog。(SHOW MASTER STATUS on master and SELECT master_pos_wait()  on slave)。

針對master宕機后,進行主備切換的情形:

舊master重啟后,在crash recovery時,對pendinglog進行回滾。(人工截斷master的binlog未復(fù)制的部分?)

思考

為什么master重啟之后,crash recovery的過程中,是直接commit pendinglog,而不是重試請求slave的應(yīng)答呢?

MySQL的異步復(fù)制和半同步復(fù)制都是由slave觸發(fā)的,slave主動去連接master同步binlog。

沒有發(fā)生主備切換,機器重啟后無法知道哪臺機器是slave。
如果發(fā)生主備切換,它已經(jīng)不是master了,則不會再有slave連上來。如果繼續(xù)等待,則無法正常運行。

總結(jié)

MySQL半同步復(fù)制存在以下問題:

  1. 當Slave超時時,會退化成異步復(fù)制。
  2. 當Master宕機時,數(shù)據(jù)一致性無法保證,需要人工處理。
  3. 復(fù)制是串行的。

正因為MySQL在主備數(shù)據(jù)一致性存在著這些問題,影響了互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)7*24的高可用服務(wù),因此各大公司紛紛祭出自己的“補丁”:騰訊的TDSQL、微信的PhxSQL、阿里的AliSQL、網(wǎng)易的InnoSQL。

MySQL官方已經(jīng)在MySQL5.7推出新的復(fù)制模式——MySQL Group Replication。

參考文獻

MySQL半同步復(fù)制的數(shù)據(jù)一致性探討

MySQL High Availability Solutions

Loss-less Semi-Synchronous Replication on MySQL 5.7.2

Enhanced semisync replication

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