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了解Mysql主从同步原理

Mysql 主从同步原理简析

在开始讲述原理的情况下,我们先来做个知识汇总,
究竟什么是主从,为什么要搞主从,可以怎么实现主从,mysql主从同步的原理

1、什么是主从

其实主从这个概念非常简单
主机就是我们平常主要用来读写的服务,我们称之为master(主人、主宰)
从机就是主机进行的一个扩展,他一般不会主动用来读写,我们称之为slave( [sleɪv] 奴隶)
从机上的数据是从主机通过某种形式获取到而写入从机的,理论上从机并不能直接获取到来自外界的数据。

2、为什么要搞主从呢?

最早搞主从是为了主备,也就是master是主机,salve是备机。因为早期软件的数据量与并发性并不高。主机完全支撑得住日常的使用。
所以通过主备的形式,保证db高可用,当检测到主db挂掉的时候,自动将服务的数据源切换到备db。
随着业务的发展,大家发现单master往往很难支撑的住业务的需要,因此对传统的主从开始进行了扩展。

(1)一主一从
从机不仅仅作为备机,而且还作为读数据源的db,业务服务写数据时,写到主机,读数据时,从从机上读。从而降低主机的压力
(2)一主多从
主写从读之后,我们发现单一的从节点在支撑业务查询数据时,还是存在性能瓶颈,因此将从机进行水平扩展,实现多从。
(3)双M
从机的身份提升为主机,两个主机互为对方的从机,共同分担读写压力
(4)联级复制
联级复制和一主多从比较相像,区别是次级别的从机的数据来源是来自于从机而不再是主机。这样主要是考虑到从机变多后,同步数据对主机性能的影响
(5)多主一从
多主应用在写多读少的场景,通过多主降低主机的压力,同时通过1个从机,来完成读操作和数据备份的能力。

3、如何实现主从同步呢?

大家不要把主从同步想的太难以理解,其实非常简单,对于一个软件工程师来说,你只要会写代码,能从主库中查出数据,然后连接到备库里,将数据写进去,就可以了。这就是最易于理解的主从同步。
但是这种太粗糙了,性能也不好,所以mysql自身就已经提供了一套完整的主从同步机制,保证数据可以高效的从主机到从机的同步过去。
除去mysql 自身的主从同步,业界还有一些通过组件来支持的,比如阿里的canal,这个主要是为了更灵活的进行数据同步,比如对同步数据进行解析,同步的从机可以不再使用mysql,而是其他存储服务等。(防盗连接:本文首发自http://www.cnblogs.com/jilodream/ )

4、mysql 主从同步的原理

mysql自身实现主从同步,主要是利用到binlog 日志。
由于不是本文的重点,这里简单说下binlog日志:
它是mysql用来记录db改变的日志,
比如某条数据的值从0改为1 (DML语句)
比如某张表被删除了 (DDL语句)
binlog 有三种形式:(防盗连接:本文首发自http://www.cnblogs.com/jilodream/ )
(1)statement:记录具体引起改动的操作语句,比如insert xxxxx….
(2)row:基于数据行的,原来数据行是xx值改为了yy 值,这种一般占用空间比较大
(3)mixed:混合模式,由服务自己来决定此次变更采用哪种形式。
当sql操作写入binlog,就已经算作sql执行成功了,而不是写入到对应磁盘中(刷盘)。所以binlog中对应的值,我们可以理解为就是mysql的一个映射,同步mysql数据不同捞磁盘中的数据进行同步,而只需要同步binlog日志就行。
具体的同步原理如下:
(1)主从同步设置好之后(进行相关的诸如ip,端口,服务id,等操作设置后)
(2)相关变动会写入到binlog中
(3)maser会启动一个线程:binlog dumplog 线程,这个线程会通知从机,当前存在SQL变更,并将binlog的变动发送到从机上
(4)从机收到请求后,会启动线程:i/o线程 ,该线程会将收到的binlog日志加载到中继日志delay log中
(5)从机中的另外一个线程:SQL 线程会读取relay日志中的信息,刷新到从机中
具体可见下图

根据CAP理论(不清楚这点这里),这套架构很明显无法保证实时的数据一致性,如:
1、写入主机后,主机立刻挂掉,进行主备倒换,此时可能会丢失数据,
2、当主机发生写操作,因为同步数据到从机的binlog中会存在延迟,所以立刻查询从机时,可能会无法查询到数据,针对这种情况
解决办法:
1、启用半同步复制,之前主从同步信息是异步同步,不影响主库的逻辑,半同步复制则是主机等待binlog写入到(至少一个)从机的中继日志中,主机才确定返回给客户端。
2、强制敏感数据调用主机,但是这样使读写分离的概念模糊化,不是很推荐
3、使用中间件(canal),大致原理是当写请求发生时,记录到cache中,并预估好同步到从机的时间。
此时写入主库数据,查询从库时,会根据写入到cache的预估时间判定此时从机上的时间,判定是等待从库,还是直接查询从库

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