MySQL主从复制如何保证数据一致性?

引言:前面我们有文章介绍如何实现MySQL的主从复制,今天来介绍下如何保证MySQL主从数据的一致性。MySQL主从复制原理直白一点来说,就是master写入数据时会留下写入日志,slave根据master留下的日志模仿其数据执行过程进行数据写入。了解了MySQL主从复制的原理,可以清楚的了解到,有两个步骤可能导致主从不一致:

  1、mater日志写入不成功导致slave不能正常模仿。
  2、slave根据master日志模仿时写入不成功。

今天我们就从这两个维度去解决主从不一致的问题。

一、保证MySQL(master端)日志和数据的统一性,处理掉电、宕机等异常情况。

多哔哔几句
1、MySQL作为一个可插拔的数据库系统,支持插件式的存储引擎,在设计上分为Server层和Storage Engine层。
2、在Server层,MySQL以events的形式记录数据库各种操作的Binlog二进制日志,其基本核心作用有:复制和备份。除此之外,我们结合多样化的业务场景需求,基于Binlog的特性构建了强大的MySQL生态,如:DTS、单元化、异构系统之间实时同步等等,Binlog早已成为MySQL生态中不可缺少的模块。
3、在Storage Engine层,InnoDB作为比较通用的存储引擎,其在高可用和高性能两方面作了较好的平衡,早已经成为使用MySQL的首选(PS:官方从MySQL 5.5.5开始,将InnoDB作为了MySQL的默认存储引擎 )。和大多数关系型数据库一样,InnoDB采用WAL技术,即InnoDB Redo Log记录了对数据文件的物理更改,并保证总是日志先行,在持久化数据文件前,保证之前的redo日志已经写到磁盘。Binlog和InnoDB Redo Log是否落盘将直接影响实例在异常宕机后数据能恢复到什么程度。InnoDB提供了相应的参数来控制事务提交时,写日志的方式和策略,例如:

innodb_flush_method:控制innodb数据文件、日志文件的打开和刷写的方式,建议取值:fsync、O_DIRECT。
innodb_flush_log_at_trx_commit:控制每次事务提交时,重做日志的写盘和落盘策略,可取值:0,1,2。
当innodb_flush_log_at_trx_commit=1时,每次事务提交,日志写到InnoDB Log Buffer后,会等待Log Buffer中的日志写到Innodb日志文件并刷新到磁盘上才返回成功。
sync_binlog:控制每次事务提交时,Binlog日志多久刷新到磁盘上,可取值:0或者n(N为正整数)。
不同取值会影响MySQL的性能和异常crash后数据能恢复的程度。当sync_binlog=1时,MySQL每次事务提交都会将binlog_cache中的数据强制写入磁盘。
innodb_doublewrite:控制是否打开double writer功能,取值ON或者OFF。
当Innodb的page size默认16K,磁盘单次写的page大小通常为4K或者远小于Innodb的page大小时,发生了系统断电/os crash ,刚好只有一部分写是成功的,则会遇到partial page write问题,从而可能导致crash后由于部分写失败的page影响数据的恢复。InnoDB为此提供了Double Writer技术来避免页断裂(partial write)的发生。
innodb_support_xa:控制是否开启InnoDB的两阶段事务提交.默认情况下,innodb_support_xa=true,支持xa两段式事务提交。

通过以上哔哔,我们得出以下配置:

#以下配置保证bin-log写入后事务提交流程会变成两阶段提交,这里的两阶段提交并不涉及分布式事务,mysql把它称之为内部xa事务
innodb_support_xa=ON
#以下配置能够保证不论是MySQL Crash 还是OS Crash 或者是主机断电重启都不会丢失数据
innodb_doublewrite=ON
#以下配置保证每次事务提交后,都能实时刷新到磁盘中,尤其是确保每次事务对应的binlog都能及时刷新到磁盘中,只要有了binlog,InnoDB就有办法做数据恢复,不至于导致主从复制的数据丢失
innodb_flush_log_at_trx_commit = 1
sync_binlog = 1
mysql配置

二、保证MySQL(slave端)同步时和master端保持一致。

1、异步复制

主库在执行完客户端提交的事务后会立即将结果返给给客户端,并不关心从库是否已经接收并处理,这样就会有一个问题,主如果crash掉了,此时主上已经提交的事务可能并没有传到从库上,如果此时,强行将从提升为主,可能导致“数据不一致”。早期MySQL(5.5以前)仅仅支持异步复制。

2、半同步复制

MySQL在5.5中引入了半同步复制,主库在应答客户端提交的事务前需要保证至少一个从库接收并写到relay log中,半同步复制通过rpl_semi_sync_master_wait_point参数来控制master在哪个环节接收 slave ack,master 接收到 ack 后返回状态给客户端,此参数一共有两个选项 AFTER_SYNC & AFTER_COMMIT。

rpl_semi_sync_master_wait_point=WAIT_AFTER_COMMIT

rpl_semi_sync_master_wait_point为WAIT_AFTER_COMMIT时,commitTrx的调用在engine层commit之后,即在等待Slave ACK时候,虽然没有返回当前客户端,但事务已经提交,其他客户端会读取到已提交事务。如果Slave端还没有读到该事务的events,同时主库发生了crash,然后切换到备库。那么之前读到的事务就不见了,出现了数据不一致的问题。如果主库永远启动不了,那么实际上在主库已经成功提交的事务,在从库上是找不到的,也就是数据丢失了。

PS:早在11年前后,阿里巴巴数据库就创新实现了在engine层commit之前等待Slave ACK的方式来解决此问题。

3、全同步复制

MySQL官方针对上述问题,在5.7.2引入了Loss-less Semi-Synchronous,在调用binlog sync之后,engine层commit之前等待Slave ACK。这样只有在确认Slave收到事务events后,事务才会提交。

rpl_semi_sync_master_wait_point=WAIT_AFTER_SYNC

在after_sync模式下解决了after_commit模式带来的数据不一致的问题,因为主库没有提交事务。但也会有个问题,当主库在binlog flush并且binlog同步到了备库之后,binlog sync之前发生了abort,那么很明显这个事务在主库上是未提交成功的(由于abort之前binlog未sync完成,主库恢复后事务会被回滚掉),但由于从库已经收到了这些Binlog,并且执行成功,相当于在从库上多出了数据,从而可能造成“数据不一致”。

此外,MySQL半同步复制架构中,主库在等待备库ack时候,如果超时会退化为异步后,也可能导致“数据不一致”。

三、备注&解决方案(以上解决思路可以满足99.8%公司的业务场景)

1、通过以上两点的分析和配置,我们发现MySQL自身的Repliaction已经无法满足我们爱钻牛角尖同学的欲望了(后端的程序员思维都会过于缜密),怎么办?为了保证主从的数据绝对一致性,下面我来提供两个思路(今天有点累,仅仅是思路,具体解决方案请听下回分解)。
2、阿里云自己研发的数据订正平台。
3、PXC数据强一致性解决方案并且支持多主多从哦,缺点是需要向老板申请性能差别不大的机器做集群。

推荐阅读更多精彩内容

  • https://www.cnblogs.com/along21/p/8011596.html https://bl...
    SkTj阅读 2,867评论 1 4
  • 一、复制架构衍生史 在谈这个特性之前,我们先来看看MySQL的复制架构衍生史。 在2000年,MySQL 3.23...
    张伟科阅读 10,623评论 0 9
  • 一、什么是Mysql主从复制 MySQL主从复制是其最重要的功能之一。主从复制是指一台服务器充当主数据库服务器,另...
    人在码途阅读 2,360评论 0 23
  • 摘自https://github.com/CaiWanFeng/BeautifulView
    lifeLL阅读 118评论 0 0
  • 人生是荒芜的边野, 生活在遵从和叛逆之间, 与此时不同的选择都会致使未来的景象有所不同, 但不同的也都如此时一般令...
    夜半独上高楼阅读 124评论 0 2
  • A君刚做完一组keep,洗好澡,拿着一罐伊利纯牛奶,坐在飘窗上,一边喝着一边看着窗外的月色,突然回过头对我说:“今...
    Tom_说阅读 159评论 9 0
  • 海兴公司的冯天明最近有点烦。他从县保险局了解到,像他这种情况的企业职工55岁就可以办理退休手续了。工作了一辈子,早...
    冬月之恋阅读 902评论 10 16