一文看懂MySQL的異步復制、全同步復制與半同步復制
今天主要聊一下MySQL的異步復制、全同步復制與半同步復制，目前我們生產庫實際上用的就是異步復制了，后面再轉成半同步復制。
一、MYSQL復制架構衍生史
在2000年，MySQL 3.23.15版本引入了Replication。Replication作為一種準實時同步方式，得到廣泛應用。這個時候的Replicaton的實現涉及到兩個線程，一個在Master，一個在Slave。Slave的I/O和SQL功能是作為一個線程，從Master獲取到event后直接apply，沒有relay log。這種方式使得讀取event的速度會被Slave replay速度拖慢，當主備存在較大延遲時候，會導致大量binary log沒有備份到Slave端。
在2002年，MySQL 4.0.2版本將Slave端event讀取和執行獨立成兩個線程(IO線程和SQL線程)，同時引入了relay log。IO線程讀取event后寫入relay log，SQL線程從relay log中讀取event然后執行。這樣即使SQL線程執行慢，Master的binary log也會盡可能的同步到Slave。當Master宕機，切換到Slave，不會出現大量數據丟失。
在2010年MySQL 5.5版本之前，一直采用的是這種異步復制的方式。主庫的事務執行不會管備庫的同步進度，如果備庫落后，主庫不幸crash，那么就會導致數據丟失。于是在MySQL在5.5中就順其自然地引入了半同步復制，主庫在應答客戶端提交的事務前需要保證至少一個從庫接收并寫到relay log中。
在2016年，MySQL在5.7.17中引入了一個全新的技術，稱之為InnoDB Group Replication。目前官方MySQL 5.7.17基于Group replication的全同步技術已經問世，全同步技術帶來了更多的數據一致性保障。
下圖對應MySQL幾種復制類型，分別是異步、半同步、全同步
二、異步復制(Asynchronous replication)
1. 邏輯上
MySQL默認的復制即是異步的，主庫在執行完客戶端提交的事務后會立即將結果返給給客戶端，并不關心從庫是否已經接收并處理，這樣就會有一個問題，主如果crash掉了，此時主上已經提交的事務可能并沒有傳到從庫上，如果此時，強行將從提升為主，可能導致新主上的數據不完整。
2. 技術上
主庫將事務 Binlog 事件寫入到 Binlog 文件中，此時主庫只會通知一下 Dump 線程發送這些新的 Binlog，然后主庫就會繼續處理提交操作，而此時不會保證這些 Binlog 傳到任何一個從庫節點上。
3. 原理圖
(1) 在Slave 服務器上執行sart slave命令開啟主從復制開關，開始進行主從復制。
(2) 此時，Slave服務器的IO線程會通過在master上已經授權的復制用戶權限請求連接master服務器，并請求從執行binlog日志文件的指定位置(日志文件名和位置就是在配置主從復制服務時執行change master命令指定的)之后開始發送binlog日志內容
(3) Master服務器接收到來自Slave服務器的IO線程的請求后，其上負責復制的IO線程會根據Slave服務器的IO線程請求的信息分批讀取指定binlog日志文件指定位置之后的binlog日志信息，然后返回給Slave端的IO線程。返回的信息中除了binlog日志內容外，還有在Master服務器端記錄的IO線程。返回的信息中除了binlog中的下一個指定更新位置。
(4) 當Slave服務器的IO線程獲取到Master服務器上IO線程發送的日志內容、日志文件及位置點后，會將binlog日志內容依次寫到Slave端自身的Relay Log(即中繼日志)文件(Mysql-relay-bin.xxx)的最末端，并將新的binlog文件名和位置記錄到master-info文件中，以便下一次讀取master端新binlog日志時能告訴Master服務器從新binlog日志的指定文件及位置開始讀取新的binlog日志內容
(5) Slave服務器端的SQL線程會實時檢測本地Relay Log 中IO線程新增的日志內容，然后及時把Relay LOG 文件中的內容解析成sql語句，并在自身Slave服務器上按解析SQL語句的位置順序執行應用這樣sql語句，并在relay-log.info中記錄當前應用中繼日志的文件名和位置點
三、全同步復制(Fully synchronous replication)
1. 邏輯上
指當主庫執行完一個事務，所有的從庫都執行了該事務才返回給客戶端。因為需要等待所有從庫執行完該事務才能返回，所以全同步復制的性能必然會收到嚴重的影響。
2. 技術上
當主庫提交事務之后，所有的從庫節點必須收到、APPLY并且提交這些事務，然后主庫線程才能繼續做后續操作。但缺點是，主庫完成一個事務的時間會被拉長，性能降低。
3. 原理圖
四、半同步復制(Semisynchronous replication)
1. 邏輯上
是介于全同步復制與全異步復制之間的一種，主庫只需要等待至少一個從庫節點收到并且 Flush Binlog 到 Relay Log 文件即可，主庫不需要等待所有從庫給主庫反饋。同時，這里只是一個收到的反饋，而不是已經完全完成并且提交的反饋，如此，節省了很多時間。
2. 技術上
介于異步復制和全同步復制之間，主庫在執行完客戶端提交的事務后不是立刻返回給客戶端，而是等待至少一個從庫接收到并寫到relay log中才返回給客戶端。相對于異步復制，半同步復制提高了數據的安全性，同時它也造成了一定程度的延遲，這個延遲最少是一個TCP/IP往返的時間。所以，半同步復制最好在低延時的網絡中使用。
3. 原理圖
master將每個事務寫入binlog(sync_binlog=1)，傳遞到slave刷新到磁盤(sync_relay=1)，同時主庫提交事務(commit)。master等待slave反饋收到relay log，只有收到ACK后master才將commit OK結果反饋給客戶端。
總之，mysql主從模式默認是異步復制的，而MySQL Cluster是同步復制的，只要設置為相應的模式即是在使用相應的同步策略。
從MySQL5.5開始，MySQL以插件的形式支持半同步復制。其實說明半同步復制是更好的方式，兼顧了同步和性能的問題。
