大家好，我是小羽。

我們在平時工作中，使用最多的數據庫就是 MySQL 了，隨著業務的增加，如果單單靠一臺服務器的話，負載過重，就容易造成宕機。

這樣我們保存在 MySQL 數據庫的數據就會丟失，那么該怎么解決呢?

其實在 MySQL 本身就自帶有一個主從復制的功能，可以幫助我們實現負載均衡和讀寫分離。

對于主服務器(Master)來說，主要負責寫，從服務器(Slave)主要負責讀，這樣的話，就會大大減輕壓力，從而提高效率。

接下來，跟著小羽一起來看看它都有哪些核心知識點呢：

簡介

隨著業務的增長，一臺數據服務器已經滿足不了需求了，負載過重。這個時候就需要減壓了，實現負載均衡讀寫分離，一主一叢或一主多從。

主服務器只負責寫，而從服務器只負責讀，從而提高了效率減輕壓力。

主從復制可以分為：

主從同步：當用戶寫數據主服務器必須和從服務器同步了才告訴用戶寫入成功，等待時間比較長。

主從異步：只要用戶訪問寫數據主服務器，立即返回給用戶。

主從半同步：當用戶訪問寫數據主服務器寫入并同步其中一個從服務器就返回給用戶成功。

形式

一主一從

一主一從

一主多從

一主多從

一主一從和一主多從是我們現在見的最多的主從架構，使用起來簡單有效，不僅可以實現 HA，而且還能讀寫分離，進而提升集群的并發能力。

多主一從

多主一從

多主一從可以將多個 MySQL 數據庫備份到一臺存儲性能比較好的服務器上。

雙主復制

雙主復制

雙主復制，也就是可以互做主從復制，每個 master 既是 master，又是另外一臺服務器的 salve。這樣任何一方所做的變更，都會通過復制應用到另外一方的數據庫中。

級聯復制

級聯復制

級聯復制模式下，部分 slave 的數據同步不連接主節點，而是連接從節點。

因為如果主節點有太多的從節點，就會損耗一部分性能用于 replication ，那么我們可以讓 3~5 個從節點連接主節點，其它從節點作為二級或者三級與從節點連接，這樣不僅可以緩解主節點的壓力，并且對數據一致性沒有負面影響。

原理

MySQL 主從復制是基于主服務器在二進制日志跟蹤所有對數據庫的更改。因此，要進行復制，必須在主服務器上啟用二進制日志。

每個從服務器從主服務器接收已經記錄到日志的數據。當一個從服務器連接到主服務器時，它通知主服務器從服務器日志中讀取最后一個更新成功的位置。

從服務器接收從那時發生起的任何更新，并在主機上執行相同的更新。然后封鎖等待主服務器通知的更新。

從服務器執行備份不會干擾主服務器，在備份過程中主服務器可以繼續處理更新。

過程

工作過程

MySQL 的主從復制工作過程大致如下：

1. 從庫生成兩個線程，一個 I/O 線程，一個 SQL 線程;
2. I/O 線程去請求主庫的 binlog，并將得到的 binlog 日志寫到 relay log(中繼日志) 文件中;
3. 主庫會生成一個 log dump 線程，用來給從庫 I/O 線程傳 binlog;
4. SQL 線程會讀取 relay log 文件中的日志，并解析成具體操作，來實現主從的操作一致，而最終數據一致;
   

工作過程

請求流程

MySQL 建立請求的主從的詳細流程如下：

• 當從服務器連接主服務器時，主服務器會創建一個 log dump 線程，用于發送 binlog 的內容。在讀取 binlog 的內容的操作中，會對象主節點上的 binlog 加鎖，當讀取完成并發送給從服務器后解鎖。
• 當從節點上執行 start slave 命令之后，從節點會創建一個 IO 線程用來連接主節點，請求主庫中更新 binlog。IO 線程接收主節點 binlog dump 進程發來的更新之后，保存到 relay-log 中。
• 從節點 SQL 線程負責讀取 realy-log 中的內容，解析成具體的操作執行，最終保證主從數據的一致性。

類型

異步復制

一個主庫，一個或多個從庫，數據異步同步到從庫。

異步復制

這種模式下，主節點不會主動推送數據到從節點，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，主節點如果崩潰掉了，此時主節點上已經提交的事務可能并沒有傳到從節點上，如果此時，強行將從提升為主，可能導致新主節點上的數據不完整。

同步復制

在 MySQL cluster 中特有的復制方式。

當主庫執行完一個事務，然后所有的從庫都復制了該事務并成功執行完才返回成功信息給客戶端。

因為需要等待所有從庫執行完該事務才能返回成功信息，所以全同步復制的性能必然會收到嚴重的影響。

半同步復制

在異步復制的基礎上，確保任何一個主庫上的事物在提交之前至少有一個從庫已經收到該事物并日志記錄下來。

半同步復制

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 中才返回成功信息給客戶端(只能保證主庫的 Binlog 至少傳輸到了一個從節點上)，否則需要等待直到超時時間然后切換成異步模式再提交。

相對于異步復制，半同步復制提高了數據的安全性，一定程度的保證了數據能成功備份到從庫，同時它也造成了一定程度的延遲，但是比全同步模式延遲要低，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。

半同步模式不是 MySQL 內置的，從 MySQL 5.5 開始集成，需要 master 和 slave 安裝插件開啟半同步模式。

延遲復制

在異步復制的基礎上，人為設定主庫和從庫的數據同步延遲時間，即保證數據延遲至少是這個參數。

方式

MySQL 主從復制支持兩種不同的日志格式，這兩種日志格式也對應了各自的復制方式。當然也有二者相結合的混合類型復制。

語句復制

基于語句的復制相當于邏輯復制，即二進制日志中記錄了操作的語句，通過這些語句在從數據庫中重放來實現復制。

這種方式簡單，二進制文件小，傳輸帶寬占用小。但是基于語句更新依賴于其它因素，比如插入數據時利用了時間戳。

因此在開發當中，我們應該盡量將業務邏輯邏輯放在代碼層，而不應該放在 MySQL 中，不易拓展。

特點：

• 傳輸效率高，減少延遲。
• 在從庫更新不存在的記錄時，語句賦值不會失敗。而行復制會導致失敗，從而更早發現主從之間的不一致。
• 設表里有一百萬條數據，一條sql更新了所有表，基于語句的復制僅需要發送一條sql，而基于行的復制需要發送一百萬條更新記錄

行數據復制

基于行的復制相當于物理復制，即二進制日志中記錄的實際更新數據的每一行。

這樣導致復制的壓力比較大，日志占用的空間大，傳輸帶寬占用大。但是這種方式比基于語句的復制要更加精確。

特點：

• 不需要執行查詢計劃。
• 不知道執行的到底是什么語句。
• 例如一條更新用戶總積分的語句，需要統計用戶的所有積分再寫入用戶表。如果是基于語句復制的話，從庫需要再一次統計用戶的積分，而基于行復制就直接更新記錄，無需再統計用戶積分。

混合類型的復制

一般情況下，默認采用基于語句的復制，一旦發現基于語句無法精確復制時，就會采用基于行的復制。

配置

配置主要要點如下：

# 如果在雙主復制結構中沒有設置ID的話就會導致循環同步問題 
server_id=1 
 
# 即日志中記錄的是語句還是行更新或者是混合 
binlog_format=mixed 
 
# 在進行n次事務提交以后，Mysql將執行一次fsync的磁盤同步指令。將緩沖區數據刷新到磁盤。 
# 為0的話由Mysql自己控制頻率。 
sync_binlog=n 
 
# 為0的話，log buffer將每秒一次地寫入log file中并且刷新到磁盤。 
# mysqld進程崩潰會丟失一秒內的所有事務。 
# 為1的話，每次事務log buffer會寫入log file并刷新到磁盤。（較為安全） 
# 在崩潰的時候,僅會丟失一個事務。 
# 為2的話，每次事務log buffer會寫入log file，但一秒一次刷新到磁盤 
innodb_flush_logs_at_trx_commit=0 
 
# 阻止從庫崩潰后自動啟動復制，給一些時間來修復可能的問題， 
# 崩潰后再自動復制可能會導致更多的問題。并且本身就是不一致的 
skip_slave_start=1  
 
# 是否將從庫同步的事件也記錄到從庫自身的bin-log中 
# 允許備庫將重放的事件也記錄到自身的二進制日志中去，可以將備庫當做另外一臺主庫的從庫 
log_slave_update  
 
# 日志過期刪除時間，延遲嚴重的話會導致日志文件占用磁盤 
expire_logs_days=7 

問題

延遲

當主庫的 TPS 并發較高的時候，由于主庫上面是多線程寫入的，而從庫的SQL線程是單線程的，導致從庫SQL可能會跟不上主庫的處理速度。

解決方法：

• 網絡方面：盡量保證主庫和從庫之間的網絡穩定，延遲較小;
• 硬件方面：從庫配置更好的硬件，提升隨機寫的性能;
• 配置方面：盡量使 MySQL 的操作在內存中完成，減少磁盤操作。或升級 MySQL5.7 版本使用并行復制;
• 建構方面：在事務中盡量對主庫讀寫，其它非事務的讀在從庫。消除一部分延遲帶來的數據庫不一致。增加緩存降低一些從庫的負載。

數據丟失

當主庫宕機后，數據可能丟失。

解決方法：

使用半同步復制，可以解決數據丟失的問題。

注意事項

MySQL 需要注意以下事項：

• MySQL 主從復制是 MySQL 高可用性，高性能(負載均衡)的基礎;
• 簡單，靈活，部署方式多樣，可以根據不同業務場景部署不同復制結構;
• 復制過程中應該時刻監控復制狀態，復制出錯或延時可能給系統造成影響;
• MySQL 主從復制目前也存在一些問題，可以根據需要部署復制增強功能。

作用

主從復制帶來了很多好處，當我們的主服務器出現問題，可以切換到從服務器;可以進行數據庫層面的讀寫分離;可以在從數據庫上進行日常備份。還可以保證：

1. 數據更安全：做了數據冗余，不會因為單臺服務器的宕機而丟失數據;
2. 性能大大提升：一主多從，不同用戶從不同數據庫讀取，性能提升;
3. 擴展性更優：流量增大時，可以方便的增加從服務器，不影響系統使用;
4. 負載均衡：一主多從相當于分擔了主機任務，做了負載均衡。

應用場景

MySQL 主從復制集群功能使得 MySQL 數據庫支持大規模高并發讀寫成為可能，同時有效地保護了物理服務器宕機場景的數據備份。

橫向擴展

將工作負載分發到各 Slave 節點上，從而提高系統性能。

在這個場景下，所有的寫(write)和更新(update)操作都在 Master 節點上完成;所有的讀( read)操作都在 Slave 節點上完成。通過增加更多的 Slave 節點，便能提高系統的讀取速度。

數據安全

數據從 Master 節點復制到 Slave 節點上，在 Slave 節點上可以暫停復制進程。可以在 Slave 節點上備份與 Master 節點對應的數據，而不用影響 Master 節點的運行。

數據分析

實時數據可以在 Master 節點上創建，而分析這些數據可以在 Slave 節點上進行，并且不會對 Master 節點的性能產生影響。

遠距離數據分布

可以利用復制在遠程主機上創建一份本地數據的副本，而不用持久的與Master節點連接。

拆分訪問

可以把幾個不同的從服務器，根據公司的業務進行拆分。通過拆分可以幫助減輕主服務器的壓力，還可以使數據庫對外部用戶瀏覽、內部用戶業務處理及 DBA 人員的備份等互不影響。