数据库读写分离同步延时问题怎么解决？

Posted 2023-05-10

参考技术A

业务发展初期，数据库的压力相对较小，这时候使用单独一个库就可以。

引出的问题：如果数据库出现故障，我们的业务就不能使用，只能说是停机重启修复故障。

由于单体带出的问题，这时候我们就需要加一个备用库，紧急情况可以用备库顶上，相当于加一个替补队员。

通过mysql自带的主从同步机制，就可以放我们的替补队员上线。

当正式队员（主库）发生故障，我们就可以人工让其下线，让替补队员（备库）顶上。

引出的问题：随着业务大规模爆发，主库的压力过大，我们就想让备库承担起更大的责任来。

读写分离架构本质也就是主备架构，与主备架构没有本质区别，就是在主备架构的基础上，增加一层对读写请求的处理，使其能够更大程度上利用备用库为我们分担一些读的压力。

读写分离架构，需要在中间加一层控制读写请求的路由

分库分表的本质上是切分数据，是由于数据量级的提升，不对数据切分会严重影响数据库读写性能。

甚至是如果不切分，磁盘、内存、CPU无法承载这样的压力，数据库随时在奔溃的边缘。

分库分表与前三者是有本质区别的，分库分表后每一个库分片都可以采取以上三种方式的任意一种，可以是单体分片，也可以是主备分片，也可以是做了读写分离的分片。

分库分表和前三者中的一种是共生的关系。

不知道如何进行分库分表设计的可以读我之前的这篇文章《收好这份武林秘籍，让你分库分表再无烦恼》

在应用程序和数据库之间增加代理层，代理层接收应用程序对数据库的请求，根据不同请求类型转发到不同的实例，实现读写分离的同时还可以实现负载均衡（读请求按照负载均衡的规则传入各个从节点）。

代理也就是借助中间件的方式，控制不同类型请求，进入不同的数据库。

目前常用的mysql的读写分离中间件有：

在程序中进行控制，我们利用持久层框架的拦截器实现，动态路由不同数据源。

利用Sharding-JDBC也可以实现

实现思路：

主从复制模式，一般都是异步写数据到从库，当然这个异步也可以设置为同步，只有当从库写完成，主库上的写请求才能返回。

这种方案是最佳单也是最有效的一种，但也是性能最差的一种，尤其是有大量从库的情况下，严重影响请求效率。

写请求时缓存记录一个key，这个key的失效时间设置为主从同步的延时，读请求的时候先去缓存中确认是否存在key，如果key存在说明发生了写请求，数据未同步到从库，这时走主库即可，若不存在这个key，直接走从库的查询即可。

中间件应该也是可以判断是否同步完成，与使用缓存记录类似。

这种方案最大的弊端是引入了缓存，系统复杂度上升。

对于一些特殊的业务场景，采用强制读主库。

弊端，需要把每一个这种情况都找出来，设置成强制走主库。

MySQL 在执行完事务后，会将该事务的 GTID 会给客户端，然后客户端可以使用该命令去要执行读操作的从库中执行，等待该 GTID，等待成功后，再执行读操作；如果等待超时，则去主库执行读操作，或者再换一个从库执行上述流程。

MariaDB 的 MaxScale 就是使用该方案，MaxScale 是 MariaDB 开发的一个数据库智能代理服务(也支持 MySQL)，允许根据数据库 SQL 语句将请求转向目标一个到多个服务器，可设定各种复杂程度的转向规则。

有延迟就有延迟，对数据强一致性要求不高的场景可以放任不管。

MySQL 主从同步延时问题与解决方案

一、面试题

你们有没有做 MySQL 读写分离？如何实现 MySQL 的读写分离？MySQL 主从复制原理的是啥？如何解决 MySQL 主从同步的延时问题？

二、面试官心理分析

高并发这个阶段，肯定是需要做读写分离的，啥意思？因为实际上大部分的互联网公司，一些网站，或者是 app，其实都是读多写少。所以针对这个情况，就是写一个主库，但是主库挂多个从库，然后从多个从库来读，那不就可以支撑更高的读并发压力了吗？

三、面试题剖析

3.1 如何实现 MySQL 的读写分离？

其实很简单，就是基于主从复制架构，简单来说，就搞一个主库，挂多个从库，然后我们就单单只是写主库，然后主库会自动把数据给同步到从库上去。

3.2 MySQL 主从复制原理的是啥？

主库将变更写入 binlog 日志，然后从库连接到主库之后，从库有一个 IO 线程，将主库的 binlog 日志拷贝到自己本地，写入一个 relay 中继日志中。接着从库中有一个 SQL 线程会从中继日志读取 binlog，然后执行 binlog 日志中的内容，也就是在自己本地再次执行一遍 SQL，这样就可以保证自己跟主库的数据是一样的。

这里有一个非常重要的一点，就是从库同步主库数据的过程是串行化的，也就是说主库上并行的操作，在从库上会串行执行。所以这就是一个非常重要的点了，由于从库从主库拷贝日志以及串行执行 SQL 的特点，在高并发场景下，从库的数据一定会比主库慢一些，是有延时的。所以经常出现，刚写入主库的数据可能是读不到的，要过几十毫秒，甚至几百毫秒才能读取到。

而且这里还有另外一个问题，就是如果主库突然宕机，然后恰好数据还没同步到从库，那么有些数据可能在从库上是没有的，有些数据可能就丢失了。

所以 MySQL 实际上在这一块有两个机制，一个是半同步复制，用来解决主库数据丢失问题；一个是并行复制，用来解决主从同步延时问题。

这个所谓半同步复制，也叫 semi-sync 复制，指的就是主库写入 binlog 日志之后，就会将强制此时立即将数据同步到从库，从库将日志写入自己本地的 relay log 之后，接着会返回一个 ack 给主库，主库接收到至少一个从库的 ack 之后才会认为写操作完成了。

所谓并行复制，指的是从库开启多个线程，并行读取 relay log 中不同库的日志，然后并行重放不同库的日志，这是库级别的并行。

3.3 MySQL 主从同步延时问题（精华）

以前线上确实处理过因为主从同步延时问题而导致的线上的 bug，属于小型的生产事故。

是这个么场景。有个同学是这样写代码逻辑的。先插入一条数据，再把它查出来，然后更新这条数据。在生产环境高峰期，写并发达到了 2000/s，这个时候，主从复制延时大概是在小几十毫秒。线上会发现，每天总有那么一些数据，我们期望更新一些重要的数据状态，但在高峰期时候却没更新。用户跟客服反馈，而客服就会反馈给我们。

我们通过 MySQL 命令：

show slave status

查看 Seconds_Behind_Master ，可以看到从库复制主库的数据落后了几 ms。

一般来说，如果主从延迟较为严重，有以下解决方案：

• 分库，将一个主库拆分为多个主库，每个主库的写并发就减少了几倍，此时主从延迟可以忽略不计。
• 打开 MySQL 支持的并行复制，多个库并行复制。如果说某个库的写入并发就是特别高，单库写并发达到了 2000/s，并行复制还是没意义。
• 重写代码，写代码的同学，要慎重，插入数据时立马查询可能查不到。
• 如果确实是存在必须先插入，立马要求就查询到，然后立马就要反过来执行一些操作，对这个查询设置直连主库。不推荐这种方法，你要是这么搞，读写分离的意义就丧失了。