MySQL主从复制介绍：使用场景原理和实践

Posted 2023-02-04 帅性而为1号

       mysql数据库的主从复制方案，和使用scp/rsync等命令进行的文件级别复制类似，都是数据的远程传输，只不过MySQL的主从复制是其自带的功能，无需借助第三方工具，而且，MySQL的主从复制并不是数据库磁盘上的文件直接拷贝，而是通过逻辑的binlog日志复制到要同步的服务器本地，然后由本地的线程读取日志里面的SQL语句重新应用到MySQL数据库中。

1.1.1 MySQL主从复制介绍

       MySQL数据库支持单向、双向、链式级联、环状等不同业务场景的复制。在复制过程中，一台服务器充当主服务器（Master），接收来自用户的内容更新，而一个或多个其他的服务器充当从服务器（Slave），接收来自主服务器binlog文件的日志内容，解析出SQL重新更新到从服务器，使得主从服务器数据达到一致。

       如果设置了链式级联复制，那么，从（slave）服务器本身除了充当从服务器外，也会同时充当其下面从服务器的主服务器。链式级复制类似A→B→C的复制形式。

 

1.1.2 MySQL主从复制的企业应用场景

MySQL主从复制集群功能使得MySQL数据库支持大规模高并发读写称为可能，同时有效地保护了物理服务器宕机场景的数据备份。

应用场景1：从服务器作为主服务器的实时数据备份

主从服务器架构的设置，可以大大加强MySQL数据库架构的健壮性。例如：当主服务器出现问题时，我们可以人工或设置自动切换到从服务器继续提供服务，此时从服务器的数据和宕机时的主数据库几乎是一致的。

这类似NFS存储数据通过inotify+rsync同步到备份的NFS服务器，只不过MySQL的复制方案是其自带的工具。

利用MySQL的复制功能做备份时，在硬件故障、软件故障的场景下，该数据备份是有效的，但对于人为地执行drop、delete等语句删除数据的情况，从库的备份功能就没有用了，因为从服务器也会执行删除的语句。

应用场景2：主从服务器实时读写分离，从服务器实现负载均衡

主从服务器架构可通过程序（php、Java等）或代理软件（mysql-proxy、Amoeba）实现对用户（客户端）的请求读写分离，即让从服务器仅仅处理用户的select查询请求，降低用户查询响应时间及读写同时在主服务器上带来的访问压力。对于更新的数据（例如update、insert、delete语句）仍然交给主服务器处理，确保主服务器和从服务器保持实时同步。

 

应用场景3：把多个从服务器根据业务重要性进行拆分访问

可以把几个不同的从服务器，根据公司的业务进行拆分。例如：有为外部用户提供查询服务的从服务器，有内部DBA用来数据备份的从服务器，还有为公司内部人员提供访问的后台、脚本、日志分析及供开发人员查询使用的从服务器。这样的拆分除了减轻主服务器的压力外，还可以使数据库对外部用户浏览、内部用户业务处理及DBA人员的备份等互不影响。具体可以用下图说明：

 

2.1 实现MySQL主从读写分离的方案

（1）通过程序实现读写分离（性能和效率最佳，推荐）

PHP和Java程序都可以通过设置多个连接文件轻松地实现对数据库的读写分离，即当语句关键字为select时，就去连接读库的连接文件，若为update、insert、delete时，则连接写库的连接文件。

通过程序实现读写分离的缺点就是需要开发人员对程序进行改造，使其对下层透明，但这种方式更容易开发和实现，适合互联网业务场景。

（2）通过开源软件实现读写分离

MySQL-proxy、Amoda、Mycat、Altas等代理软件也可以实现读写分离功能，这些软件的稳定性和功能一般，不建议生产使用。绝大多数公司常用的还是应用端开发程序实现读写分离。

（3）大型门户独立开发DAL层综合软件

百度、阿里等大型门户都有开发牛人，会花大力气开发适合自己业务的读写分离、负载均衡、监控报警、自动扩容，自动收缩等一系列功能的DAL层软件。

 

3.1 MySQL主从复制原理介绍

MySQL的主从复制是一个异步的复制过程（虽然一般情况下感觉是实时的），数据将将从一个MySQL数据库（我们称之为Master）复制到另一个MySQL数据库（我们称之为Slave），在Master于Slave之间实现整个主从复制的过程是由三个线程参与完成的。其中有两个线程（SQL和IO线程）在Slave端，另外一个线程（I/O线程）在Master端。

要实现MySQL的主从复制，首先必须打开Master端的Binlog记录功能，否则就无法实现。因为整个复制过程实际上就是Slave从Master端获取BInlog日志，然后再在Slave上以相同顺序执行获取的binlog日志中记录的各种SQL操作。

要打开MySQL的BInlog记录功能，可通过在MySQL的配置文件my.cnf中的mysqld模块增加“log-bin”参数选项来实现，具体信息如下：

[mysqld]log-bin

3.2 MySQL主从复制原理过程详细描述

下面简单描述下MySQL Replication的复制原理过程。

1）在Slave服务器上执行start slave命令开启主从复制开关，主从复制开始进行。

2）此时，Slave服务器的I/O线程会通过在Master上己经授权的复制用户权限请求连接Master服务器，并请求从指定Binlog日志文件的指定位罝（日志文件名和位置就是在配罝主从复制服务时执行change master命令指定的）之后开始发送Binlog日志内容。

3）Master服务器接收到来自Slave服务器的I/O线程的请求后，其上负责复制的I/O线程会根据Slave服务器的I/O线程请求的信息分批读取指定Binlog日志文件指定位置之后的Binlog日志信息，然后返回给Slave端的I/O线程。返回的信息中除了Binlog日志内容外，还有在Master服务器端记录的新的Binlog文件名称以及在新的Binlog中的下一个 指定更新位置。

4）当Slave服务器的I/O线程获取到Master服务器上I/O线程发送的日志内容及日志文件及位置点后，会将Binlog日志内容依次写入到Slave端自身的Relay Log（即中继日志） 文件(MySQL-relay-bin.xxxxxx)的最末端，并将新的Binlog文件名和位置记录到master-info文件中，以便下一次读取Master端新Binlog日志时能够告诉Master服务器需要从新Binlog 日志的指定文件及位置开始请求新的Binlog日志内容。

5）Slave服务器端的SQL线程会实时地检测本地Relay Log中I/O线程新增加的日志内容，然后及时地把Relay Log文件中的内容解析成SQL语句，并在自身Slave服务器上按解析SQL语句的位置顺序执行应用这些SQL语句，并记录当前应用中继日志的文件名及位置点在relay-log.info中。

经过了上面的过程，就可以确保在Master端和Slave端执行了同样的SQL语句。当复制状态正常的情况下，Master端和Slave端的数据是完全一样的。当然，MySQL的复制机制也有一些特殊情况，具体请参考官方的说明，大多数情况下，大家不用担心。

 

下面针对MySQL主从复制原理的重点小结

主从复制是异步的逻辑的SQL语句级的复制复制时，主库有一个I/O线程，从库有两个线程，I/O和SQL线程。作为复制的所有MySQL节点的server-id都不能相同。binlog文件只记录对数据库有更改的SQL语句（来自数据库内容的变更），不记录任何查询（select，slow）语句。