MySQL中的半同步复制

MySQL当前存在的三种复制模式有:异步模式、半同步模式和组复制模式。注意:MySQL复制模式没有“同步复制”这一项的,文章中只是为了读者方便理解半同步复制的概念才介绍了同步复制概念https://dev.mysql.com/doc/refman/8.0/en/replication-semisync.html

从MySQL5.5开始,MySQL以插件的形式支持半同步复制。

1. 异步复制(Asynchronous replication)

MySQL默认的复制即是异步的,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上,如果此时,强行将从提升为主,可能导致新主上的数据不完整。

异步复制是MySQL最早的也是当前使用最多的复制模式,异步复制提供了一种简单的主-从复制方法,包含一个主库(master)和备库(一个,或者多个) 之间,主库执行并提交了事务,在这之后(因此才称之为异步),这些事务才在从库上重新执行一遍(基于statement)或者变更数据内容(基于 row),主库不检测其从库上的同步情况。在服务器负载高、服务压力大的情况下主从产生延迟一直是其诟病。工作流程简图如下:

而同步复制(Fully synchronous replication,MySQL中没有此复制概念)指当主库执行完一个事务,所有的从库都执行了该事务才返回给客户端。因为需要等待所有从库执行完该事务才能返回,所以全同步复制的性能必然会收到严重的影响。

2. 半同步复制(Semisynchronous replication)

介于异步复制和全同步复制之间,主库在执行完客户端提交的事务后不是立刻返回给客户端,而是等待至少一个从库接收到并写到relay log中才返回给客户端。相对于异步复制,半同步复制提高了数据的安全性,同时它也造成了一定程度的延迟,这个延迟最少是一个TCP/IP往返的时间。所以,半同步复制最好在低延时的网络中使用。

MySQL5.5 的版本在异步同步的基础之上,以插件的形式实现了一个变种的同步方案,称之为半同步复制(semi-sync replication)。这个插件在原生的异步复制上,添加了一个同步的过程:当从库接收到了主库的变更(即事务)时,会通知主库。主库上的操作有两种:接收到这个通知以后才去commit事务接受到之后释放session。这两种方式是由主库上的具体配置决定的。当主库收不到从库的变更通知超时时,由半同步复制自动切换到异步同步,这样就极大了保证了数据的一致性(至少一个从库),但是在性能上有所下降,特别是在网络不稳定的情况下,半同步和同步之间来回切换,对正常的业务是有影响的。其工作流程简图如下:

3、Group Replication(组复制)

不论是异步复制还是半同步复制,都是一个主下面一个从或是多个从的模式,在高并发下高负载下,都存在延迟情况,此时如果主节点出现异常,那么就会出现数据不 一致的情况,数据可能会丢,在金融级数据库中是不能容忍的。在这种情况下,急需出现一种模式来解决这些问题。在MySQL5.7.17的版本中,带着这些期待,新的复制模式“组复制“由此产生并GA了。

组复制的工作流程图如下:

组复制的工作原理

MySQL组复制是一个MySQL插件,它建立在现有的MySQL复制基础结构上,利用了二进制日志,基于行的日志记录和全局事务标识符等功能。它集成了当前的MySQL框架,如性能模式、插件和服务基础设施等。

组复制(Group Replication)基于分布式一致性算法(Paxos协议的变体)实现,一个组允许部分节点挂掉,只要保证绝大多数节点仍然存活并且之间的通讯是没有问题的,那么这个组对外仍然能够提供服务,它是一种被使用在容错系统中的技术。Group Replication(复制组)是由能够相互通信的多个服务器(节点)组成的。在通信层,Group replication实现了一系列的机制:比如原子消息(atomic message delivery)全序化消息(totalordering of messages)。这些原子化、抽象化的机制,为实现更先进的数据库复制方案提供了强有力的支持。

MySQL Group Replication正是基于这些技术和概念,实现了一种多主全更新的复制协议。简而言之,一个Group Replication就是一组节点,每个节点都可以独立执行事务,而读写事务则会在于group内的其他节点进行协调之后再commit。因此,当一个事务准备提交时,会自动在group内进行原子性的广播,告知其他节点变更了什么内容/执行了什么事务。这种原子广播的方式,使得这个事务在每一个节点上都保持着同样顺序。这意味着每一个节点都以同样的顺序,接收到了同样的事务日志,所以每一个节点以同样的顺序重演了这些事务日志,最终整个group保持了完全一致的状态。然而,不同的节点上执行的事务之间有可能存在资源争用。这种现象容易出现在两个不同的并发事务上。假设在不同的节点上有两个并发事务,更新了同一行数据,那么就会发生资源争用。面对这种情况,Group Replication判定先提交的事务为有效事务,会在整个group里面重放,后提交的事务会直接中断,或者回滚,最后丢弃掉。因此,这也是一个无共享的复制方案,每一个节点都保存了完整的数据副本。

从其工作的原理可以看出,Group Replication基于Paxos协议的一致性算法校验事务执行是否有冲突,然后顺序执行事务,达到最终的数据一致性,也就意味着部分节点可以存在延迟。可以设置多主同时写入和单主写入,通过设置 group_replication_single_primary_mode 来进行控制是多主还是单主,官方推荐单主写入,允许延迟,但延迟过大,则会触发限流规则(可配置的),整个集群会变的很慢,性能大打折扣。

更多组复制: http://www.sohu.com/a/124913450_354963

半同步复制的潜在问题

客户端事务在存储引擎层提交后,在得到从库确认的过程中,主库宕机了,此时,可能的情况有两种:

1. 事务还没发送到从库上

此时,客户端会收到事务提交失败的信息,客户端会重新提交该事务到新的主上,当宕机的主库重新启动后,以从库的身份重新加入到该主从结构中,会发现,该事务在从库中被提交了两次,一次是之前作为主的时候,一次是被新主同步过来的。

2. 事务已经发送到从库上

此时,从库已经收到并应用了该事务,但是客户端仍然会收到事务提交失败的信息,重新提交该事务到新的主上。

无数据丢失的半同步复制

针对上述潜在问题,MySQL 5.7引入了一种新的半同步方案:Loss-Less半同步复制。

针对上面这个图,“Waiting Slave dump”被调整到“Storage Commit”之前。

当然,之前的半同步方案同样支持,MySQL 5.7.2引入了一个新的参数进行控制-rpl_semi_sync_master_wait_point

rpl_semi_sync_master_wait_point有两种取值

AFTER_SYNC

这个即新的半同步方案,Waiting Slave dump在Storage Commit之前。

AFTER_COMMIT

老的半同步方案,如图所示。

 

三种复制方案的区别

异步复制

MySQL复制默认是异步复制,Master将事件写入binlog,提交事务,自身并不知道slave是否接收是否处理;

缺点:不能保证所有事务都被所有slave接收。

同步复制(MySQL中不存在此模式)

Master提交事务,直到事务在所有slave都已提交,才会返回客户端事务执行完毕信息;

缺点:完成一个事务可能造成延迟。

半同步复制

当Master上开启半同步复制功能时,至少有一个slave开启其功能。当Master向slave提交事务,且事务已写入relay-log中并刷新到磁盘上,slave才会告知Master已收到;若Master提交事务受到阻塞,出现等待超时,在一定时间内Master 没被告知已收到,此时Master自动转换为异步复制机制

注:半同步复制功能要在Master和slave上开启才会起作用,只开启一边,依然是异步复制。