MySQL 主从复制及其架构

bco

　　1，简介
　　MYSQL主从同步是目前使用比较广泛的数据库架构，技术比较成熟，配置也不复杂，特别是对于负载比较大的网站，主从同步能够有效缓解数据库读写的压力。
　　2，MySQL主从同步机制
　　MYSQL主从同步是在MySQL主从复制(Master-Slave Replication)基础上实现的，通过设置在Master MySQL上的binlog(使其处于打开状态)，Slave MySQL上通过一个I/O线程从Master MySQL上读取binlog，然后传输到Slave MySQL的中继日志中，然后Slave MySQL的SQL线程从中继日志中读取中继日志，然后应用到Slave MySQL的数据库中。这样实现了主从数据同步功能。
　　3，MySQL 主从同步原理图

　　4，MySQL主从同步作用
　　4.1，可以作为一种备份机制，相当于热备份
　　4.2，可以用来做读写分离，均衡数据库负载
　　5， MySQL主从同步的多种模式
　　5.1，一主一从

　　5.2，一主多从

　　5.3，多级主从（级联同步）

　　5.4，双主

　　5.5，多主一从（5.7之后开始支持）

　　5.6，循环复制

　　6，MySQL主从同步的具体实现步骤
　　6.1，准备工作
　　a，主从数据库版本一致，建议版本5.5以上
　　b，主从数据库数据一致
　　6.2，主数据库master修改(打开bin-log并设置server-id)
　　vim   /etc/my.cnf

　　6.3，重启mysql，创建用于同步的账户

　　6.4，查询master的状态

　　7，接下来，我们配置从库
　　7.1，修改从库的配置文件(如果从库没有备份或者再给从库配置从库的话，从库可以不用开启bin-log)
　　vim  /etc/my.cnf

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　　7.2，执行同步的命令

　　7.3，查看从库状态

　　8，测试主从同步是否配置成功
　　在主库上创建一个数据库，创建一张表然后添加几条数据，查看从库上是否同步了
　　主库：

　　从库：

　　9，下面讲下主从同步，从库延迟的问题
　　在从服务器上执行show slave status;可以查看到很多同步的参数，我们需要特别注意的参数如下：
　　Master_Log_File：                      SLAVE中的I/O线程当前正在读取的主服务器二进制日志文件的名称
　　Read_Master_Log_Pos：        在当前的主服务器二进制日志中，SLAVE中的I/O线程已经读取的位置
　　Relay_Log_File：                        SQL线程当前正在读取和执行的中继日志文件的名称
　　Relay_Log_Pos：                        在当前的中继日志中，SQL线程已读取和执行的位置
　　Relay_Master_Log_File：      由SQL线程执行的包含多数近期事件的主服务器二进制日志文件的名称
　　Slave_IO_Running：                 I/O线程是否被启动并成功地连接到主服务器上
　　Slave_SQL_Running：              SQL线程是否被启动
　　Seconds_Behind_Master：     从属服务器SQL线程和从属服务器I/O线程之间的时间差距，单位以秒计。
　　从库同步延迟情况出现的
　　9.1，show slave status显示参数Seconds_Behind_Master不为0，这个数值可能会很大
　　9.2，show slave status显示参数Relay_Master_Log_File和Master_Log_File显示bin-log的编号相差很大，说明bin-log在从库上没有及时同步，所以近期执行的bin-log和当前IO线程所读的bin-log相差很大
　　9.3，MySQL的从库数据目录下存在大量mysql-relay-log日志，该日志同步完成之后就会被系统自动删除，存在大量日志，说明主从同步延迟很厉害
　　a、MySQL数据库主从同步延迟原理
　　mysql主从同步原理：
　　主库针对写操作，顺序写binlog，从库单线程去主库顺序读”写操作的binlog”，从库取到binlog在本地原样执行（随机写），来保证主从数据逻辑上一致。
　　mysql的主从复制都是单线程的操作，主库对所有DDL和DML产生binlog，binlog是顺序写，所以效率很高，slave的Slave_IO_Running线程到主库取日志，效率比较高，下一步，问题来了，slave的Slave_SQL_Running线程将主库的DDL和DML操作在slave实施。DML和DDL的IO操作是随即的，不是顺序的，成本高很多，还可能可slave上的其他查询产生lock争用，由于Slave_SQL_Running也是单线程的，所以一个DDL卡主了，需要执行10分钟，那么所有之后的DDL会等待这个DDL执行完才会继续执行，这就导致了延时。
　　有朋友会问：“主库上那个相同的DDL也需要执行10分，为什么slave会延时？”，答案是master可以并发，Slave_SQL_Running线程却不可以。
　　b、 MySQL数据库主从同步延迟是怎么产生的？
　　当主库的TPS并发较高时，产生的DDL数量超过slave一个sql线程所能承受的范围，那么延时就产生了，当然还有就是可能与slave的大型query语句产生了锁等待。
　　首要原因：数据库在业务上读写压力太大，CPU计算负荷大，网卡负荷大，硬盘随机IO太高
　　次要原因：读写binlog带来的性能影响，网络传输延迟。
　　c、 MySQL数据库主从同步延迟解决方案。
　　架构方面
　　1.业务的持久化层的实现采用分库架构，mysql服务可平行扩展，分散压力。
　　2.单个库读写分离，一主多从，主写从读，分散压力。这样从库压力比主库高，保护主库。
　　3.服务的基础架构在业务和mysql之间加入memcache或者Redis的cache层。降低mysql的读压力。
　　4.不同业务的mysql物理上放在不同机器，分散压力。
　　5.使用比主库更好的硬件设备作为slave
　　总结，mysql压力小，延迟自然会变小。
　　硬件方面
　　1.采用好服务器，比如4u比2u性能明显好，2u比1u性能明显好。
　　2.存储用ssd或者盘阵或者san，提升随机写的性能。
　　3.主从间保证处在同一个交换机下面，并且是万兆环境。
　　总结，硬件强劲，延迟自然会变小。一句话，缩小延迟的解决方案就是花钱和花时间。
　　mysql主从同步加速
　　1、sync_binlog在slave端设置为0
　　2、–logs-slave-updates 从服务器从主服务器接收到的更新不记入它的二进制日志。
　　3、直接禁用slave端的binlog
　　4、slave端，如果使用的存储引擎是innodb，innodb_flush_log_at_trx_commit =2
　　从文件系统本身属性角度优化
　　master端
　　修改linux、Unix文件系统中文件的etime属性， 由于每当读文件时OS都会将读取操作发生的时间回写到磁盘上，对于读操作频繁的数据库文件来说这是没必要的，只会增加磁盘系统的负担影响I/O性能。可以通过设置文件系统的mount属性，组织操作系统写atime信息，在Linux上的操作为：
　　打开/etc/fstab，加上noatime参数
　　/dev/sdb1 /data reiserfs noatime 1 2
　　然后重新mount文件系统
　　#mount -oremount /data
　　PS：
　　主库是写，对数据安全性较高，比如sync_binlog=1，innodb_flush_log_at_trx_commit = 1 之类的设置是需要的
　　而slave则不需要这么高的数据安全，完全可以讲sync_binlog设置为0或者关闭binlog，innodb_flushlog也可以设置为0来提高sql的执行效率
　　1、sync_binlog=1 o
　　MySQL提供一个sync_binlog参数来控制数据库的binlog刷到磁盘上去。
　　默认，sync_binlog=0，表示MySQL不控制binlog的刷新，由文件系统自己控制它的缓存的刷新。这时候的性能是最好的，但是风险也是最大的。一旦系统Crash，在binlog_cache中的所有binlog信息都会被丢失。
　　如果sync_binlog>0，表示每sync_binlog次事务提交，MySQL调用文件系统的刷新操作将缓存刷下去。最安全的就是sync_binlog=1了，表示每次事务提交，MySQL都会把binlog刷下去，是最安全但是性能损耗最大的设置。这样的话，在数据库所在的主机操作系统损坏或者突然掉电的情况下，系统才有可能丢失1个事务的数据。
　　但是binlog虽然是顺序IO，但是设置sync_binlog=1，多个事务同时提交，同样很大的影响MySQL和IO性能。
　　虽然可以通过group commit的补丁缓解，但是刷新的频率过高对IO的影响也非常大。对于高并发事务的系统来说，
　　“sync_binlog”设置为0和设置为1的系统写入性能差距可能高达5倍甚至更多。
　　所以很多MySQL DBA设置的sync_binlog并不是最安全的1，而是2或者是0。这样牺牲一定的一致性，可以获得更高的并发和性能。
　　默认情况下，并不是每次写入时都将binlog与硬盘同步。因此如果操作系统或机器(不仅仅是MySQL服务器)崩溃，有可能binlog中最后的语句丢失了。要想防止这种情况，你可以使用sync_binlog全局变量(1是最安全的值，但也是最慢的)，使binlog在每N次binlog写入后与硬盘同步。即使sync_binlog设置为1,出现崩溃时，也有可能表内容和binlog内容之间存在不一致性。
　　2、innodb_flush_log_at_trx_commit （这个很管用）
　　抱怨Innodb比MyISAM慢 100倍？那么你大概是忘了调整这个值。默认值1的意思是每一次事务提交或事务外的指令都需要把日志写入（flush）硬盘，这是很费时的。特别是使用电池供电缓存（Battery backed up cache）时。设成2对于很多运用，特别是从MyISAM表转过来的是可以的，它的意思是不写入硬盘而是写入系统缓存。
　　日志仍然会每秒flush到硬 盘，所以你一般不会丢失超过1-2秒的更新。设成0会更快一点，但安全方面比较差，即使MySQL挂了也可能会丢失事务的数据。而值2只会在整个操作系统 挂了时才可能丢数据。
　　3、ls(1) 命令可用来列出文件的 atime、ctime 和 mtime。
　　atime 文件的access time 在读取文件或者执行文件时更改的
　　ctime 文件的create time 在写入文件，更改所有者，权限或链接设置时随inode的内容更改而更改
　　mtime 文件的modified time 在写入文件时随文件内容的更改而更改
　　ls -lc filename 列出文件的 ctime
　　ls -lu filename 列出文件的 atime
　　ls -l filename 列出文件的 mtime
　　stat filename 列出atime，mtime，ctime
　　atime不一定在访问文件之后被修改
　　因为：使用ext3文件系统的时候，如果在mount的时候使用了noatime参数那么就不会更新atime信息。
　　这三个time stamp都放在 inode 中.如果mtime,atime 修改,inode 就一定会改, 既然 inode 改了,那ctime也就跟着改了.
　　之所以在 mount option 中使用 noatime, 就是不想file system 做太多的修改, 而改善读取效能
　　10，拓展阅读
　　MySQL日志格式binlog_format
　　http://blog.csdn.net/mycwq/article/details/17136997