揭秘 MySQL 的主从同步实现方案

关于 MySQL 主从复制主要同步的是 binlog 日志，涉及到三个线程，一个运行在主节点（log dump thread），其余两个(I/O thread, SQL thread)运行在从节点，如下图所示:

1、如何实现主从一致

（1）主节点 binary log dump 线程

当从节点连接主节点时，主节点会创建一个 log dump 线程，用于发送 binlog 的内容。在读取 binlog 中的操作时，此线程会对主节点上的 binlog 加锁，当读取完成，在发送给从节点之前，锁会被释放。

（2）从节点 I/O 线程

当从节点上执行start slave命令之后，从节点会创建一个 I/O 线程用来连接主节点，请求主库中更新的 binlog。I/O 线程接收到主节点 binlog dump 进程发来的更新之后，保存在本地 relay-log（中继日志）中。

（3）从节点 SQL 线程

SQL 线程负责读取 relay log 中的内容，解析成具体的操作并执行，最终保证主从数据的一致性。

2、一主多从同步？

对于每一个主从连接，都需要三个进程来完成。当主节点有多个从节点时，主节点会为每一个当前连接的从节点建一个 binlog dump 进程，而每个从节点都有自己的 I/O 进程，SQL 进程。

从节点用两个线程将从主库拉取更新和执行分成独立的任务，这样在执行同步数据任务的时候，不会降低读操作的性能。比如，如果从节点没有运行，此时 I/O 进程可以很快从主节点获取更新，尽管 SQL 进程还没有执行。

如果在 SQL 进程执行之前从节点服务停止，至少 I/O 进程已经从主节点拉取到了最新的变更并且保存在本地 relay 日志中，当服务再次起来之后，就可以完成数据的同步。

3、主从复制的基本过程

（1）从节点上的 I/O 进程连接主节点，并请求从指定日志文件的指定位置（或者从最开始的日志）之后的日志内容；

（2）主节点接收到来自从节点的 I/O 请求后，通过负责复制的 I/O 进程根据请求信息读取指定日志指定位置之后的日志信息，返回给从节点。返回信息中除了日志所包含的信息之外，还包括本次返回的信息的 binlog file 的以及 binlog position；

（3）从节点的 I/O 进程接收到内容后，将接收到的日志内容更新到本机的 relay log 中，并将读取到的 binlog 文件名和位置保存到 master-info 文件中，以便在下一次读取的时候能够清楚的告诉 Master“我需要从某个 binlog 的哪个位置开始往后的日志内容，请发给我”；

（4）Slave 的 SQL 线程检测到 relay-log 中新增加了内容后，会将 relay-log 的内容解析成在主节点上实际执行过的操作，并在本数据库中执行。

4、MySQL 主从复制模式

MySQL 主从复制默认是异步的模式。MySQL 增删改操作会全部记录在 binlog 中，当 slave 节点连接 master 时，会主动从 master 处获取最新的 bin log 文件。并把 bin log 中的 sql relay。

（1）异步模式（mysql async-mode）

原理：客户端提交 COMMIT 之后主库，不需要等从库返回任何结果，而是直接将结果返回给客户端，这样做的好处是不会影响主库写的效率，但可能会存在主库宕机(就凉了)，而 Binlog 还没有同步到从库的情况，也就是此时的主库和从库数据不一致。

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这时候从从库中选择一个作为新主，那么新主则可能缺少原来主服务器中已提交的事务。所以，这种复制模式下的数据一致性是最弱的。

（2）半同步模式(mysql semi-sync)

原理:在客户端提交 COMMIT 之后不直接将结果返回给客户端，而是等待至少有一个从库接收到了 Binlog，并且写入到中继日志中，再返回给客户端。

这样做的好处就是提高了数据的一致性，当然相比于异步复制来说，至少多增加了一个网络连接的延迟，降低了主库写的效率。MySql5.7 支持设置应答从库的个数，保证 N 个从库同步完成后进行返回。

半同步模式不是 mysql 内置的，从 mysql 5.5 开始集成，需要 master 和 slave 安装插件开启半同步模式。

（3）全同步模式

全同步模式是指主节点和从节点全部执行了 commit 并确认才会向客户端返回成功。

作者：架构精进之路，十年研发风雨路，大厂架构师，CSDN 博客专家，专注架构技术沉淀学习及分享，职业与认知升级，坚持分享接地气儿的干货文章，期待与你一起成长

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