MySQL 主从同步延迟的原因及解决办法
hao_yunfeng 2018-09-04 23:31:29 
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分类专栏： mysql
Mysql主从基本原理，主要形式以及主从同步延迟原理 (读写分离)导致主库从库数据不一致问题的及解决方案
一、主从数据库的区别
从数据库(Slave)是主数据库的备份，当主数据库(Master)变化时从数据库要更新，这些数据库软件可以设计更新周期。这是提高信息安全的手段。主从数据库服务器不在一个地理位置上，当发生意外时数据库可以保存。
(1) 主从分工
其中Master负责写操作的负载，也就是说一切写的操作都在Master上进行，而读的操作则分摊到Slave上进行。这样一来的可以大大提高读取的效率。在一般的互联网应用中，经过一些数据调查得出结论，读/写的比例大概在 10：1左右 ，也就是说大量的数据操作是集中在读的操作，这也就是为什么我们会有多个Slave的原因。但是为什么要分离读和写呢？熟悉DB的研发人员都知道，写操作涉及到锁的问题，不管是行锁还是表锁还是块锁，都是比较降低系统执行效率的事情。我们这样的分离是把写操作集中在一个节点上，而读操作其其他的N个节点上进行，从另一个方面有效的提高了读的效率，保证了系统的高可用性。
(2) 基本过程
1)、Mysql的主从同步就是当master（主库）发生数据变化的时候，会实时同步到slave（从库）。
2)、主从复制可以水平扩展数据库的负载能力，容错，高可用，数据备份。
3)、不管是delete、update、insert，还是创建函数、存储过程，都是在master上，当master有操作的时候，slave会快速的接受到这些操作，从而做同步。
(3) 用途和条件
1)、mysql主从复制用途
●实时灾备，用于故障切换
●读写分离，提供查询服务
●备份，避免影响业务
2)、主从部署必要条件：
●主库开启binlog日志（设置log-bin参数）
●主从server-id不同
●从库服务器能连通主库
二、主从同步的粒度、原理和形式：
(1)、 三种主要实现粒度
详细的主从同步主要有三种形式：statement、row、mixed
1)、statement: 会将对数据库操作的sql语句写道binlog中
2)、row: 会将每一条数据的变化写道binlog中。
3)、mixed: statement与row的混合。Mysql决定何时写statement格式的binlog, 何时写row格式的binlog。
(2)、主要的实现原理、具体操作、示意图
1)、在master机器上的操作：
当master上的数据发生变化时，该事件变化会按照顺序写入bin-log中。当slave链接到master的时候，master机器会为slave开启binlog dump线程。当master的binlog发生变化的时候，bin-log dump线程会通知slave，并将相应的binlog内容发送给slave。
2)、在slave机器上操作：
当主从同步开启的时候，slave上会创建两个线程：I\O线程。该线程连接到master机器，master机器上的binlog dump 线程会将binlog的内容发送给该I\O线程。该I/O线程接收到binlog内容后，再将内容写入到本地的relay log；sql线程。该线程读取到I/O线程写入的ralay log。并且根据relay log。并且根据relay log 的内容对slave数据库做相应的操作。
3)、MySQL主从复制原理图如下:
从库生成两个线程，一个I/O线程，一个SQL线程；
i/o线程去请求主库 的binlog，并将得到的binlog日志写到relay log（中继日志） 文件中；
主库会生成一个 log dump 线程，用来给从库 i/o线程传binlog；
SQL 线程，会读取relay log文件中的日志，并解析成具体操作，来实现主从的操作一致，而最终数据一致；
(2)、主从形式
mysql主从复制 灵活
● 一主一从
● 主主复制
● 一主多从---扩展系统读取的性能，因为读是在从库读取的；
● 多主一从---5.7开始支持
● 联级复制---
三、主从同步的延迟等问题、原因及解决方案：
(1)、mysql数据库从库同步的延迟问题
1）相关参数：
首先在服务器上执行show slave satus;可以看到很多同步的参数：
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 ● show slave status显示参数Seconds_Behind_Master不为0，这个数值可能会很大 ● 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 ● 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
(2)、MySql数据库从库同步的延迟问题
1)、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。
2)、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。
(3)、MySql数据库从库同步的延迟解决方案
1)、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。
2)、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。
3)、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
4)、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
5)、同步参数调整主库是写，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 oMySQL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 ctimels -lu filename 列出文件的 atimels -l filename 列出文件的 mtimestat filename 列出atime，mtime，ctimeatime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
(4)、MySql数据库从库同步其他问题及解决方案
1)、mysql主从复制存在的问题： ● 主库宕机后，数据可能丢失 ● 从库只有一个sql Thread，主库写压力大，复制很可能延时2)、解决方法： ● 半同步复制---解决数据丢失的问题 ● 并行复制----解决从库复制延迟的问题
3)、半同步复制mysql semi-sync（半同步复制）半同步复制： ● 5.5集成到mysql，以插件的形式存在，需要单独安装 ● 确保事务提交后binlog至少传输到一个从库 ● 不保证从库应用完这个事务的binlog ● 性能有一定的降低，响应时间会更长 ● 网络异常或从库宕机，卡主主库，直到超时或从库恢复4)、主从复制--异步复制原理、半同步复制和并行复制原理比较
a、异步复制原理：
b、半同步复制原理：
事务在主库写完binlog后需要从库返回一个已接受，才放回给客户端；5.5集成到mysql，以插件的形式存在，需要单独安装确保事务提交后binlog至少传输到一个从库不保证从库应用完成这个事务的binlog性能有一定的降低网络异常或从库宕机，卡主库，直到超时或从库恢复
c、并行复制mysql并行复制 ● 社区版5.6中新增 ● 并行是指从库多线程apply binlog ● 库级别并行应用binlog，同一个库数据更改还是串行的(5.7版并行复制基于事务组)设置set global slave_parallel_workers=10;设置sql线程数为10
原理：从库多线程apply binlog在社区5.6中新增库级别并行应用binlog，同一个库数据更改还是串行的5.7版本并行复制基于事务组
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吉厨:意思是随机磁盘访问，你懂的，非常慢，因为要寻道。顺序访问，不用每次都寻道，所以非常快1 年前回复
码农
无形myself:DML和DDL的IO操作是随即的，不是顺序的 请问这句话具体什么意思？？1 年前回复-
zhen24回复:比如说数据之前是存在A,E等页等,现在需要修改其中一些字段或者表结构就需要在磁盘找到对应的磁道,扇区等,然而磁盘的寻道是最花费时间的,所以IO操作是随机的.8 月前回复
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zhen24 回复 无形myself: 比如说数据之前是存在A,E等页等,现在需要修改其中一些字段或者表结构就需要在磁盘找到对应的磁道,扇区等,然而磁盘的寻道是最花费时间的,所以IO操作是随机的.
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