MySQL拾遗-关于MySQL主从复制的数据同步延迟问题

行百里er

发布于 2020-12-03 16:13:09

8730

发布于 2020-12-03 16:13:09

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关于MySQL主从复制的原理及环境搭建，在我之前的文章中有述：

MySQL高可用之主从复制

这种主从复制环境在单机应用的时候没有问题，但是在实际的生产环境中，会存在复制延迟的问题。

查看从库同步状态

在从库中执行 show slave status\G：

mysql> show slave status\G
*************************** 1. row ***************************
               Slave_IO_State: Waiting for master to send event
                  Master_Host: 192.168.2.158
                  Master_User: root
                  Master_Port: 3306
                Connect_Retry: 60
              Master_Log_File: master-bin.000001
          Read_Master_Log_Pos: 2560
               Relay_Log_File: mysql-slave-node01-relay-bin.000002
                Relay_Log_Pos: 2292
        Relay_Master_Log_File: master-bin.000001
             Slave_IO_Running: Yes
            Slave_SQL_Running: Yes
              Replicate_Do_DB: 
          Replicate_Ignore_DB: 
           Replicate_Do_Table: 
       Replicate_Ignore_Table: 
      Replicate_Wild_Do_Table: 
  Replicate_Wild_Ignore_Table: 
                   Last_Errno: 0
                   Last_Error: 
                 Skip_Counter: 0
          Exec_Master_Log_Pos: 2560
              Relay_Log_Space: 2512
              Until_Condition: None
               Until_Log_File: 
                Until_Log_Pos: 0
           Master_SSL_Allowed: No
           Master_SSL_CA_File: 
           Master_SSL_CA_Path: 
              Master_SSL_Cert: 
            Master_SSL_Cipher: 
               Master_SSL_Key: 
        Seconds_Behind_Master: 0
Master_SSL_Verify_Server_Cert: No
                Last_IO_Errno: 0
                Last_IO_Error: 
               Last_SQL_Errno: 0
               Last_SQL_Error: 
  Replicate_Ignore_Server_Ids: 
             Master_Server_Id: 1
                  Master_UUID: c28a6a7f-2a61-11eb-91e9-000c2959176f
             Master_Info_File: /var/lib/mysql/master.info
                    SQL_Delay: 0
          SQL_Remaining_Delay: NULL
      Slave_SQL_Running_State: Slave has read all relay log; waiting for more updates
           Master_Retry_Count: 86400
                  Master_Bind: 
      Last_IO_Error_Timestamp: 
     Last_SQL_Error_Timestamp: 
               Master_SSL_Crl: 
           Master_SSL_Crlpath: 
           Retrieved_Gtid_Set: 
            Executed_Gtid_Set: 
                Auto_Position: 0
         Replicate_Rewrite_DB: 
                 Channel_Name: 
           Master_TLS_Version:

这里有几个比较重要的参数：

Master_Log_File slave中的IO线程正在读取的主服务器的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IO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线程已经读取和执行的位置
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 IO线程是否启动并成功的连接到主服务器上
Slave_SQL_Running SQL线程是否启动
Seconds_Behind_Master 从服务SQL线程和从服务器IO线程之间的时间差（秒）

值得一提的是Seconds_Behind_Master，这个参数直接就给出了当前从库延迟了多长时间。

那么这个值是如何计算的呢？

Master执行完成一个事务，写入binlog，这个时刻记为 T1 ；
Master传输binlog给Slave，Slave接收完binlog的时刻记为 T2 ；
Slave执行完这个事务的时刻记为 T3 ；

主从复制延迟就是同一个事务，在从库执行完成的时间和主库执行完成的时间之间的差值，也就是 T3 - T1。

SBM（Seconds Behind Master） 在进行计算的时候就是按照这样的方式，每个事务的binlog中都有一个时间字段，用于记录主库写入的时间，从库取出当前正在执行的事务的时间字段的值，计算它与当前系统时间的差值，得到SBM。

SBM时间差值产生的原因

通过SBM计算方式的分析，我们分析一下这个时间差产生的可能原因，以便于我们能在实际生产环境中解决问题。

大事务执行

比如主库的一个事务执行了N分钟，而binlog的写入必须要等待事务完成之后，才会传入从库，那么此时从库在开始执行的时候就已经延迟了N分钟了。

从库随机操作数据

主库的写操作是顺序写binlog，从库单线程去主库顺序读binlog，从库取到binlog之后在本地执行。

MySQL的主从复制都是单线程的操作，由于主库是顺序写，所以效率很高，而从库也是顺序读取主库的日志，此时的效率也是比较高的，但是当数据拉取回来之后变成了随机的操作，而不是顺序的，所以此时成本会提高。

从库同步时与查询线程发生锁抢占

从库在同步数据的同时，可能跟其他查询的线程发生锁抢占的情况，此时也会发生延时。

主库TPS高

当主库的TPS并发非常高的时候，产生的DDL数量超过了一个线程所能承受的范围的时候，那么也可能带来延迟。

网络问题

主从在进行binlog日志传输的时候，如果网络带宽也不是很好，那么网络延迟也可能造成数据同步延迟。

复制延迟问题解决方案

从sync_binlog参数配置下手

通过这个图我们可以看到，每个线程都有自己的binlog cache，但是共用同一份binlog文件。

其中的write，就是把日志写入到文件系统的page cache，并没有把数据持久化到磁盘，所以速度快。

fsync，才是将数据持久化到磁盘的操作。一般情况下，我们认为fsync才占用磁盘的IOPS。

而write和fsync的时机就是由参数sync_binlog来进行控制的。

sync_binlog=0：表示每次提交事务都只write，不fsync
sync_binlog=1：表示每次提交事务都执行fsync
sync_binlog=N：表示每次提交事务都write，但积累N个事务后才fsync

在大部分应用场景中，建议将此参数的值设置为1，因为这样的话能够保证数据的安全性。

但是如果出现主从复制的延迟问题，可以考虑将此值设置为100~1000中的某个数值，非常不建议设置为0，因为设置为0的时候没有办法控制丢失日志的数据量。

TIP：如果是对安全性要求比较高的业务系统，这个参数产生的意义就不是那么大了。

禁用salve上的binlog

直接禁用salve上的binlog，当从库的数据在做同步的时候，有可能从库的binlog也会进行记录，此时肯定也会消耗IO的资源，因此可以考虑将其关闭。

TIP：如果你搭建的集群是级联的模式的话，那么此时的binlog也会发送到另外一台从库里方便进行数据同步，此时这个配置项也不会起到太大的作用。

设置innodb_flush_log_at_trx_commit

innodb_flush_log_at_trx_commit是用来表示每一次的事务提交是否需要把日志都写入磁盘（都写入磁盘耗时）。

innodb_flush_log_at_trx_commit 一共有三个属性值：

=0 每次写到服务缓存，一秒钟刷写一次
=1 每次事务提交都刷写一次磁盘
=2 每次写到OS缓存，一秒钟刷写一次

一般情况下设置成2，这样就算MySQL的服务宕机了，写在OS缓存中的数据也会进行持久化。

从根本上解决

并行复制

并行复制是MySQL 5.6版本之后引入的：

并行复制就是在中间加了一个分发任务的环节，也就是说原来的SQL Thread变成了现在的Coordinator组件，当日志来了之后，Coordinator负责读取日志信息以及分发事务，真正的日志执行的过程是放在了worker线程上，由多个线程并行的去执行。

并行复制操作

查看并行的slave的线程的个数，默认是0，表示单线程：

show global variables like 'slave_parallel_workers';

根据实际情况设置开启多少线程：

set global slave_parallel_workers = 4;

设置并发复制的方式，默认是一个线程处理一个库，值为database：

show global variables like '%slave_parallel_type%';

设置slave_parallel_type属性值：

set global slave_parallel_type='logical_lock';

查看线程数

show full processlist;

MySQL 5.7的并行复制策略

MySQL 5.7版本优化了自己的并行复制策略，并且可以通过参数slave-parallel-type来控制并行复制的策略：

当配置的值为DATABASE的时候，则使用5.6版本的数据库级别的并行复制策略；
当配置的值为LOGICAL_CLOCK的时候，则使用MySQL 5.7全新的并行复制策略。

MySQL 5.7并行复制策略的思路是：

所有处于redo log prepare阶段的事务，都可以并行提交，原因是这些事务都已经经过了锁资源争用的阶段，都是没有冲突的。

反之，如果这些事务之间有冲突，则后来的事务会等待前面的事务释放锁之后才能执行，因此，这些事务就不会进入prepare阶段。

总结一下就是，一个组提交（group commit）的事务都是可以并行回放，因为这些事务都已进入到事务的prepare阶段，则说明事务之间没有任何冲突（否则就不可能提交）。

binlog_group_commit_sync_delay 表示延迟多少微秒后才调用 fsync;
binlog_group_commit_sync_no_delay_count 表示累积多少次以后才调用 fsync。

基于这样的处理机制，为了增加一组事务内的事务数量提高从库组提交时的并发量引入了binlog_group_commit_sync_delay=N 和binlog_group_commit_sync_no_delay_count=N参数，MySQL等待binlog_group_commit_sync_delay毫秒直到达到binlog_group_commit_sync_no_delay_count事务个数时，将进行一次组提交。

基于GTID的主从复制

之前搭建主从复制环境的时候，在Slave上执行：

change master to master_host='192.168.2.158',master_user='root',master_password='123456',master_port=3306,master_log_file='master-bin.000001',master_log_pos=154

这种写法限制我们必须知道具体的binlog是哪个文件，同时在文件的哪个位置开始复制，正常情况下也没有问题。

但是如果是一个主备主从集群，那么如果主机宕机，当从机开始工作的时候，那么备机就要同步从机的位置，此时位置可能跟主机的位置是不同的，因此在这种情况下，再去找位置就会比较麻烦，所以在5.6版本之后出来一个基于GTID的主从复制。

GTID(Global Transaction ID) 是对于一个已提交事务的编号，并且是一个全局唯一的编号。

GTID实际上是由UUID + TID组成的，其中UUID是MySQL实例的唯一标识，TID表示该实例上已经提交的事务数量，并且随着事务提交单调递增。

这种方式保证事务在集群中有唯一的ID，强化了主备一致及故障恢复能力。

配置基于GTID的集群环境

虚拟机环境与 MySQL高可用之主从复制中的集群环境一致。

三台MySQL实例配置文件修改：

192.168.2.158

[mysqld]
# binlog
log-bin=master-bin
log-slave-updates=true
binlog-format=ROW

# GTID
server-id=158
gtid_mode=on

# 强制GTID一致性，开启后对于特定create table不被支持
enforce_gtid_consistency=on

# 从库：禁止开启IO线程和SQL线程，防止破坏从库
skip_slave_start=1

192.168.2.159

# binlog
log-bin=master-bin
log-slave-updates=true
binlog-format=ROW

# GTID
server-id=159
gtid_mode=on

# 强制GTID一致性，开启后对于特定create table不被支持
enforce_gtid_consistency=on

# 从库：禁止开启IO线程和SQL线程，防止破坏从库
skip_slave_start=1

192.168.2.157

[mysqld]
# binlog
log-bin=master-bin
log-slave-updates=true
binlog-format=ROW

# GTID
server-id=157
gtid_mode=on

# 强制GTID一致性，开启后对于特定create table不被支持
enforce_gtid_consistency=on

# 从库：禁止开启IO线程和SQL线程，防止破坏从库
skip_slave_start=1

三台MySQL实例均重启。

在两个从库执行：

mysql> stop slave;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

mysql> change master to master_host='192.168.2.158',master_user='root',master_password='123456',master_auto_position=1;
Query OK, 0 rows affected, 2 warnings (0.01 sec)

关于master_auto_position

master_auto_position = 0，表示采用老的binlog复制
master_auto_position = 1，表示采用GTID复制

验证

在Master上执行：

mysql> show slave hosts;
+-----------+------+------+-----------+--------------------------------------+
| Server_id | Host | Port | Master_id | Slave_UUID                           |
+-----------+------+------+-----------+--------------------------------------+
|       157 |      | 3306 |       158 | c269d11a-2a61-11eb-bf0d-000c29599fb3 |
|       159 |      | 3306 |       158 | c2cba590-2a61-11eb-ac0e-000c2900ba99 |
+-----------+------+------+-----------+--------------------------------------+
2 rows in set (0.00 sec)

可以看到，有两个从节点的MySQL实例。

在从节点上，show slave status\G