【MySQL 主從同步延遲的原因及解決辦法】

Mysql主從基本原理，主要形式以及主從同步延遲原理 (讀寫分離)導致主庫從庫數據不一致問題的及解決方案

一、主從資料庫的區別

從資料庫(Slave)是主資料庫的備份，當主資料庫(Master)變化時從資料庫要更新，這些資料庫軟體可以設計更新周期。這是提高信息安全的手段。主從資料庫伺服器不在一個地理位置上，當發生意外時資料庫可以保存。

(1) 主從分工

其中Master負責寫操作的負載，也就是說一切寫的操作都在Master上進行，而讀的操作則分攤到Slave上進行。這樣一來的可以大大提高讀取的效率。在一般的互聯網應用中，經過一些數據調查得出結論，讀/寫的比例大概在 10：1左右 ，也就是說大量的數據操作是集中在讀的操作，這也就是為什麼我們會有多個Slave的原因。但是為什麼要分離讀和寫呢？熟悉DB的研發人員都知道，寫操作涉及到鎖的問題，不管是行鎖還是表鎖還是塊鎖，都是比較降低系統執行效率的事情。我們這樣的分離是把寫操作集中在一個節點上，而讀操作其其他的N個節點上進行，從另一個方面有效的提高了讀的效率，保證了系統的高可用性。

(2) 基本過程
1)、Mysql的主從同步就是當master（主庫）發生數據變化的時候，會實時同步到slave（從庫）。
2)、主從複製可以水平擴展資料庫的負載能力，容錯，高可用，數據備份。

3)、不管是delete、update、insert，還是創建函數、存儲過程，都是在master上，當master有操作的時候，slave會快速的接受到這些操作，從而做同步。

(3) 用途和條件
1)、mysql主從複製用途
  ●實時災備，用於故障切換
  ●讀寫分離，提供查詢服務
  ●備份，避免影響業務
2)、主從部署必要條件：
  ●主庫開啟binlog日誌（設置log-bin參數）
  ●主從server-id不同
  ●從庫伺服器能連通主庫

二、主從同步的粒度、原理和形式：

(1)、 三種主要實現粒度
詳細的主從同步主要有三種形式：statement、row、mixed
　1)、statement: 會將對資料庫操作的sql語句寫道binlog中
　2)、row: 會將每一條數據的變化寫道binlog中。
   3)、mixed: statement與row的混合。Mysql決定何時寫statement格式的binlog, 何時寫row格式的binlog。

(2)、主要的實現原理、具體操作、示意圖

1)、在master機器上的操作：
　  當master上的數據發生變化時，該事件變化會按照順序寫入bin-log中。當slave鏈接到master的時候，master機器會為slave開啟binlog dump線程。當master的binlog發生變化的時候，bin-log dump線程會通知slave，並將相應的binlog內容發送給slave。
2)、在slave機器上操作：

　  當主從同步開啟的時候，slave上會創建兩個線程：I\O線程。該線程連接到master機器，master機器上的binlog dump 線程會將binlog的內容發送給該I\O線程。該I/O線程接收到binlog內容後，再將內容寫入到本地的relay log；sql線程。該線程讀取到I/O線程寫入的ralay log。並且根據relay log。並且根據relay log 的內容對slave資料庫做相應的操作。

3)、MySQL主從複製原理圖如下:

從庫生成兩個線程，一個I/O線程，一個SQL線程；
i/o線程去請求主庫 的binlog，並將得到的binlog日誌寫到relay log（中繼日誌） 文件中；
主庫會生成一個 log dump 線程，用來給從庫 i/o線程傳binlog；
SQL 線程，會讀取relay log文件中的日誌，並解析成具體操作，來實現主從的操作一致，而最終數據一致；

(2)、主從形式

mysql主從複製 靈活
  ● 一主一從
  ● 主主複製
  ● 一主多從---擴展系統讀取的性能，因為讀是在從庫讀取的；
  ● 多主一從---5.7開始支持

  ● 聯級複製---

三、主從同步的延遲等問題、原因及解決方案：

(1)、mysql資料庫從庫同步的延遲問題

　 1）相關參數：

首先在伺服器上執行show slave satus;可以看到很多同步的參數：　

Master_Log_File：                      SLAVE中的I/O線程當前正在讀取的主伺服器二進位日誌文件的名稱
Read_Master_Log_Pos：        在當前的主伺服器二進位日誌中，SLAVE中的I/O線程已經讀取的位置
Relay_Log_File：                        SQL線程當前正在讀取和執行的中繼日誌文件的名稱
Relay_Log_Pos：                        在當前的中繼日誌中，SQL線程已讀取和執行的位置
Relay_Master_Log_File：      由SQL線程執行的包含多數近期事件的主伺服器二進位日誌文件的名稱
Slave_IO_Running：                 I/O線程是否被啟動併成功地連接到主伺服器上
Slave_SQL_Running：              SQL線程是否被啟動
Seconds_Behind_Master：     從屬伺服器SQL線程和從屬伺服器I/O線程之間的時間差距，單位以秒計。

從庫同步延遲情況出現的
● show slave status顯示參數Seconds_Behind_Master不為0，這個數值可能會很大
● show slave status顯示參數Relay_Master_Log_File和Master_Log_File顯示bin-log的編號相差很大，說明bin-log在從庫上沒有及時同步，所以近期執行的bin-log和當前IO線程所讀的bin-log相差很大
● mysql的從庫數據目錄下存在大量mysql-relay-log日誌，該日誌同步完成之後就會被系統自動刪除，存在大量日誌，說明主從同步延遲很厲害

(2)、MySql資料庫從庫同步的延遲問題

1)、MySQL資料庫主從同步延遲原理mysql主從同步原理：主庫針對寫操作，順序寫binlog，從庫單線程去主庫順序讀”寫操作的binlog”，從庫取到binlog在本地原樣執行（隨機寫），來保證主從數據邏輯上一致。mysql的主從複製都是單線程的操作，主庫對所有DDL和DML產生binlog，binlog是順序寫，所以效率很高，slave的Slave_IO_Running線程到主庫取日誌，效率比較高，下一步，問題來了，slave的Slave_SQL_Running線程將主庫的DDL和DML操作在slave實施。DML和DDL的IO操作是隨即的，不是順序的，成本高很多，還可能可slave上的其他查詢產生lock爭用，由於Slave_SQL_Running也是單線程的，所以一個DDL卡主了，需要執行10分鐘，那麼所有之後的DDL會等待這個DDL執行完才會繼續執行，這就導致了延時。有朋友會問：“主庫上那個相同的DDL也需要執行10分，為什麼slave會延時？”，答案是master可以併發，Slave_SQL_Running線程卻不可以。

2)、MySQL資料庫主從同步延遲是怎麼產生的？當主庫的TPS併發較高時，產生的DDL數量超過slave一個sql線程所能承受的範圍，那麼延時就產生了，當然還有就是可能與slave的大型query語句產生了鎖等待。首要原因：資料庫在業務上讀寫壓力太大，CPU計算負荷大，網卡負荷大，硬碟隨機IO太高次要原因：讀寫binlog帶來的性能影響，網路傳輸延遲。

(3)、MySql資料庫從庫同步的延遲解決方案

1)、架構方面

1.業務的持久化層的實現採用分庫架構，mysql服務可平行擴展，分散壓力。

2.單個庫讀寫分離，一主多從，主寫從讀，分散壓力。這樣從庫壓力比主庫高，保護主庫。

3.服務的基礎架構在業務和mysql之間加入memcache或者redis的cache層。降低mysql的讀壓力。

4.不同業務的mysql物理上放在不同機器，分散壓力。

5.使用比主庫更好的硬體設備作為slave總結，mysql壓力小，延遲自然會變小。

2)、硬體方面

1.採用好伺服器，比如4u比2u性能明顯好，2u比1u性能明顯好。

2.存儲用ssd或者盤陣或者san，提升隨機寫的性能。

3.主從間保證處在同一個交換機下麵，並且是萬兆環境。

總結，硬體強勁，延遲自然會變小。一句話，縮小延遲的解決方案就是花錢和花時間。

3)、mysql主從同步加速

1、sync_binlog在slave端設置為0

2、–logs-slave-updates 從伺服器從主伺服器接收到的更新不記入它的二進位日誌。

3、直接禁用slave端的binlog

4、slave端，如果使用的存儲引擎是innodb，innodb_flush_log_at_trx_commit =2

4)、從文件系統本身屬性角度優化 

master端修改linux、Unix文件系統中文件的etime屬性， 由於每當讀文件時OS都會將讀取操作發生的時間回寫到磁碟上，對於讀操作頻繁的資料庫文件來說這是沒必要的，只會增加磁碟系統的負擔影響I/O性能。可以通過設置文件系統的mount屬性，組織操作系統寫atime信息，在linux上的操作為：打開/etc/fstab，加上noatime參數/dev/sdb1 /data reiserfs noatime 1 2然後重新mount文件系統#mount -oremount /data

5)、同步參數調整主庫是寫，對數據安全性較高，比如sync_binlog=1，innodb_flush_log_at_trx_commit = 1 之類的設置是需要的而slave則不需要這麼高的數據安全，完全可以講sync_binlog設置為0或者關閉binlog，innodb_flushlog也可以設置為0來提高sql的執行效率

1、sync_binlog=1 oMySQL提供一個sync_binlog參數來控制資料庫的binlog刷到磁碟上去。預設，sync_binlog=0，表示MySQL不控制binlog的刷新，由文件系統自己控制它的緩存的刷新。這時候的性能是最好的，但是風險也是最大的。一旦系統Crash，在binlog_cache中的所有binlog信息都會被丟失。

如果sync_binlog>0，表示每sync_binlog次事務提交，MySQL調用文件系統的刷新操作將緩存刷下去。最安全的就是sync_binlog=1了，表示每次事務提交，MySQL都會把binlog刷下去，是最安全但是性能損耗最大的設置。這樣的話，在資料庫所在的主機操作系統損壞或者突然掉電的情況下，系統才有可能丟失1個事務的數據。但是binlog雖然是順序IO，但是設置sync_binlog=1，多個事務同時提交，同樣很大的影響MySQL和IO性能。雖然可以通過group commit的補丁緩解，但是刷新的頻率過高對IO的影響也非常大。

對於高併發事務的系統來說，“sync_binlog”設置為0和設置為1的系統寫入性能差距可能高達5倍甚至更多。所以很多MySQL DBA設置的sync_binlog並不是最安全的1，而是2或者是0。這樣犧牲一定的一致性，可以獲得更高的併發和性能。預設情況下，並不是每次寫入時都將binlog與硬碟同步。因此如果操作系統或機器(不僅僅是MySQL伺服器)崩潰，有可能binlog中最後的語句丟失了。要想防止這種情況，你可以使用sync_binlog全局變數(1是最安全的值，但也是最慢的)，使binlog在每N次binlog寫入後與硬碟同步。即使sync_binlog設置為1,出現崩潰時，也有可能表內容和binlog內容之間存在不一致性。

2、innodb_flush_log_at_trx_commit （這個很管用）抱怨Innodb比MyISAM慢 100倍？那麼你大概是忘了調整這個值。預設值1的意思是每一次事務提交或事務外的指令都需要把日誌寫入（flush）硬碟，這是很費時的。特別是使用電池供電緩存（Battery backed up cache）時。設成2對於很多運用，特別是從MyISAM表轉過來的是可以的，它的意思是不寫入硬碟而是寫入系統緩存。日誌仍然會每秒flush到硬 盤，所以你一般不會丟失超過1-2秒的更新。設成0會更快一點，但安全方面比較差，即使MySQL掛了也可能會丟失事務的數據。而值2只會在整個操作系統 掛了時才可能丟數據。

3、ls(1) 命令可用來列出文件的 atime、ctime 和 mtime。

atime 文件的access time 在讀取文件或者執行文件時更改的ctime 文件的create time 在寫入文件，更改所有者，許可權或鏈接設置時隨inode的內容更改而更改mtime 文件的modified time 在寫入文件時隨文件內容的更改而更改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不一定在訪問文件之後被修改因為：使用ext3文件系統的時候，如果在mount的時候使用了noatime參數那麼就不會更新atime信息。這三個time stamp都放在 inode 中.如果mtime,atime 修改,inode 就一定會改, 既然 inode 改了,那ctime也就跟著改了.之所以在 mount option 中使用 noatime, 就是不想file system 做太多的修改, 而改善讀取效能

(4)、MySql資料庫從庫同步其他問題及解決方案

1)、mysql主從複製存在的問題：  ● 主庫宕機後，數據可能丟失  ● 從庫只有一個sql Thread，主庫寫壓力大，複製很可能延時2)、解決方法：  ● 半同步複製---解決數據丟失的問題  ● 並行複製----解決從庫複製延遲的問題

3)、半同步複製mysql semi-sync（半同步複製）半同步複製：  ● 5.5集成到mysql，以插件的形式存在，需要單獨安裝  ● 確保事務提交後binlog至少傳輸到一個從庫  ● 不保證從庫應用完這個事務的binlog  ● 性能有一定的降低，響應時間會更長  ● 網路異常或從庫宕機，卡主主庫，直到超時或從庫恢復4)、主從複製--非同步複製原理、半同步複製和並行複製原理比較

a、非同步複製原理：

b、半同步複製原理：

事務在主庫寫完binlog後需要從庫返回一個已接受，才放回給客戶端；5.5集成到mysql，以插件的形式存在，需要單獨安裝確保事務提交後binlog至少傳輸到一個從庫不保證從庫應用完成這個事務的binlog性能有一定的降低網路異常或從庫宕機，卡主庫，直到超時或從庫恢復

c、並行複製mysql並行複製  ● 社區版5.6中新增  ● 並行是指從庫多線程apply binlog  ● 庫級別並行應用binlog，同一個庫數據更改還是串列的(5.7版並行複製基於事務組)設置set global slave_parallel_workers=10;設置sql線程數為10

原理：從庫多線程apply binlog在社區5.6中新增庫級別並行應用binlog，同一個庫數據更改還是串列的5.7版本並行複製基於事務組

參考：https://blog.csdn.net/hao_yunfeng/article/details/82392261