MySQL半同步复制原理与配置详解

一 、异步、同步和半同步复制概念

异步复制（Asynchronous replication），MySQL默认的复制是异步的，主库在执行完客户端提交的事务后会立即将结果返给给客户端，并不关心从库是否已经接收并处理。原理最简单，性能最好，但是主从之间数据不一致的概率很大。

全同步复制（Fully synchronous replication），指当主库执行完一个事务，所有的从库都执行了该事务才返回给客户端。因为需要等待所有从库执行完该事务才能返回，所以全同步复制的性能必然会收到严重的影响。

半同步复制（Semisynchronous replication），介于异步复制和全同步复制之间，主库在执行完客户端提交的事务后不是立刻返回给客户端，而是等待至少一个从库接收到并写到relay log中才返回给客户端。相对于异步复制，半同步复制牺牲了一定的性能，提高了数据的安全性。

二、半同步复制原理

默认情况下，MySQL的主从复制是异步的，异步复制可以提供最佳的性能， 主库把binlog日志发送给从库，然后将结果返回给客户端，并不会验证从库是否接收完毕。这也就意味着有可能出现当主库或从库发生故障的时候，从库没有接收到主库发送过来的binlog日志，导致主库和从库的数据不一致，甚至在恢复时造成数据的丢失。

为了解决上述出现的问题，MySQL 5.5 引入了一种半同步复制模式。该模式可以确保从库接收完主库发送的binlog日志文件并写入到自己的中继日志relay log里，然后会给主库一个反馈，告诉主库已经接收完毕，这时主库才返回结果给客户端告知操作完成。当出现从库响应超时情况时，主库会暂时切换到异步复制模式，直到下一次同步没有超时转为半同步复制为止。（master的dump线程除了发送binlog数据到slave，还承担了接收slave的ack工作。如果出现异常，没有收到ack，那么将自动降为普通的异步复制，直到异常修复）

 三、半同步复制--MySQL5.7版

MySQL5.5半同步复制带来的新问题：

  1）如果有故障发生，会切换为异步的复制。 那么从库出现数据不一致的几率会减少，并不是完全消失。

  2）主机dump线程承担的工作变多了（发送binlog数据到slave，接收slave的ack。两者是串行的，dump线程必须等待slave返回ack之后才会传送下一个events事务。dump线程是整个半同步提高性能的瓶颈），这样显然会降低整个数据库的性能。

  3）在MySQL 5.5和5.6使用after_commit的模式下, 如果slave没有收到事务，也就是还没有写入到relay log之前，网络出现异常或者不稳定，此时刚好master挂了，系统切换到从库，两边的数据就会出现不一致，slave会少一个事务的数据。

在此情况下，MySQL5.7的半同步复制技术升级为全新的Loss-less Semi-Synchronous Replication架构，新版本的semi sync增加了rpl_semi_sync_master_wait_point参数, 来控制半同步模式下主库在返回结果给会话之前提交事务的方式。

该参数有两个值：

  1）AFTER_COMMIT（5.5，5.6默认值）

master将每个事务写入binlog之后，先提交事务，然后将binlog数据传递到slave并刷新到磁盘(relay log)。接着master等待slave反馈收到relay log，只有收到ack之后master才将commit OK结果反馈给客户端。如图一所示。

  2）AFTER_SYNC（5.7默认值）

master将每个事务写入binlog，然后将binlog数据传递到slave并刷新到磁盘(relay log)。master等待slave反馈接收到relay log的ack之后，再提交事务并且返回commit OK结果给客户端。即使主库crash了，所有在主库上已经提交的事务都能保证已经同步到slave的relay log中。如图二所示。

MySQL5.7的半同步复制引入after_sync模式，主要是解决了after_commit导致的主库crash后主从之间数据不一致的问题。在引入after_sync模式后，所有提交的数据都已经被复制，故障切换时数据一致性将得到提升。（另外，在5.7版本的semi sync框架中，独立出一个ack collector thread，专门用于接收slave的反馈信息。这样master上有两个线程独立工作，可以同时发送binlog到slave，和接收slave的反馈）

四、半同步复制的安装

开启半同步复制，必须是MySQL5.5以上版本并且已经搭建好普通的主从异步复制。此处以MySQL5.5版本演示，如下所示：

1、安装半同步插件

#半同步功能主要是下面两个插件
[root@master ~]# ls -l /application/mysql/lib/plugin/
......
-rwxr-xr-x 1 mysql mysql 173396 Sep 15  2017 semisync_master.so
-rwxr-xr-x 1 mysql mysql  94066 Sep 15  2017 semisync_slave.so

#分别在主从库加载上面两个插件
master：
mysql> install plugin rpl_semi_sync_master soname 'semisync_master.so';
slave：
mysql> install plugin rpl_semi_sync_slave soname 'semisync_slave.so';

#查看插件是否加载成功，有两种方法
1）mysql> show plugins;
| rpl_semi_sync_master    | ACTIVE  | REPLICATION        | semisync_master.so | GPL    |2）mysql> select plugin_name,plugin_status from information_schema.plugins where plugin_name like '%semi%';
+----------------------+---------------+| plugin_name          | plugin_status |
+----------------------+---------------+| rpl_semi_sync_master | ACTIVE        |
+----------------------+---------------+1 row in set (0.10 sec)

2、开启半同步复制

在安装完插件后，半同步复制默认是关闭的，这时需设置参数来开启半同步。

mater：
mysql> set global rpl_semi_sync_master_enabled = 1;
slave：
mysql> set global rpl_semi_sync_slave_enabled = 1;
#以上的启动方式是在命令行操作，是临时生效的；永久生效需将如下设置写在配置文件中。
master：
plugin-load = rpl_semi_sync_master=semisync_master.so  #此项可以让plugin在任何时候都被mysql加载
rpl_semi_sync_master_enabled = 1
slave：
plugin-load = rpl_semi_sync_slave=semisync_slave.so
rpl_semi_sync_slave_enabled = 1
#在有的高可用架构下，master和slave需同时启动，以便在切换后能继续使用半同步复制
plugin-load = "rpl_semi_sync_master=semisync_master.so;rpl_semi_sync_slave=semisync_slave.so"
rpl-semi-sync-master-enabled = 1
rpl-semi-sync-slave-enabled = 1

3、重启slave上的IO线程使半同步生效

mysql> stop slave io_thread;

mysql> start slave io_thread;
#如果没有重启，则默认还是异步复制，重启后，slave会在master上注册为半同步复制的slave角色。

#查看半同步是否在运行
master：
mysql> show status like 'Rpl_semi_sync_master_status';
+-----------------------------+-------+
| Variable_name              | Value |
+-----------------------------+-------+
| Rpl_semi_sync_master_status | ON    |
+-----------------------------+-------+

slave：
mysql> show status like 'Rpl_semi_sync_slave_status';
+----------------------------+-------+
| Variable_name              | Value |
+----------------------------+-------+
| Rpl_semi_sync_slave_status | ON    |
+----------------------------+-------+

4、半同步复制测试

master:
mysql> create database db;
mysql> use db
Database changed
mysql> create table t1(id int);
mysql> insert into t1 values(1);
mysql> select * from t1;
+------+| id  |+------+|    1 |+------+1 row in set (0.00 sec)
slave:
mysql> select * from db.t1;
+------+| id  |+------+|    1 |+------+1 row in set (0.00 sec)

#可以看到数据很快同步到了从库上，下面关闭io_thread测试
slave：
mysql> stop slave io_thread;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
master：
mysql> insert into t1 values(2);  #此处有一个10s的超时等待时间，超时后转为异步插入
Query OK, 1 row affected (10.11 sec)
mysql> show status like 'Rpl_semi_sync_master_status';  #半同步已失效
+-----------------------------+-------+| Variable_name              | Value |
+-----------------------------+-------+| Rpl_semi_sync_master_status | OFF  |
+-----------------------------+-------+
slave：
mysql> show status like 'Rpl_semi_sync_slave_status';  #从库的半同步也失效
+----------------------------+-------+| Variable_name              | Value |
+----------------------------+-------+| Rpl_semi_sync_slave_status | OFF  |
+----------------------------+-------+1 row in set (0.01 sec)
slave：
mysql> start slave io_thread;  #从库开启io线程
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
master：
mysql> show status like 'Rpl_semi_sync_master_status';  #又重新转为半同步复制
+-----------------------------+-------+| Variable_name              | Value |
+-----------------------------+-------+| Rpl_semi_sync_master_status | ON    |
+-----------------------------+-------+1 row in set (0.00 sec)
slave：
mysql> select * from db.t1;  #从库上数据已同步
+------+| id |+------+| 1 || 2 |+------+2 rows in set (0.00 sec)

5、其他说明

  1）环境变量

mysql> show variables like '%semi%';
+------------------------------------+-------+
| Variable_name                      | Value |
+------------------------------------+-------+
| rpl_semi_sync_master_enabled      | ON    |
| rpl_semi_sync_master_timeout      | 10000 |
| rpl_semi_sync_master_trace_level  | 32    |
| rpl_semi_sync_master_wait_no_slave | ON    |
+------------------------------------+-------+
4 rows in set (0.00 sec)

rpl_semi_sync_master_enabled=ON  表示开启半同步复制

rpl_semi_sync_master_timeout=10000  单位为毫秒，即10秒超时，将切换为异步复制

rpl_semi_sync_master_wait_no_slave  表示是否允许master每个事务都要等待slave接收确认。默���为ON，每一个事务都会等待，如果slave crash后，当slave追赶上master的日志时，可以自动的切换为半同步方式。如果为OFF,则slave追赶上后，也不会采用半同步的方式复制了，需要手工配置。

rpl_semi_sync_master_trace_level=32  表示用于开启半同步复制时的调试级别，默认32

补充：

rpl_semi_sync_master_wait_for_slave_count  MySQL 5.7.3引入的，该变量设置主库需要等待多少个slave应答，才能返回给客户端，默认为1。

  2）状态变量

mysql> show status like '%semi%';
+--------------------------------------------+--------+
| Variable_name                              | Value  |
+--------------------------------------------+--------+
| Rpl_semi_sync_master_clients              | 1      |
| Rpl_semi_sync_master_net_avg_wait_time    | 21014  |
| Rpl_semi_sync_master_net_wait_time        | 126089 |
| Rpl_semi_sync_master_net_waits            | 6      |
| Rpl_semi_sync_master_no_times              | 1      |
| Rpl_semi_sync_master_no_tx                | 1      |
| Rpl_semi_sync_master_status                | ON    |
| Rpl_semi_sync_master_timefunc_failures    | 0      |
| Rpl_semi_sync_master_tx_avg_wait_time      | 2186  |
| Rpl_semi_sync_master_tx_wait_time          | 4373  |
| Rpl_semi_sync_master_tx_waits              | 2      |
| Rpl_semi_sync_master_wait_pos_backtraverse | 0      |
| Rpl_semi_sync_master_wait_sessions        | 0      |
| Rpl_semi_sync_master_yes_tx                | 4      |
+--------------------------------------------+--------+
14 rows in set (0.00 sec)

Rpl_semi_sync_master_status  标记master现在是否是半同步复制状态

Rpl_semi_sync_master_clients  记录支持半同步的slave的个数

Rpl_semi_sync_master_yes_tx  master成功接收到slave的回复的次数

Rpl_semi_sync_master_no_tx  master没有收到slave的回复而提交的次数