MySQL故障切换笔记之应用无感知设计详解
1. 简介
大家都知道，在数据库中间件读写分离应用场景中，如何保证底层数据库出现故障节点的时，中间件可以快速断开或迁移数据库连接，让用户无感知。
在MySQL数据库中，提供了一个session_track_transaction_info参数来提供解决方案。
因为官方文档上没有对该参数的说明，本文专门介绍该参数的可选值并验证了实际的影响。下面话不多说了，来随着小编一起看看详细的介绍吧
2. session_track_transaction_info参数
2.1 参数介绍
MySQL5.7中，可以通过设置session_track_transaction_info变量来跟踪事务的状态。
- 该参数存在global以及session两个级别，可以动态修改。
- 该参数可以设置的值为0（默认OFF），1,2
/**
Transaction tracking level
*/
enum enum_session_track_transaction_info {
TX_TRACK_NONE = 0, ///< do not send tracker items on transaction info
TX_TRACK_STATE = 1, ///< track transaction status
TX_TRACK_CHISTICS = 2 ///< track status and characteristics
};该参数允许设置的值为0，1，2
- 设置为0的时候，
show variables like '%session_track_transaction_info%'显示为OFF，表示不开启事务状态跟踪 - 设置为1的时候，
show variables like '%session_track_transaction_info%'显示为STATE，表示跟踪事务状态 - 设置为2的时候，
show variables like '%session_track_transaction_info%'显示为CHARACTERISTICS，表示跟踪事务状态和语句
2.2 参数设置影响
开启session_track_transaction_info参数的时候，在数据库中无法直接查询到事务状态记录。
根据[WL#4797]，MySQL是将事务状态跟踪的信息记录到了每一个Query请求返回的OK packet中。
可以通过抓包的方式查看事务状态信息。
2.2.1 原生MySQL OK packet格式
OK Packet的数据包格式定义
| 类型 | 名字 | 描述 |
|---|---|---|
| int<1> | 头部 | 用0x00或者0xFE表示该数据包是一个OK Packet |
| int | 影响的行数 | 影响的行数 |
| int | 上次插入的id | 上次插入的id |
| int<2> | 状态标识 | 如果定义了CLIENT_PROTOCOL_41,会有这一部分 |
| int<2> | 警告数量 | 警告的数量，如果定义了CLIENT_PROTOCOL_41,会有这一部分 |
| int<2> | 状态标识 | 如果定义了CLIENT_TRANSACTIONS,会有这一部分 |
| string | 信息 | 人类可读的状态信息，如果定义了CLIENT_SESSION_TRACK，会有这一部分 |
| string | 会话状态 | 会话状态信息，如果定义了SERVER_SESSION_STATE_CHANGED,会有这一部分 |
| string | 信息 | 人类可读的信息 |
其中int<lenenc>和string<lenenc>中的lenenc表示的是LengthEcode。
MySQL-5.7.19代码中封装OK packet的代码部分在protocol_classic.cc文件中的net_send_ok()函数中。
2.2.3 session_track_transaction_info 额外补充信息
session_track_transaction_info使用8个字符位来表示事务的信息，并且这8个字符信息是保存在COM_QUERY请求语句的返回数据包中的（客户端执行一条语句，都会被封装成MySQL协议中的COM_QUERY请求发送给server端，server端解析执行之后将结果封装在数据包中返回）。
| 位置 | 表示信息 | 具体代表含义 |
|---|---|---|
| Place 1 | Transaction | T 显式的开启一个事务 I 隐式的开启一个事务（@autocommit=0） _ 没有活跃的事务 |
| Place 2 | unsafe read | r 当前事务中读取了非事务性存储引擎的表 _ 当前事务中没有读取非事务性存储引擎的表 |
| Place 3 | transaction read | R 当前事务中读取了事务性存储引擎的表 _ 当前事务中没有读取事务性存储引擎的表 |
| Place 4 | unsafe wirte | w 当前事务中写入了非事务性存储引擎的表 _ 当前事务中没有写入非事务性存储引擎的表 |
| Place 5 | transaction write | W 当前事务中写入了事务性存储引擎的表 _ 当前事务中没有写入事务性存储引擎的表 |
| Place 6 | unsafe statement | s 当前事务中使用了不安全的语句，类似于UUID() _ 没有使用类似的不安全的语句 |
| Place 7 | result-set | S 发送给了客户端一个结果集 _ 没有结果集 |
| Place 8 | LOCKed TABLES | L 表被显式的通过LOCK TABLES 语句上锁了 _ 当前事务中没有锁表 |
2.2.2 session_track_transaction_info = 0时OK packet格式解析
session_track_transaction_info=0表示不记录事务信息，所有在server端返回的数据包中没有事务状态跟踪信息。
## session_track_transaction_info = 0 客户端执行begin；封装的数据包 06 00 00 # playload_length 00 # sequence_id 03 # command_type COM_QUERY 62 65 67 69 6e # begin server端返回的数据包：response 07 00 00 # playload_length 01 # sequence_id 00 # 头部 0x00表示是一个OK包 00 # 影响的行数 0 00 # 上次插入的id 03000000 客户端执行insert into t1 values(55)封装的数据包 1a 00 00 # playload_length 00 # sequence_id 03 # command_type COM_QUERY 696e7365727420696e746f2074312076616c75657328353529 # insert into t1 values(55) server端返回的数据包：response 07 00 00 # playload_length 01 # sequence_id 00010003000000 客户端执行commit；封装的数据包 07 00 00 # playload_length 00 # sequence_id 03 # command_type COM_QUERY 636f6d6d6974 # commit server端返回的数据库包：response 07 00 00 # playload_length 01 # sequence_id 00000002000000
2.2.4 session_track_transaction_info = 1时OK packet格式解析
## session_track_transaction_info = 1 客户端执行begin；封装的数据包 06 00 00 # playload_length 00 # sequence_id 03 # command_type COM_QUERY 626567696e # begin server端返回的数据包：response 14 00 00 # playload_length 01 # sequence_id 00 # 头部 0x00表示是一个OK包 00 # 影响的行数 0 00 # 上次插入的id 03400000000b050908 54 5f 5f 5f 5f 5f 5f 5f # 事务状态信息 T_______ # Place 1: 54 //显式的开启一个事务 # Place 2: 5f //当前事务中没有读取非事务性存储引擎的表 # Place 3: 5f //当前事务中没有读取事务性存储引擎的表 # Place 4: 5f //当前事务中没有写入非事务性存储引擎的表 # Place 5: 5f //当前事务中没有写入事务性存储引擎的表 # Place 6: 5f //当前事务中没有使用不安全的语句 # Place 7: 5f //没有结果集 # Place 8: 5f //没有锁表 客户端执行insert into t1 values(111)封装的数据包 1b 00 00 # playload_length 00 # sequence_id 03 # command_type COM_QUERY 696e7365727420696e746f2074312076616c7565732831313129 # insert into t1 values(111) server端返回的数据包：response 14 00 00 # playload_length 01 # sequence_id 00010003400000000b050908 54 5f 5f 5f 57 5f 5f 5f # 事务状态信息 T___W___ # Place 1: 54 //显式的开启一个事务 # Place 2: 5f //当前事务中没有读取非事务性存储引擎的表 # Place 3: 5f //当前事务中没有读取事务性存储引擎的表 # Place 4: 5f //当前事务中没有写入非事务性存储引擎的表 # Place 5: 57 //当前事务中有写入事务性存储引擎的表 # Place 6: 5f //当前事务中没有使用不安全的语句 # Place 7: 5f //没有结果集 # Place 8: 5f //没有锁表 客户端执行commit；封装的数据包 07 00 00 # playload_length 00 # sequence_id 03 # command_type COM_QUERY 636f6d6d6974 # commit server端返回的数据包：response 1400000100000002400000000b050908 5f 5f 5f 5f 5f 5f 5f 5f # 事务状态信息________ # Place 1: 5f //没有活跃的事务 # Place 2: 5f //当前事务中没有读取非事务性存储引擎的表 # Place 3: 5f //当前事务中没有读取事务性存储引擎的表 # Place 4: 5f //当前事务中没有写入非事务性存储引擎的表 # Place 5: 5f //当前事务中没有写入事务性存储引擎的表 # Place 6: 5f //当前事务中没有使用不安全的语句 # Place 7: 5f //没有结果集 # Place 8: 5f //没有锁表
2.2.5 session_track_transaction_info = 2时OK packet格式解析
将session_track_transaction_info参数设置为2的时候，会显示更加详细的事务状态信息。
客户端执行begin；封装的数据包 06 00 00 # playload_length 00 # sequence_id 03 # command_type COM_QUERY 626567696e # begin server端返回的数据包：response 29 00 00 # playload_length 01 # sequence_id 000000034000000020050908 54 5f 5f 5f 5f 5f 5f 5f # 事务状态信息 T_______ 0413125354415254205452414e53414354494f4e3b # START TRANSACTION; # Place 1: 54 //显式的开启一个事务 # Place 2: 5f //当前事务中没有读取非事务性存储引擎的表 # Place 3: 5f //当前事务中没有读取事务性存储引擎的表 # Place 4: 5f //当前事务中没有写入非事务性存储引擎的表 # Place 5: 5f //当前事务中没有写入事务性存储引擎的表 # Place 6: 5f //当前事务中没有使用不安全的语句 # Place 7: 5f //没有结果集 # Place 8: 5f //没有锁表 客户端执行 insert into t1 values(222)封装的数据包 1b 00 00 # playload_length 00 # sequence_id 03 # command_type COM_QUERY 696e7365727420696e746f2074312076616c7565732832323229 # insert into t1 values(222) server端返回的数据包：response 14 00 00 # playload_length 01 # sequence_id 00010003400000000b050908 54 5f 5f 5f 57 5f 5f 5f # 事务状态信息 T___W___ # Place 1: 5f //没有活跃的事务 # Place 2: 5f //当前事务中没有读取非事务性存储引擎的表 # Place 3: 5f //当前事务中没有读取事务性存储引擎的表 # Place 4: 5f //当前事务中没有写入非事务性存储引擎的表 # Place 5: 5f //当前事务中没有写入事务性存储引擎的表 # Place 6: 5f //当前事务中没有使用不安全的语句 # Place 7: 5f //没有结果集 # Place 8: 5f //没有锁表 客户端执行commit；封装的数据包 07 00 00 # playload_length 00 # sequence_id 03 # command_type COM_QUERY 636f6d6d6974 # commit server端返回的数据包：response 17 00 00 # playload_length 01 # sequence_id 00000002400000000e050908 5f 5f 5f 5f 5f 5f 5f 5f # 事务状态信息 ________ 040100 # Place 1: 5f //没有活跃的事务 # Place 2: 5f //当前事务中没有读取非事务性存储引擎的表 # Place 3: 5f //当前事务中没有读取事务性存储引擎的表 # Place 4: 5f //当前事务中没有写入非事务性存储引擎的表 # Place 5: 5f //当前事务中没有写入事务性存储引擎的表 # Place 6: 5f //当前事务中没有使用不安全的语句 # Place 7: 5f //没有结果集 # Place 8: 5f //没有锁表
3. 总结
在设置session_track_transaction_info参数之后，在MySQL的返回数据包中可以获取到当前连接的事务状态信息。
在数据库中间件上，利用这一特性，使得MySQL故障的情况下，能够自动迁移连接，减少对用户影响。
在部分场景下能够达到底层MySQL节点故障切换了，对应用来说可以无感知的切换过去。
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