MySQL主从复制详解

本文涉及MySQL主从复制原理及1个简单是主从复制验证。

一．MySQL主从复制原理

1. 主从复制架构图

主从复制中的三个线程:

1. Binlog Dump线程：此线程运行在主库，当主从都配置好后，从库运行START SLAVE启动复制后，会在主库上生成一个BinlogDump线程，该线程的主要作用就是读取主库Binlog事件，然后发送到从库（从库的I/O线程）。
2. I/O线程：此线程运行在从库，作用是向主数据库要数据，并且将主库发送过来的变更事件写入到从库的中继日志中。
3. SQL线程：此线程运行在从库，主要作用是读取中继日志中的变更事件并更新从库。

2. 主从复制流程

大致流程：主库在事务提交时会把变更作为事件记录（Events）到二进制文件（binlog）当中，从库的IO线程从主库获取二进制日志(binlog)，并在本地保存为中继日志(relay-log)，然后通过SQL线程来在从库上执行中继日志中的内容，使从库和主库保持一致。

详细流程如下：

1. 主库验证从库发起的连接；
2. 主库为从库开启一个线程；
3. 从库将主库日志的偏移位告诉主库；
4. 主库检查该值是否小于当前二进制日志偏移位。
5. 如果小于，则通知从库可以取数据。
6. 从库持续从主库取数据，直至取完，这时，从库线程进入睡眠，主库线程同时进入睡眠。
7. 当主库有更新时，主库线程被激活，并将二进制日志推送给从库，并通知从库线程进入工作状态。
8. 从库SQL线程执行二进制日志，随后进入睡眠状态。

二．验证环境

1. 操作系统

CentOS-6.7-x86_64

2. MySQL版本

MySQL版本是5.6.36: https://cdn.mysql.com//Downloads/MySQL-5.6/mysql-5.6.36.tar.gz

3. 拓扑图

1. 采用VMware ESXi虚拟出的2台服务器master/slave，地址10.11.4.196/198；
2. MySQL已安装并配置完成，可参考 http://www.linuxidc.com/Linux/2017-10/147551.htm中的MySQL部分；

三．主库配置

1. my.cnf配置

[root@master ~]# vim /etc/my.cnf
[mysqld]
# ID值唯一的标识了群集中的主从服务器,master_id必须为1到232–1之间的一个正整数值,slave_id值必须为2到232–1之间的一个正整数值.
server_id = 196

# 启用binlog,启用后才可通过I/O写到Slave的relay-log,是进行replication的前提.
log_bin = /mysql/mysql-bin

# 设置binlog文件的最大值，当达到这个值会自动生成一个新的binlog文件.
max_binlog_size = 1G

# binlog会占据大量磁盘空间,可以设置binlog文件过期时间,以天为单位.
# expire-logs-days =

# 配置每次事务提交时是否都需要刷新binlog到磁盘,默认配置0,是由文件系统自己控制;如果设置为1，默认每次事务提交都会刷新binlog到磁盘.
# 因为binlog也有缓存，事务提交时先写缓存,如果系统突然宕机,可能会丢失缓存中的记录;但每次事务提交都写磁盘会对性能造成影响.
# 通过半同步复制可以解决因系统突然宕机而导致binlog缓存数据丢失的问题.
sync_binlog = 0

# 二进制日志记录有三种方式：row, STATEMENT and mixed
# row,基于行的复制,记录每一行的变更操作,优点:对复制的兼容性高,缺点:日志记录量大，对IO的影响也很大,不容易用来做分析;
# STATEMENT,基于语句的复制,记录操作的sql语句,是默认的格式,优点:日志量小,便于用来做分析,IO影响小,缺点:时间上可能不完全同步造成偏差，执行语句的用户也可能是不同一个用户;
# mixed, 混合模式,默认采用STATEMENT记录,当出现不确定函数时就采取row记录.
binlog-format = mixed

# 只将指定数据库的变动写入二进制文件binlog,如果有多个数据库可用逗号分隔,或者使用多个binlog-do-db选项;
# 在databases中无相应数据库时,开启binlog-do-db会导致mysql无法启动.
# binglog-do-db = 
# 对指定数据库的变动不写入二进制文件binlog,如果有多个数据库可用逗号分隔,或者使用多个binlog-ignore-db选项.
binlog-ignore-db = information_schema,mysql,performance_schema,test
# 指定需要复制同步的数据库，如果有多个数据库可用逗号分隔，或者使用多个replicate-do-db选项
# replicate-do-db = 
# 指定不需要复制同步的数据库,如果有多个数据库可用逗号分隔,或者使用多个replicate-ignore-db选项.
# replicate-ignore-db = 

#配置文件在重启后生效
[root@master ~]# service mysqld restart

2. 创建复制用户

#在主库上为10.11.4.0网段的主机授权，从库用户repl获得REPLICATION SLAVE权限
[root@master ~]#mysql -uroot -p
Enter password:

mysql> GRANT REPLICATION SLAVE ON *.* TO 'repl'@'10.11.4.%' IDENTIFIED  BY 'repl';
mysql> flush privileges;

3. 刷新表并设置只读

#锁表，禁止新数据写入；
#（视情况执行），设置只读是为了防止在获取binlog文件名与偏移量时，或从主库备份数据库到从库时，主库发生变化；初次同步完成后勿忘解锁
[root@master ~]#mysql -uroot -p
Enter password:

mysql>flush tables with read lock;

4. 获取master binlog文件名与偏移量

#获取到binlog文件名与偏移量，可为从库设定同步复制点
[root@master ~]# mysql -uroot -p
Enter password:

mysql>show master status;

5. 解除只读锁定

#解除只读锁定
[root@master ~]# mysql -uroot -p
Enter password:

mysql>unlock tables;

6. iptables

[root@master ~]# vim /etc/sysconfig/iptables
-A INPUT -m state --state NEW -m tcp -p tcp --dport 3306 -j ACCEPT

[root@master ~]# service iptables restart

四．从库配置

1. my.cnf配置

#将主库服务器上的my.cnf文件拷贝到从库服务器
[root@master ~]# scp /etc/my.cnf slave:/etc/
Enter password:

#修改server id值与主库服务器不同，其余配置保持不变即可；
#从库可以配置slave_skip_errors=[err_code1,err_code2,… | all]参数；
#在复制过程，由于各种原因导致binlog中的sql出错，默认情况下从库会停止复制，要用户介入；
#可以通过设置slave-skip-errors来定义错误号，如果复制过程中遇到已定义的错误号，便可以跳过；如果从库是用来做备份，设置这个参数会存在数据不一致，建议不使用；如果是从库是分担主库的查询压力，可以考虑采用。
[root@slave ~]# vim /etc/my.cnf
[mysqld]
# ID值唯一的标识了群集中的主从服务器,master_id必须为1到232–1之间的一个正整数值,slave_id值必须为2到232–1之间的一个正整数值.
server_id = 198


#使用--skip-slave-start启动，可以不立即启动从库的复制线程，方便后续配置操作
[root@slave ~]# service mysqld stop
[root@slave ~]# mysqld_safe --skip-slave-start &

2. 配置同步

#配置从库向主库提交的参数，如果参数有错误，可以重新配置；
#master-host、master-user、master-password、master-port等也可在my.cnf文件中指定；
#”start slave”启动复制。
[root@slave ~]# mysql -uroot -p
Enter password:

mysql> change master to 
       master_host = '10.11.4.196', 
       master_user = 'repl', 
       master_password = 'repl', 
       master_log_file = 'mysql-bin.000001',
       master_log_pos = 120;
mysql> start slave;

3. 设置从库只读

#主从复制框架基本完成，但从库还可以进行数据的写入操作；
#如果有用户向从库中写数据，然后从库在从主库同步数据库时，会造成数据错乱，从而造成数据损坏，所以需要把从库设置成只读
[root@slave ~]# mysql -uroot -p
Enter password:

mysql> set global read_only=1;
mysql> show global variables like 'read%';

1. read-only = OFF/ON，全局变量，只有管理员具有修改权限；
2. read-only = ON，此功能只对非管理员组用户有效；
3. 通过命令设置的read-only在服务重启后消失，可以在my.cnf文件中设置永久生效。

五．验证

1. 查看线程

1）主库

[root@master ~]# mysql -uroot -p
Enter password:

mysql> show processlist\G;

1. 主库的binlog dump线程已由从库的repl用户启动。

2）从库

[root@slave ~]# mysql -uroot -p
Enter password:

mysql> show processlist\G;

1. 从库的I/0线程与SQL线程已由系统用户启动；
2. SQL线程常见还有1个常见状态" Reading event from the relay log"。

2. 查看从库状态

[root@slave ~]# mysql -uroot -p
Enter password:

mysql> show slave status\G;

1. 重点关注Slave_IO_Running与Slave_SQL_Running，状态均为YES时正常。

#slave status各指标意义如下（红色粗体指标比较重要）：
Slave_IO_State: I/O线程已连接master,正等待二进制日志事件到达
Master_Host: master ip
Master_User: 连接master的用户
Master_Port: master端口
Connect_Retry: 当重新建立主从连接时,如果连接建立失败,重试间隔时间，默认60s。
Master_Log_File: I/O线程当前正在读取的master二进制日志文件
Read_Master_Log_Pos: 在当前的master二进制日志中，I/O线程已读取到的位置
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: SQL线程在当前的中继日志中已读取和执行的位置
Relay_Master_Log_File: SQL线程执行的master二进制文件
Slave_IO_Running: I/O线程是否运行并成功地连接到master
Slave_SQL_Running: SQL线程是否运行
Replicate_Do_DB:需要复制的数据库
Replicate_Ignore_DB:不需要复制的数据库
Replicate_Do_Table:需要复制的表
Replicate_Ignore_Table:不需要复制的表
Replicate_Wild_Do_Table: 限制复制更新的表，匹配指定的数据库和表名模式的语句
Replicate_Wild_Ignore_Table: 不需要要复制表，匹配给出的通配符模式的语句
Last_Errno:错误代码
Last_Error:错误信息
Skip_Counter: SQL_SLAVE_SKIP_COUNTER的值
Exec_Master_Log_Pos: master上一个被执行的位置
Relay_Log_Space: 中继日志文件大小
Until_Condition: 在START SLAVE语句的UNTIL子句中指定的值
Until_Log_File: 用于指示日志文件名
Until_Log_Pos: 位置值
Master_SSL_Allowed: 如果允许对主服务器进行SSL连接,则值为Yes,否则NO
Master_SSL_CA_File:
Master_SSL_CA_Path:
Master_SSL_Cert:
Master_SSL_Cipher:
Master_SSL_Key:
Seconds_Behind_Master: slave落后master多少的一个指标.此状态是一个很重要的性能指标,正常为0,如果slave的I/O线程无法连接master显示null
Master_SSL_Verify_Server_Cert: No
Last_IO_Errno: 最近的IO线程错误代码，其中2003代表I/o线程无法连接主服务器
Last_IO_Error: 最近的IO线程错误信息（例如：error reconnecting to master '[email protected]:3306' - retry-time: 60  retries: 3）
Last_SQL_Errno: 最近的SQL线程错误代码
Last_SQL_Error: 最近的SQL线程错误信息
Replicate_Ignore_Server_Ids:
Master_Server_Id: master的服务器ID
Master_UUID: master的UUID值
Master_Info_File: slave的master.info文件路径
SQL_Delay: 正数表明slave有延迟了
SQL_Remaining_Delay: 整数表明延迟时间
Slave_SQL_Running_State: SQL线程运行状态,SQL线程已经处理了中继日志文件中的所有事件，现在正等待I/O线程将新事件写入中继日志
Master_Retry_Count: 86400
Master_Bind:
Last_IO_Error_Timestamp:最近的I/O线程错误时间
Last_SQL_Error_Timestamp:最近的SQL线程报错时间
Master_SSL_Crl:
Master_SSL_Crlpath:
Retrieved_Gtid_Set:
Executed_Gtid_Set:
Auto_Position: 0

3. 从库中的3个文件

在从库的数据库路径下会生成3个文件：master.info,relay-log.info,relay-bin

master.info:记录master的ip，账号，密码，以及从库的I/O线程当前读取到主库的binglog的位置。

relay-log.info：记录从库的SQL线程当前读取到中继日志(relay-bin)的位置。

relay-bin:中继日志,记录的格式与主库的二进制日志一样，但中继日志在SQL线程执行完当前中继日志中的事件之后会删除中继日志中的内容。

4. 查看新建数据数据库同步情况

1）主库创建数据库与表

[root@master ~]# mysql -uroot -p
Enter password:

mysql> create database dbtest;
mysql> use dbtest;
mysql> create table tabtest(id int);
mysql> insert into tabtest() values(1),(2);

2）从库查看数据库与表

[root@slave ~]# mysql -uroot -p

Enter password:

(1)查看数据库

mysql> show databases;

(2)查询表

mysql> select * from dbtest.tabtest;

(3)slave状态

mysql> show slave status\G;

1. 同步复制的binlog偏移量已变更，relaylog偏移量也变更。

六．补充(不做验证):半同步复制

从MySQL5.5开始，MySQL以插件的形式支持半同步复制。

可参考：

https://dev.mysql.com/doc/refman/5.6/en/replication-semisync-interface.html

1. 概念

1）异步复制（Asynchronous replication）

MySQL默认的复制即是异步的，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。这时主如果crash掉了，主上已经提交的事务可能并没有传到从上，如果此时，强行将从提升为主，可能导致新主上的数据不完整。

2）全同步复制（Fully synchronous replication）

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会受到到严重的影响。

3）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，半同步复制提高了数据的安全性，同时它也造成了一定程度的延迟，这个延迟最少是一个TCP/IP往返的时间。所以，推荐半同步复制在小事务，低延时的网络中使用，可以实现在性能很小损失的情况下的零数据丢失。

2. 注意事项

1. 半同步复制需要安装相应插件支持，主从的插件不同；
2. 半同步复制一定程度上保证提交的事务已经传给了至少一个备库（可通过环境变量设置）；
3. 半同步复制仅保证事务已经传递到备库上，并不确保已经在备库上执行完成了，即从库的执行同步过来的binlog是异步的；
4. 半同步复制并不是严格意义上的半同步复制。如果半同步复制发生超时（由rpl_semi_sync_master_timeout参数控制，单位是毫秒，默认为10000，即10s），会暂时关闭半同步复制，转而使用异步复制；当master dump线程发送完一个事务的所有事件之后，如果在rpl_semi_sync_master_timeout内，收到了从库的响应，则主从又重新恢复为半同步复制；
5. 5.6版本是在主库flush disk之后发送binlog；5.7版本加入新参数"rpl_semi_sync_master_wait_point=AFTER_SYNC"，控制主库响应从库的binlog请求之后再flush disk，如果将参数修改为参数"rpl_semi_sync_master_wait_point=AFTER_COMMIT"，则效果同5.6版本。