MySQL 主备的基本原理

MySQL 主备切换流程.png 主备同步流程图

备库 B 跟主库 A 之间维持了一个长连接。主库 A 内部有一个线程，专门用于服务备库 B 的这个长连接。

一个事务日志同步的完整过程是这样的：

• 在备库 B 上通过 change master 命令，设置主库 A 的 IP、端口、用户名、密码，以及要从哪个位置开始请求 binlog，这个位置包含文件名和日志偏移量。
• 在备库 B 上执行 start slave 命令，这时候备库会启动两个线程，就是图中的 io_thread 和 sql_thread。其中 io_thread 负责与主库建立连接。
• 主库 A 校验完用户名、密码后，开始按照备库 B 传过来的位置，从本地读取 binlog，发给 B。
• 备库 B 拿到 binlog 后，写到本地文件，称为中转日志（relay log）。
• sql_thread 读取中转日志，解析出日志里的命令，并执行。

binlog 三种格式

1. Row

日志中会记录成每一行数据被修改的形式，然后在 slave 端再对相同的数据进行修改。

优点：在 row 模式下，bin-log 中可以不记录执行的 SQL 语句的上下文相关的信息，仅仅只需要记录那一条记录被修改了，修改成什么样了。所以 row 的日志内容会非常清楚的记录下每一行数据修改的细节，非常容易理解。而且不会出现某些特定情况下的存储过程或 function ，以及 trigger 的调用和触发无法被正确复制的问题。

缺点：在 row 模式下，所有的执行的语句当记录到日志中的时候，都将以每行记录的修改来记录，这样可能会产生大量的日志内容，比如有这样一条 update 语句：

UPDATE product SET owner_member_id = 'b' WHERE owner_member_id = 'a'
执行之后，日志中记录的不是这条 update 语句所对应的事件 (MySQL 以事件的形式来记录 bin-log 日志) ，而是这条语句所更新的每一条记录的变化情况，这样就记录成很多条记录被更新的很多个事件。自然，bin-log 日志的量就会很大。尤其是当执行 alter table 之类的语句的时候，产生的日志量是惊人的。因为 MySQL 对于 alter table 之类的表结构变更语句的处理方式是整个表的每一条记录都需要变动，实际上就是重建了整个表。那么该表的每一条记录都会被记录到日志中。

2. Statement

每一条会修改数据的 SQL 都会记录到 master 的 bin-log 中。slave 在复制的时候 SQL 进程会解析成和原来 master 端执行过的相同的 SQL 再次执行。

优点：在 statement 模式下，首先就是解决了 row 模式的缺点，不需要记录每一行数据的变化，减少了 bin-log 日志量，节省 I/O 以及存储资源，提高性能。因为他只需要记录在 master 上所执行的语句的细节，以及执行语句时候的上下文的信息。

缺点：在 statement 模式下，由于他是记录的执行语句，所以，为了让这些语句在 slave 端也能正确执行，那么他还必须记录每条语句在执行的时候的一些相关信息，也就是上下文信息，以保证所有语句在 slave 端杯执行的时候能够得到和在 master 端执行时候相同的结果。另外就是，由于 MySQL 现在发展比较快，很多的新功能不断的加入，使 MySQL 的复制遇到了不小的挑战，自然复制的时候涉及到越复杂的内容，bug 也就越容易出现。在 statement 中，目前已经发现的就有不少情况会造成 MySQL 的复制出现问题，主要是修改数据的时候使用了某些特定的函数或者功能的时候会出现，比如：sleep() 函数在有些版本中就不能被正确复制，在存储过程中使用了 last_insert_id() 函数，可能会使 slave 和 master 上得到不一致的 id 等等。由于 row 是基于每一行来记录的变化，所以不会出现类似的问题。

3. Mixed

从 5.1.8 版本开始，MySQL 提供了除 Statement 和 Row 之外的第三种复制模式：Mixed，实际上就是前两种模式的结合。

在 Mixed 模式下，MySQL 会根据执行的每一条具体的 SQL 语句来区分对待记录的日志形式，也就是在 statement 和 row 之间选择一种。

新版本中的 statment 还是和以前一样，仅仅记录执行的语句。而新版本的 MySQL 中对 row 模式也被做了优化，并不是所有的修改都会以 row 模式来记录，比如遇到表结构变更的时候就会以 statement 模式来记录，如果 SQL 语句确实就是 update 或者 delete 等修改数据的语句，那么还是会记录所有行的变更。

循环复制问题

通过上面对 MySQL 中 binlog 基本内容的理解，你现在可以知道，binlog 的特性确保了在备库执行相同的 binlog，可以得到与主库相同的状态。

因此，我们可以认为正常情况下主备的数据是一致的。也就是说，图 1 中 A、B 两个节点的内容是一致的。其实，图 1 中我画的是 M-S 结构，但实际生产上使用比较多的是双 M 结构，也就是图 9 所示的主备切换流程。

MySQL 主备切换流程 -- 双 M 结构.png

对比图 9 和图 1，你可以发现，双 M 结构和 M-S 结构，其实区别只是多了一条线，即：节点 A 和 B 之间总是互为主备关系。这样在切换的时候就不用再修改主备关系。但是，双 M 结构还有一个问题需要解决。

业务逻辑在节点 A 上更新了一条语句，然后再把生成的 binlog 发给节点 B，节点 B 执行完这条更新语句后也会生成 binlog。（我建议你把参数 log_slave_updates 设置为 on，表示备库执行 relay log 后生成 binlog）。

那么，如果节点 A 同时是节点 B 的备库，相当于又把节点 B 新生成的 binlog 拿过来执行了一次，然后节点 A 和 B 间，会不断地循环执行这个更新语句，也就是循环复制了。这个要怎么解决呢？

从上面的图 6中可以看到，MySQL 在 binlog 中记录了这个命令第一次执行时所在实例的 server id。因此，我们可以用下面的逻辑，来解决两个节点间的循环复制的问题：

• 规定两个库的 server id 必须不同，如果相同，则它们之间不能设定为主备关系；
• 一个备库接到 binlog 并在重放的过程中，生成与原 binlog 的 server id 相同的新的 binlog；
• 每个库在收到从自己的主库发过来的日志后，先判断 server id，如果跟自己的相同，表示这个日志是自己生成的，就直接丢弃这个日志。