MySQL 2022-07-22

MySQL数据库的主从复制原理详细分析

前言

在实际生产环境中，如果对mysql数据库的读和写都在一台数据库服务器中操作，无论是在安全性、高可用性，还是高并发等各个方面都是不能满足实际需求的，一般要通过主从复制的方式来同步数据，再通过读写分离来提升数据库的并发负载能力。

一、主从复制概念

主从复制是MySQL提供的基本的技术，主从复制的流程：binlog二进制日志（除了查询其他的更改相关的操作都会记录在binlog里面）、relay log日志和三个线程（master的一个线程和slave的两个线程）。

主库(master)对外提供数据的增删改查服务，主库中涉及到数据的修改都会写在binlog从库(slave)用来数据同步和数据备份，通过专门的线程从主库里面的binlog把主库和数据、权限、表结构相关的修改同步到从库里面，相当于是在主库上做的所有修改都会通过都会通过主从复制机制体现在从库上。

主从复制的好处：数据备份，我们甚至可以给它做一个热备份，就是通过MySQL中间件mycat，可以实现容灾，容灾也体现了高可用。
容灾：如果主库挂了，由中间件代理mycat自动把服务的请求映射到从库，由从库继续对外提供服务，体现出了高可用性（后端的服务允许一定的异常发生，但是后端的架构服务要可以容错，把这些异常的错误处理掉，并对外重新提供正常的服务）

二、读写分离的概念

读写分离是基于主从复制来实现的。在实际的应用环境中，肯定是读操作多，就像我们在电商平台上去购买东西，可能看了100个也就买了一两个。所以读操作永远比写这种更新操作多很多。所以我们基于主从复制的读写分离配置，就是让一个主库专门用来做数据的修改，写的时候专门在主库上写，主库通过主从复制把数据的更改通过binlog同步到从库上去，那么其他的客户端查询的请求都会最终映射到从库上去，而我们一个主库带上两三个从库，主库专门用来做数据的更新（写操作），从库专门用来做读操作这样一来可以很好的分摊读写的压力，不用全部都集中在主库上，对于后端服务的并发处理能力有很大的提高，另外就是它的高可用容灾，当主库挂了以后，可以把指定的从库变成主库。

上图中的binlog，即使我们没有主从复制，也是会写binlog的，只不过主从复制是通过binlog来实现的。

三、主库和从库

1. 主库

主库master服务器创建一个binlog转储线程，将二进制日志内容发送到从服务器

2. 从库

从库里面专门有一个I/O线程专门读取接收主库发送的内容，它会把主库里面发过来的binlog内容接收并写到一个relay log里面，中继日志相当于做了一个缓冲，这样 master 就不必等待 slave 执行完成才发送下一个事件。并不是把主库里面的binlog内容读过来直接就执行，这样直接执行不好的地方就是主库的binlog内容可能会很多，而从库接收到binlog内容执行起来可能会很慢，导致从库更新数据和主库差距会越来越大。数据的复制可能比较落后。
从库还会启一个SQL线程，专门从中继日志读取相应的操作，所有的SQL都执行一遍，这样就实现了从库内容和主库内容的同步

四、主从复制的流程

主从复制的流程：两个日志（binlog二进制日志和relay log日志）和三个线程（master的一个线程和slave的两个线程）。

主库的更新操作写入binlog二进制日志中（主库需要打开binlog开关）
master服务器创建一个binlog转储线程，将二进制日志内容发送到从服务器
slave机器执行START SLAVE命令会在从服务器创建一个IO线程，接收master的binary log复制到其中继日志（处于内存中，读写快）。首先slave开始一个工作线程（I/O线程），I/O线程会主动连接master ，然后主库会开启dump线程，dump线程从master的binlog中读取事件并发送给slave的I/O线程，如果dump线程已经跟上master（主库上的dump线程已经把binlog的内容发完了，而且主库上binlog没有产生更多的内容），dump线程会睡眠并等待binlog产生新的事件，slave的I/O线程接收的事件写入中继日志
slave的SQL线程处理该过程的最后一步，SQL线程从relay log中读取事件，并执行其中的事件更新slave的数据，使其与master的数据同步。只要SQL线程与I/O线程保持一致，中继日志通常会位于os缓存中，所以中继日志的开销很小