MySQL半同步复制原理与配置详解

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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。

MySQL 半同步复制原理与配置详解

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’;

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

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。默认为 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 |
+——————————————–+——–+
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