Mysql主從基本原理，主要形式以及主從同步延遲原理 (讀寫分離)導緻主庫從庫資料不一緻問題的及解決方案
一、主從資料庫的差別
從資料庫(Slave)是主資料庫的備份，當主資料庫(Master)變化時從資料庫要更新，這些資料庫軟體可以設計更新周期。這是提高資訊安全的手段。主從資料庫伺服器不在一個地理位置上，當發生意外時資料庫可以儲存。
(1) 主從分工
其中Master負責寫操作的負載，也就是說一切寫的操作都在Master上進行，而讀的操作則分攤到Slave上進行。這樣一來的可以大大提高讀取的效率。在一般的網際網路應用中，經過一些資料調查得出結論，讀/寫的比例大概在 10：1左右 ，也就是說大量的資料操作是集中在讀的操作，這也就是為什麼我們會有多個Slave的原因。但是為什麼要分離讀和寫呢？熟悉DB的研發人員都知道，寫操作涉及到鎖的問題，不管是行鎖還是表鎖還是塊鎖，都是比較降低系統執行效率的事情。我們這樣的分離是把寫操作集中在一個節點上，而讀操作其其他的N個節點上進行，從另一個方面有效的提高了讀的效率，保證了系統的高可用性。
(2) 基本過程
1)、Mysql的主從同步就是當master（主庫）發生資料變化的時候，會實時同步到slave（從庫）。
2)、主從複制可以水準擴充資料庫的負載能力，容錯，高可用，資料備份。
3)、不管是delete、update、insert，還是建立函數、存儲過程，都是在master上，當master有操作的時候，slave會快速的接受到這些操作，進而做同步。
(3) 用途和條件
1)、mysql主從複制用途
●實時災備，用于故障切換
●讀寫分離，提供查詢服務
●備份，避免影響業務
2)、主從部署必要條件：
●主庫開啟binlog日志（設定log-bin參數）
●主從server-id不同
●從庫伺服器能連通主庫
二、主從同步的粒度、原理和形式：
(1)、 三種主要實作粒度
詳細的主從同步主要有三種形式：statement、row、mixed
1)、statement: 會将對資料庫操作的sql語句寫道binlog中
2)、row: 會将每一條資料的變化寫道binlog中。
3)、mixed: statement與row的混合。Mysql決定何時寫statement格式的binlog, 何時寫row格式的binlog。
(2)、主要的實作原理、具體操作、示意圖
1)、在master機器上的操作：
當master上的資料發生變化時，該事件變化會按照順序寫入bin-log中。當slave連結到master的時候，master機器會為slave開啟binlog dump線程。當master的binlog發生變化的時候，bin-log dump線程會通知slave，并将相應的binlog内容發送給slave。
2)、在slave機器上操作：
當主從同步開啟的時候，slave上會建立兩個線程：I\O線程。該線程連接配接到master機器，master機器上的binlog dump 線程會将binlog的内容發送給該I\O線程。該I/O線程接收到binlog内容後，再将内容寫入到本地的relay log；sql線程。該線程讀取到I/O線程寫入的ralay log。并且根據relay log。并且根據relay log 的内容對slave資料庫做相應的操作。
3)、MySQL主從複制原理圖如下:
從庫生成兩個線程，一個I/O線程，一個SQL線程；
i/o線程去請求主庫 的binlog，并将得到的binlog日志寫到relay log（中繼日志） 檔案中；
主庫會生成一個 log dump 線程，用來給從庫 i/o線程傳binlog；
SQL 線程，會讀取relay log檔案中的日志，并解析成具體操作，來實作主從的操作一緻，而最終資料一緻；
(2)、主從形式
mysql主從複制 靈活
● 一主一從
● 主主複制
● 一主多從---擴充系統讀取的性能，因為讀是在從庫讀取的；
● 多主一從---5.7開始支援
● 聯級複制---
三、主從同步的延遲等問題、原因及解決方案：
(1)、mysql資料庫從庫同步的延遲問題
1）相關參數：
首先在伺服器上執行show slave satus;可以看到很多同步的參數：
Master_Log_File： SLAVE中的I/O線程目前正在讀取的主伺服器二進制日志檔案的名稱
Read_Master_Log_Pos： 在目前的主伺服器二進制日志中，SLAVE中的I/O線程已經讀取的位置
Relay_Log_File： SQL線程目前正在讀取和執行的中繼日志檔案的名稱
Relay_Log_Pos： 在目前的中繼日志中，SQL線程已讀取和執行的位置
Relay_Master_Log_File： 由SQL線程執行的包含多數近期事件的主伺服器二進制日志檔案的名稱
Slave_IO_Running： I/O線程是否被啟動并成功地連接配接到主伺服器上
Slave_SQL_Running： SQL線程是否被啟動
Seconds_Behind_Master： 從屬伺服器SQL線程和從屬伺服器I/O線程之間的時間差距，機關以秒計。 從庫同步延遲情況出現的
● show slave status顯示參數Seconds_Behind_Master不為0，這個數值可能會很大
● show slave status顯示參數Relay_Master_Log_File和Master_Log_File顯示bin-log的編号相差很大，說明bin-log在從庫上沒有及時同步，是以近期執行的bin-log和目前IO線程所讀的bin-log相差很大
● mysql的從庫資料目錄下存在大量mysql-relay-log日志，該日志同步完成之後就會被系統自動删除，存在大量日志，說明主從同步延遲很厲害
(2)、MySql資料庫從庫同步的延遲問題
1)、MySQL資料庫主從同步延遲原理mysql主從同步原理：主庫針對寫操作，順序寫binlog，從庫單線程去主庫順序讀”寫操作的binlog”，從庫取到binlog在本地原樣執行（随機寫），來保證主從資料邏輯上一緻。mysql的主從複制都是單線程的操作，主庫對所有DDL和DML産生binlog，binlog是順序寫，是以效率很高，slave的Slave_IO_Running線程到主庫取日志，效率比較高，下一步，問題來了，slave的Slave_SQL_Running線程将主庫的DDL和DML操作在slave實施。DML和DDL的IO操作是随即的，不是順序的，成本高很多，還可能可slave上的其他查詢産生lock争用，由于Slave_SQL_Running也是單線程的，是以一個DDL卡主了，需要執行10分鐘，那麼所有之後的DDL會等待這個DDL執行完才會繼續執行，這就導緻了延時。有朋友會問：“主庫上那個相同的DDL也需要執行10分，為什麼slave會延時？”，答案是master可以并發，Slave_SQL_Running線程卻不可以。
2)、MySQL資料庫主從同步延遲是怎麼産生的？當主庫的TPS并發較高時，産生的DDL數量超過slave一個sql線程所能承受的範圍，那麼延時就産生了，當然還有就是可能與slave的大型query語句産生了鎖等待。首要原因：資料庫在業務上讀寫壓力太大，CPU計算負荷大，網卡負荷大，硬碟随機IO太高次要原因：讀寫binlog帶來的性能影響，網絡傳輸延遲。
(3)、MySql資料庫從庫同步的延遲解決方案
1)、架構方面
1.業務的持久化層的實作采用分庫架構，mysql服務可平行擴充，分散壓力。
2.單個庫讀寫分離，一主多從，主寫從讀，分散壓力。這樣從庫壓力比主庫高，保護主庫。
3.服務的基礎架構在業務和mysql之間加入memcache或者redis的cache層。降低mysql的讀壓力。
4.不同業務的mysql實體上放在不同機器，分散壓力。
5.使用比主庫更好的硬體裝置作為slave總結，mysql壓力小，延遲自然會變小。
2)、硬體方面
1.采用好伺服器，比如4u比2u性能明顯好，2u比1u性能明顯好。
2.存儲用ssd或者盤陣或者san，提升随機寫的性能。
3.主從間保證處在同一個交換機下面，并且是萬兆環境。
總結，硬體強勁，延遲自然會變小。一句話，縮小延遲的解決方案就是花錢和花時間。
3)、mysql主從同步加速
1、sync_binlog在slave端設定為0
2、–logs-slave-updates 從伺服器從主伺服器接收到的更新不記入它的二進制日志。
3、直接禁用slave端的binlog
4、slave端，如果使用的存儲引擎是innodb，innodb_flush_log_at_trx_commit =2
4)、從檔案系統本身屬性角度優化
master端修改linux、Unix檔案系統中檔案的etime屬性， 由于每當讀檔案時OS都會将讀取操作發生的時間回寫到磁盤上，對于讀操作頻繁的資料庫檔案來說這是沒必要的，隻會增加磁盤系統的負擔影響I/O性能。可以通過設定檔案系統的mount屬性，組織作業系統寫atime資訊，在linux上的操作為：打開/etc/fstab，加上noatime參數/dev/sdb1 /data reiserfs noatime 1 2然後重新mount檔案系統#mount -oremount /data
5)、同步參數調整主庫是寫，對資料安全性較高，比如sync_binlog=1，innodb_flush_log_at_trx_commit = 1 之類的設定是需要的而slave則不需要這麼高的資料安全，完全可以講sync_binlog設定為0或者關閉binlog，innodb_flushlog也可以設定為0來提高sql的執行效率
1、sync_binlog=1 oMySQL提供一個sync_binlog參數來控制資料庫的binlog刷到磁盤上去。預設，sync_binlog=0，表示MySQL不控制binlog的重新整理，由檔案系統自己控制它的緩存的重新整理。這時候的性能是最好的，但是風險也是最大的。一旦系統Crash，在binlog_cache中的所有binlog資訊都會被丢失。
如果sync_binlog>0，表示每sync_binlog次事務送出，MySQL調用檔案系統的重新整理操作将緩存刷下去。最安全的就是sync_binlog=1了，表示每次事務送出，MySQL都會把binlog刷下去，是最安全但是性能損耗最大的設定。這樣的話，在資料庫所在的主機作業系統損壞或者突然掉電的情況下，系統才有可能丢失1個事務的資料。但是binlog雖然是順序IO，但是設定sync_binlog=1，多個事務同時送出，同樣很大的影響MySQL和IO性能。雖然可以通過group commit的更新檔緩解，但是重新整理的頻率過高對IO的影響也非常大。
對于高并發事務的系統來說，“sync_binlog”設定為0和設定為1的系統寫入性能差距可能高達5倍甚至更多。是以很多MySQL DBA設定的sync_binlog并不是最安全的1，而是2或者是0。這樣犧牲一定的一緻性，可以獲得更高的并發和性能。預設情況下，并不是每次寫入時都将binlog與硬碟同步。是以如果作業系統或機器(不僅僅是MySQL伺服器)崩潰，有可能binlog中最後的語句丢失了。要想防止這種情況，你可以使用sync_binlog全局變量(1是最安全的值，但也是最慢的)，使binlog在每N次binlog寫入後與硬碟同步。即使sync_binlog設定為1,出現崩潰時，也有可能表内容和binlog内容之間存在不一緻性。
2、innodb_flush_log_at_trx_commit （這個很管用）抱怨Innodb比MyISAM慢 100倍？那麼你大概是忘了調整這個值。預設值1的意思是每一次事務送出或事務外的指令都需要把日志寫入（flush）硬碟，這是很費時的。特别是使用電池供電緩存（Battery backed up cache）時。設成2對于很多運用，特别是從MyISAM表轉過來的是可以的，它的意思是不寫入硬碟而是寫入系統緩存。日志仍然會每秒flush到硬 盤，是以你一般不會丢失超過1-2秒的更新。設成0會更快一點，但安全方面比較差，即使MySQL挂了也可能會丢失事務的資料。而值2隻會在整個作業系統 挂了時才可能丢資料。
3、ls(1) 指令可用來列出檔案的 atime、ctime 和 mtime。
atime 檔案的access time 在讀取檔案或者執行檔案時更改的ctime 檔案的create time 在寫入檔案，更改所有者，權限或連結設定時随inode的内容更改而更改mtime 檔案的modified time 在寫入檔案時随檔案内容的更改而更改ls -lc filename 列出檔案的 ctimels -lu filename 列出檔案的 atimels -l filename 列出檔案的 mtimestat filename 列出atime，mtime，ctimeatime不一定在通路檔案之後被修改因為：使用ext3檔案系統的時候，如果在mount的時候使用了noatime參數那麼就不會更新atime資訊。這三個time stamp都放在 inode 中.如果mtime,atime 修改,inode 就一定會改, 既然 inode 改了,那ctime也就跟着改了.之是以在 mount option 中使用 noatime, 就是不想file system 做太多的修改, 而改善讀取效能
(4)、MySql資料庫從庫同步其他問題及解決方案
1)、mysql主從複制存在的問題： ● 主庫當機後，資料可能丢失 ● 從庫隻有一個sql Thread，主庫寫壓力大，複制很可能延時2)、解決方法： ● 半同步複制---解決資料丢失的問題 ● 并行複制----解決從庫複制延遲的問題
3)、半同步複制mysql semi-sync（半同步複制）半同步複制： ● 5.5內建到mysql，以插件的形式存在，需要單獨安裝 ● 確定事務送出後binlog至少傳輸到一個從庫 ● 不保證從庫應用完這個事務的binlog ● 性能有一定的降低，響應時間會更長 ● 網絡異常或從庫當機，卡主主庫，直到逾時或從庫恢複4)、主從複制--異步複制原理、半同步複制和并行複制原理比較
a、異步複制原理：
b、半同步複制原理：
事務在主庫寫完binlog後需要從庫傳回一個已接受，才放回給用戶端；5.5內建到mysql，以插件的形式存在，需要單獨安裝確定事務送出後binlog至少傳輸到一個從庫不保證從庫應用完成這個事務的binlog性能有一定的降低網絡異常或從庫當機，卡主庫，直到逾時或從庫恢複
c、并行複制mysql并行複制 ● 社群版5.6中新增 ● 并行是指從庫多線程apply binlog ● 庫級别并行應用binlog，同一個庫資料更改還是串行的(5.7版并行複制基于事務組)設定set global slave_parallel_workers=10;設定sql線程數為10
原理：從庫多線程apply binlog在社群5.6中新增庫級别并行應用binlog，同一個庫資料更改還是串行的5.7版本并行複制基于事務組