经过上两篇关于mysql/mariadb 的binary log group commit的发展历程和enhanced multi-threaded slave的介绍,相信大家对mysql 基于binay log 的replication的原理以及为了解决主备数据复制延迟问题而引入的enhanced multi-threaded slave 功能,支持从库多线程并发回放主库提交的事务有了更深入的了解。同时为了更好的发挥mysql 5.7/mariadb 10 并发复制的性能,两个版本都在主库binary log group commit的阶段做了更加深入的优化。
无论是mysql还是mariadb在binary log group commit优化的目的都是:使高并发下的事务尽可能的在同一个时间点提交,然后用一次fsync()的操作将这一组的binary log缓存的数据写入磁盘。当并发事务可以在同一个时间提交,说明每个线程所执行的事务之间没有锁冲突(如果有锁冲突,并发的事务将无法在同一个时刻提交),那么意味着这一组并发提交的事务在slave机器上能并发重放主库提交的事务,所以我们只需要在master机器对二进制日志进行group commit的时候标记上组提交相关信息,slave机器就可以安全的并发执行主库提交的事务。
我们来看一个例子:
事务t1、t2(start transaction)开始事务,落后于事务t3、t4的(start transaction)开始时间,但是这一组事务都在c(commit)时间点提交事务,所以这一组事务(t1、t2、t3、t4)将在master机器上进行binary log group commit,然后该二进制日志推送到slave机器上时可以并发执行这一组被标记的事务。

原理:
从上面的例子可以看出,并发线程执行不同的事务只要在同一时刻能够commit(说明线程之间没有锁冲突),那么master节点就可以将这一组的事务标记并在slave机器上安全的进行并发重放主库提交的事务。所以尽可能的使所有线程能在同一时刻提交可以极大的提高slave机器并发执行事务的数量使主备数据同步。
在上一篇文章提到过:mysql/mariadb开启binary log日志后使二进制日志写入顺序和存储引擎提交顺序保持一致,binary log group commit分为三个过程:
图1: binary log group commit 三个阶段
在 flush stage:所有已经注册线程都将写入binary log缓存
在sync stage :binary log缓存的数据将会sync到磁盘,当sync_binlog=1时所有该队列事务的二进制日志缓存永久写入磁盘
在 commit stage: leader根据顺序调用存储引擎提交事务。
那么为了使更多的并发线程事务能够视为在同一个时刻commit即在sync阶段(调fsync()把binary log文件系统缓存日志永久刷入磁盘文件)master机器标记并发提交的事务为同一组事务的信息写入binary log日志中。我们可以在flush stage将注册为leader的线程带领更多的follower线程到sync stage进行一次fsync()的操作,来增加binary log group commit的数量。
如下图:
当前mysql/mariadb数据库实例上运行三个线程分别提交t1、t2、t3事务,t1事务的线程率先提交进入第一阶段flush stage队列,发现该队列是空队列故注册成leader,与此同时t2事务进入flush stage成为该队列的follower等待leader调配,事务t1的leader带领t2事务进入sync stage进行一次fsync()操作那么t1、t2在binary log进行一次group commit。
在二进制日志内标记了这一组事务。之后t3线程的事务随后进入了binary log提交的过程。
图2: 组提交过程
mariadb 10通过@@binlog_commit_wait_count and @@binlog_commit_wait_usec 两个参数设置,既事务commit阶段的时候至少等binlog_commit_wait_usec毫秒直到有binlog_commit_wait_count个数时进行一次组提交,来提高每组事务中的事务数量,并可以通过查询状态变量@@binlog_commit和@@binlog_group_commit来查参数来查看当前binary log group commit比例。
mysql5.7通过引入 binlog_group_commit_sync_delay和 binlog_group_commit_sync_no_delay_count参数即提高binary log组提交并发数量,既mysql等待binlog_group_commit_sync_delay毫秒的时间直到binlog_group_commit_sync_no_delay_count个数时进行一次组提交。
实现:
binary log group commit在mysql 5.7和mariadb 10 中是默认开启不需要配置任何信息,且在binary log中标记的组提交信息依赖于gtid,而mysql和mariadb的gtid组成和实现方式不一样,这里我们简单梳理下。
在mysql 5.7版本由于binary log group commit是默认开启的,所以即使你不开启gtid_mode在配置文件中,binary log的内容中同样也有gtid 信息只不过标记的信息是"anonymous"
> show binlog events in 'mysql-bin.000004';截取一段信息
1. ...............
| mysql-bin.000004 | 3571 | anonymous_gtid | 15112 | 3636 | set @@session.gtid_next= 'anonymous' |
2. | mysql-bin.000004 | 3636 | query | 15112 | 3712 | begin |
3. | mysql-bin.000004 | 3712 | rows_query | 15112 | 3763 | # insert into t1 () values () |
4. | mysql-bin.000004 | 3763 | table_map | 15112 | 3807 | table_id: 108 (db2.t1) |
5. | mysql-bin.000004 | 3807 | write_rows | 15112 | 3847 | table_id: 108 flags: stmt_end_f |
6. | mysql-bin.000004 | 3847 | xid | 15112 | 3878 | commit /* xid=33 */ |
.................
> mysqlbinlog -vvv mysql-bin.00004 | less
1. #151231 14:34:03 server id 15112 end_log_pos 2408 crc32 0x5586fe71 anonymous_gtid last_committed=6 sequence_number=8
2. set @@session.gtid_next= 'anonymous'/*!*/;
3. # at 2408
4. #151231 14:34:03 server id 15112 end_log_pos 2484 crc32 0x748efb17 query thread_id=11 exec_time=0 error_code=0
5. set timestamp=1451543643/*!*/;
6. begin
7. ..
mariadb的gtid同样也是默认开启且gtid是由domain id、server id和transaction sequence number组成:
图3 mariadb gtid组成
> show binlog events in 'mysql-bin.000003';截取一段信息
1. .......
| mysql-bin.000003 | 335 | gtid | 15102 | 377 | begin gtid 0-15102-64139 |
2. | mysql-bin.000003 | 377 | table_map | 15102 | 434 | table_id: 18 (test.sbtest1) |
3. | mysql-bin.000003 | 434 | write_rows_v1 | 15102 | 657 | table_id: 18 flags: stmt_end_f |
4. | mysql-bin.000003 | 657 | xid | 15102 | 688 | commit /* xid=16 */ |
5. | mysql-bin.000003 | 688 | gtid | 15102 | 732 | begin gtid 0-15102-64140 cid=20 |
6. | mysql-bin.000003 | 732 | table_map | 15102 | 789 | table_id: 19 (test.sbtest6) |
7. | mysql-bin.000003 | 789 | write_rows_v1 | 15102 | 1012 | table_id: 19 flags: stmt_end_f |
8. | mysql-bin.000003 | 1012 | xid | 15102 | 1043 | commit /* xid=20 */ |
9. | mysql-bin.000003 | 1043 | gtid | 15102 | 1087 | begin gtid 0-15102-64141 cid=20 |
10. | mysql-bin.000003 | 1087 | table_map | 15102 | 1145 | table_id: 20 (test.sbtest12) |
11. | mysql-bin.000003 | 1145 | write_rows_v1 | 15102 | 1368 | table_id: 20 flags: stmt_end_f |
12. | mysql-bin.000003 | 1368 | xid | 15102 | 1399 | commit /* xid=21 */ |
......
> mysqlbinlog -vvv mysql-bin.00003 | less
1. .......
2. # at 1754
3. #160104 15:16:46 server id 15102 end_log_pos 1798 crc32 0x26104c0b gtid 0-15102-64143 cid=20 trans
4. /*!100001 set @@session.gtid_seq_no=64143*//*!*/;
5. begin
6. /*!*/;
7. # at 1798
8. #160104 15:16:46 server id 15102 end_log_pos 1856 crc32 0x2c994f5a table_map: `test`.`sbtest12` mapped to number 20
9. # at 1856
10. #160104 15:16:46 server id 15102 end_log_pos 2079 crc32 0x02b5a694 write_rows: table id 20 flags: stmt_end_f
11.
12. binlog '
13. .........
结论:
mysql 5.7 / mariadb 10的parallel replication都是基于主库上binary log group commit。
mysql: 主库并发提交的事务group commit写入binary log日志中,当事务被标记的 last_committed=n的值相同时(通过binlog_group_commit_sync_delay、 binlog_group_commit_sync_no_delay_count参数设置提高并发事务数量),可以在slave节点并发回放主库提交的事务。
mariadb: 主库并发提交的事务group commit写入binary log日志中,当事务被标记的 cid=n 的值相同时(通过 binlog_commit_wait_count、binlog_commit_wait_usec参数设置提高并发事务数量),可以在slave节点并发回放主库提交的事务。
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