一文看懂MySQL的异步复制、全同步复制与半同步复制

今天主要聊一下MySQL的异步复制、全同步复制与半同步复制，目前我们生产库实际上用的就是异步复制了，后面再转成半同步复制。

一、MYSQL复制架构衍生史

在2000年，MySQL 3.23.15版本引入了Replication。Replication作为一种准实时同步方式，得到广泛应用。这个时候的Replicaton的实现涉及到两个线程，一个在Master，一个在Slave。Slave的I/O和SQL功能是作为一个线程，从Master获取到event后直接apply，没有relay log。这种方式使得读取event的速度会被Slave replay速度拖慢，当主备存在较大延迟时候，会导致大量binary log没有备份到Slave端。

在2002年，MySQL 4.0.2版本将Slave端event读取和执行独立成两个线程(IO线程和SQL线程)，同时引入了relay log。IO线程读取event后写入relay log，SQL线程从relay log中读取event然后执行。这样即使SQL线程执行慢，Master的binary log也会尽可能的同步到Slave。当Master宕机，切换到Slave，不会出现大量数据丢失。

在2010年MySQL 5.5版本之前，一直采用的是这种异步复制的方式。主库的事务执行不会管备库的同步进度，如果备库落后，主库不幸crash，那么就会导致数据丢失。于是在MySQL在5.5中就顺其自然地引入了半同步复制，主库在应答客户端提交的事务前需要保证至少一个从库接收并写到relay log中。

在2016年，MySQL在5.7.17中引入了一个全新的技术，称之为InnoDB Group Replication。目前官方MySQL 5.7.17基于Group replication的全同步技术已经问世，全同步技术带来了更多的数据一致性保障。

下图对应MySQL几种复制类型，分别是异步、半同步、全同步

二、异步复制(Asynchronous replication)

1. 逻辑上

MySQL默认的复制即是异步的，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，这样就会有一个问题，主如果crash掉了，此时主上已经提交的事务可能并没有传到从库上，如果此时，强行将从提升为主，可能导致新主上的数据不完整。

2. 技术上

主库将事务 Binlog 事件写入到 Binlog 文件中，此时主库只会通知一下 Dump 线程发送这些新的 Binlog，然后主库就会继续处理提交操作，而此时不会保证这些 Binlog 传到任何一个从库节点上。

3. 原理图

(1) 在Slave 服务器上执行sart slave命令开启主从复制开关，开始进行主从复制。

(2) 此时，Slave服务器的IO线程会通过在master上已经授权的复制用户权限请求连接master服务器，并请求从执行binlog日志文件的指定位置(日志文件名和位置就是在配置主从复制服务时执行change master命令指定的)之后开始发送binlog日志内容

(3) Master服务器接收到来自Slave服务器的IO线程的请求后，其上负责复制的IO线程会根据Slave服务器的IO线程请求的信息分批读取指定binlog日志文件指定位置之后的binlog日志信息，然后返回给Slave端的IO线程。返回的信息中除了binlog日志内容外，还有在Master服务器端记录的IO线程。返回的信息中除了binlog中的下一个指定更新位置。

(4) 当Slave服务器的IO线程获取到Master服务器上IO线程发送的日志内容、日志文件及位置点后，会将binlog日志内容依次写到Slave端自身的Relay Log(即中继日志)文件(Mysql-relay-bin.xxx)的最末端，并将新的binlog文件名和位置记录到master-info文件中，以便下一次读取master端新binlog日志时能告诉Master服务器从新binlog日志的指定文件及位置开始读取新的binlog日志内容

(5) Slave服务器端的SQL线程会实时检测本地Relay Log 中IO线程新增的日志内容，然后及时把Relay LOG 文件中的内容解析成sql语句，并在自身Slave服务器上按解析SQL语句的位置顺序执行应用这样sql语句，并在relay-log.info中记录当前应用中继日志的文件名和位置点

三、全同步复制(Fully synchronous replication)

1. 逻辑上

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。

2. 技术上

当主库提交事务之后，所有的从库节点必须收到、APPLY并且提交这些事务，然后主库线程才能继续做后续操作。但缺点是，主库完成一个事务的时间会被拉长，性能降低。

3. 原理图

四、半同步复制(Semisynchronous replication)

1. 逻辑上

是介于全同步复制与全异步复制之间的一种，主库只需要等待至少一个从库节点收到并且 Flush Binlog 到 Relay Log 文件即可，主库不需要等待所有从库给主库反馈。同时，这里只是一个收到的反馈，而不是已经完全完成并且提交的反馈，如此，节省了很多时间。

2. 技术上

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，半同步复制提高了数据的安全性，同时它也造成了一定程度的延迟，这个延迟最少是一个TCP/IP往返的时间。所以，半同步复制最好在低延时的网络中使用。

3. 原理图

master将每个事务写入binlog(sync_binlog=1)，传递到slave刷新到磁盘(sync_relay=1)，同时主库提交事务(commit)。master等待slave反馈收到relay log，只有收到ACK后master才将commit OK结果反馈给客户端。

总之，mysql主从模式默认是异步复制的，而MySQL Cluster是同步复制的，只要设置为相应的模式即是在使用相应的同步策略。

从MySQL5.5开始，MySQL以插件的形式支持半同步复制。其实说明半同步复制是更好的方式，兼顾了同步和性能的问题。