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MariaDB半同步复制技术详解与实践

2022-05-156.7k 阅读

MariaDB半同步复制技术概述

在数据库管理系统中，数据的高可用性和数据一致性是至关重要的。MariaDB作为一款流行的开源数据库，提供了多种机制来实现这些目标，半同步复制（Semi - synchronous Replication）就是其中之一。

半同步复制介于异步复制和同步复制之间。在异步复制中，主库在执行完客户端的写操作后，立即将结果返回给客户端，而不会等待从库接收并应用这些更改。这使得异步复制性能较高，但在主库故障时可能会丢失部分尚未同步到从库的数据。

同步复制则要求主库在执行完写操作后，必须等待所有从库都接收并应用了这些更改，才会向客户端返回结果。这种方式保证了数据的强一致性，但由于需要等待从库的确认，会显著降低系统的性能。

半同步复制则是一种折中的方案。主库在执行完写操作后，会等待至少一个从库接收并写入中继日志（Relay Log），然后才向客户端返回结果。这样既在一定程度上保证了数据的一致性，又不会像同步复制那样对性能产生过大的影响。

MariaDB半同步复制的工作原理

  1. 配置阶段
    • 首先，在主库和从库上都需要安装半同步复制插件。在MariaDB中，可以通过以下命令安装：
INSTALL PLUGIN rpl_semi_sync_master SONAME'semisync_master.so';
INSTALL PLUGIN rpl_semi_sync_slave SONAME'semisync_slave.so';

- 然后在主库配置文件（通常是`my.cnf`）中添加如下配置：

[mysqld]
rpl_semi_sync_master_enabled = 1
rpl_semi_sync_master_timeout = 10000

这里rpl_semi_sync_master_enabled开启主库的半同步复制功能，rpl_semi_sync_master_timeout设置主库等待从库确认的超时时间，单位为毫秒。

- 在从库配置文件中添加：

[mysqld]
rpl_semi_sync_slave_enabled = 1

- 配置完成后，重启MariaDB服务使配置生效。

2. 运行阶段 - 当主库接收到客户端的写操作（如INSERT、UPDATE、DELETE等）时，它会将这些操作记录到二进制日志（Binlog）中。 - 主库会等待至少一个从库接收并将这些事件写入其中继日志。从库通过I/O线程连接到主库，读取主库的二进制日志并写入中继日志。 - 一旦至少有一个从库确认接收并写入中继日志，主库就会向客户端返回操作成功的响应。 - 从库在接收到主库的二进制日志事件并写入中继日志后，通过SQL线程将中继日志中的事件应用到自身的数据副本上，从而保持与主库的数据一致性。

MariaDB半同步复制的优点

  1. 数据一致性提升 与异步复制相比，半同步复制大大提高了数据的一致性。因为主库在向客户端确认写操作成功之前，至少有一个从库已经接收到了数据更改，这减少了主库故障时数据丢失的可能性。
  2. 性能影响相对较小 相较于同步复制需要等待所有从库确认，半同步复制只需要等待一个从库的确认，所以对系统性能的影响相对较小。在大多数情况下，这种折中的方式可以在保证数据一致性的同时，维持较好的系统吞吐量。

MariaDB半同步复制的缺点

  1. 增加主库延迟 由于主库需要等待从库的确认，在从库性能不佳或者网络延迟较高的情况下，主库的写操作可能会受到影响，导致响应客户端的时间变长。
  2. 依赖从库可用性 如果所有从库都出现故障或者网络连接中断，主库可能会因为无法得到从库的确认而无法正常工作，直到至少有一个从库恢复并能接收二进制日志。

MariaDB半同步复制实践

  1. 环境准备

    • 准备两台服务器，分别作为主库和从库，安装MariaDB数据库。假设主库IP为192.168.1.100，从库IP为192.168.1.101。
    • 确保两台服务器之间网络畅通，可以通过ping命令进行测试。

  2. 主库配置

    • 登录主库MariaDB：
mysql -u root -p

- 安装半同步复制插件：

INSTALL PLUGIN rpl_semi_sync_master SONAME'semisync_master.so';
INSTALL PLUGIN rpl_semi_sync_slave SONAME'semisync_slave.so';

- 配置主库参数：

SET GLOBAL rpl_semi_sync_master_enabled = 1;
SET GLOBAL rpl_semi_sync_master_timeout = 10000;

- 重启MariaDB服务：

systemctl restart mariadb

- 获取主库状态，记录`File`和`Position`的值，用于从库配置：

SHOW MASTER STATUS;
  1. 从库配置
    • 登录从库MariaDB：
mysql -u root -p

- 安装半同步复制插件：

INSTALL PLUGIN rpl_semi_sync_master SONAME'semisync_master.so';
INSTALL PLUGIN rpl_semi_sync_slave SONAME'semisync_slave.so';

- 配置从库参数：

SET GLOBAL rpl_semi_sync_slave_enabled = 1;

- 配置从库连接主库：

CHANGE MASTER TO
    MASTER_HOST = '192.168.1.100',
    MASTER_USER ='repl_user',
    MASTER_PASSWORD ='repl_password',
    MASTER_LOG_FILE = '主库SHOW MASTER STATUS返回的File值',
    MASTER_LOG_POS = 主库SHOW MASTER STATUS返回的Position值;

- 启动从库复制：

START SLAVE;

- 检查从库状态，确保复制正常运行：

SHOW SLAVE STATUS \G;

- 确认`Slave_IO_Running`和`Slave_SQL_Running`都为`Yes`，并且`Seconds_Behind_Master`的值为0或较小的正数。

4. 测试半同步复制 - 在主库上创建一个测试数据库和表，并插入数据：

CREATE DATABASE test;
USE test;
CREATE TABLE users (id INT PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT, name VARCHAR(50));
INSERT INTO users (name) VALUES ('Alice'), ('Bob');

- 在从库上检查数据是否同步：

USE test;
SELECT * FROM users;

- 应该能看到与主库相同的数据，这表明半同步复制配置成功。

MariaDB半同步复制的监控与优化

  1. 监控指标
    • 主库监控：
      • rpl_semi_sync_master_clients：当前连接的半同步从库数量。可以通过SHOW STATUS LIKE 'rpl_semi_sync_master_clients';查看。
      • rpl_semi_sync_master_timeout_count：主库等待从库确认超时的次数。SHOW STATUS LIKE 'rpl_semi_sync_master_timeout_count';
    • 从库监控：
      • rpl_semi_sync_slave_status：从库半同步复制状态。SHOW STATUS LIKE 'rpl_semi_sync_slave_status';
  2. 优化策略
    • 网络优化：确保主库和从库之间的网络稳定，减少网络延迟和丢包。可以通过优化网络拓扑、增加带宽等方式实现。
    • 从库性能优化：保证从库有足够的资源（如CPU、内存、磁盘I/O）来快速接收和应用主库的二进制日志事件。可以通过调整从库的MySQL配置参数，如innodb_buffer_pool_size等，来提高从库性能。
    • 调整超时时间：根据实际系统环境，合理调整主库的rpl_semi_sync_master_timeout参数。如果超时时间设置过短，可能会导致主库频繁超时；如果设置过长，可能会在从库故障时主库等待时间过长。

MariaDB半同步复制的故障处理

  1. 从库故障
    • 如果从库出现故障，主库可能会因为无法得到从库的确认而出现写操作延迟。此时可以尽快修复从库，重启从库服务并重新配置复制。
    • 在从库修复后，从库会自动追赶主库的数据，从库的I/O线程会从主库读取二进制日志并写入中继日志，SQL线程会应用中继日志中的事件。
  2. 主库故障
    • 当主库发生故障时，需要选择一个从库提升为主库。在选择从库时，要确保该从库的数据是最新的。可以通过查看从库的Seconds_Behind_Master等指标来判断。
    • 提升从库为主库后，需要重新配置其他从库连接到新的主库。首先在新主库上执行RESET MASTER;，然后获取新的File和Position值，在其他从库上使用CHANGE MASTER TO命令重新配置主库连接信息。

总结

MariaDB的半同步复制技术为数据库系统提供了一种在数据一致性和性能之间取得平衡的解决方案。通过深入理解其工作原理、进行合理的配置与实践，并做好监控与故障处理，能够有效地提高数据库系统的可用性和数据一致性。在实际应用中，需要根据业务需求和系统环境，灵活调整半同步复制的相关参数，以达到最佳的系统性能和数据保护效果。

以上就是关于MariaDB半同步复制技术的详细介绍与实践，希望能帮助你在数据库管理中更好地应用这一技术。