面试题：MariaDB手动清理binlog专家难度问题

Question

在多主多从的MariaDB集群架构下，手动清理binlog时，如何协调各个节点以避免数据同步异常。请从底层原理出发，阐述binlog的生成、传播机制，以及清理操作对整个集群数据一致性的影响，并给出具体的解决方案和验证方法。

Answer 1

一、binlog生成机制

1. 记录修改操作：MariaDB 的 binlog（二进制日志）用于记录数据库的所有修改操作，如数据的插入、更新、删除等。每当有事务提交时，相关的修改操作会按照一定格式写入 binlog 中。这是基于事务的持久性（Durability）要求，确保即使系统崩溃，已提交的事务也能通过重放 binlog 来恢复数据。
2. 写入方式：采用追加写的方式，新的日志记录不断添加到日志文件末尾，不会覆盖已有的日志内容。

二、binlog传播机制

1. 主从复制原理：在多主多从的 MariaDB 集群中，主节点（Master）将 binlog 事件发送给从节点（Slave）。主节点开启二进制日志功能后，每当有事务提交，会将 binlog 事件通过网络发送给从节点。从节点通过 I/O 线程接收这些 binlog 事件，并将其写入到中继日志（Relay Log）中。
2. 同步流程：从节点的 SQL 线程负责读取中继日志中的事件，并在本地数据库上重放这些事件，从而实现数据的同步。主从之间通过心跳机制保持连接，确保数据及时同步。

三、清理操作对数据一致性的影响

1. 数据丢失风险：如果在主节点上过早清理 binlog，而对应的 binlog 事件还未被所有从节点接收和应用，那么从节点在同步时可能会因为找不到对应的日志而导致数据同步中断，进而出现数据不一致，甚至数据丢失的情况。
2. 不一致状态：不同从节点同步进度可能不同，若清理 binlog 不加以协调，部分从节点可能处于旧数据状态，而部分从节点已同步新数据，导致整个集群处于数据不一致状态。

四、解决方案

1. 基于 GTID（全局事务标识符）：
   • 启用 GTID：在 MariaDB 配置文件中开启 GTID 功能，确保所有节点都使用 GTID 模式。每个事务在主节点生成时会分配一个唯一的 GTID，这个 GTID 会跟随 binlog 事件传播到从节点。
   • 确定清理点：主节点在清理 binlog 前，需要确认所有从节点都已经应用了该 GTID 对应的事务。可以通过查询 show slave status 命令获取从节点的同步状态，查看 Executed_Gtid_Set，确保所有从节点已经执行到期望的 GTID 集合。
   • 安全清理：使用 PURGE BINARY LOGS TO 'log_name' 或 PURGE BINARY LOGS BEFORE 'date' 命令时，要基于 GTID 确认所有从节点同步完成后再执行。
2. 使用 MHA（Master High Availability）工具：
   • 架构管理：MHA 工具可以管理多主多从的 MariaDB 集群。它能够监控主从节点状态，自动检测主节点故障并进行切换。
   • 协调清理：在清理 binlog 时，MHA 可以协调各个节点，确保在清理 binlog 之前，所有从节点都已经同步完成相关事务。它通过内部机制检查从节点的复制状态，只有当所有从节点都准备好时，才允许主节点清理 binlog。

五、验证方法

1. 检查从节点状态：清理 binlog 后，在每个从节点上执行 show slave status 命令，确认 Slave_IO_Running 和 Slave_SQL_Running 都为 Yes，且 Seconds_Behind_Master 为 0 或接近 0。同时，检查 Executed_Gtid_Set 是否与主节点当前的 GTID 集合一致，确保从节点已成功应用所有相关事务。
2. 数据一致性检查：对集群中的关键数据进行校验，可以通过在主节点和从节点上执行相同的查询语句，对比结果是否一致。例如，对某个表的行数、特定字段的总和等进行验证。也可以使用专门的数据校验工具，如 pt-table-checksum，它能够快速检测主从节点之间的数据一致性问题。