面试题：MySQL 中主从复制如何避免单点失效

Question

请简述 MySQL 主从复制的原理，以及在主从复制架构下如何避免主库单点失效，若主库发生故障，从库如何切换为主库继续提供服务？

Answer 1

MySQL 主从复制的原理

1. 主库日志记录：主库在执行任何数据修改（INSERT、UPDATE、DELETE 等）操作时，会将这些改变记录到二进制日志（Binary Log，也叫 binlog）中。
2. 从库 I/O 线程：从库启动一个 I/O 线程，该线程连接到主库，请求主库发送二进制日志的内容。从库通过在主库上创建一个基于长连接的 replication 专用账号来进行连接。
3. 主库发送日志：主库接收到从库 I/O 线程的请求后，根据从库提供的二进制日志文件名（log_file）和位置（log_pos），从指定位置开始发送二进制日志给从库。
4. 从库中继日志：从库 I/O 线程接收到主库发送的二进制日志，将其写入到本地的中继日志（Relay Log）中。
5. 从库 SQL 线程：从库还启动一个 SQL 线程，它负责读取中继日志中的内容，并按照日志中记录的顺序在从库上重新执行一遍，从而使从库的数据与主库保持一致。

避免主库单点失效及主从切换方法

1. 避免主库单点失效
   • 双活或多活架构：采用双主或多主架构，多个主库之间可以同时进行写操作，并相互同步数据。这样即使一个主库发生故障，其他主库仍能继续提供服务。但这种架构需要处理好数据冲突问题，比如通过设置不同的自增 ID 范围等方式。
   • 引入高可用中间件：如 MHA（Master High Availability）、Orchestrator 等。这些中间件可以监控主库的运行状态，当检测到主库故障时，自动进行主从切换。
2. 从库切换为主库继续提供服务
   • 手动切换：DBA 登录到从库，执行 STOP SLAVE 停止复制，然后执行 RESET MASTER 命令将从库切换为主库。之后需要更新其他从库，让它们指向新的主库。首先获取新主库的二进制日志文件名和位置，然后在其他从库上执行 CHANGE MASTER TO 命令，指定新主库的连接信息、日志文件名和位置，最后执行 START SLAVE 开启复制。
   • 使用高可用中间件自动切换：以 MHA 为例，MHA 由管理节点（Manager Node）和多个数据节点组成。管理节点会定期检测主库和从库的心跳，当主库故障时，MHA 管理节点会自动选择一个从库，执行相关命令将其提升为主库，并通知其他从库指向新的主库。具体流程如下：
     • 故障检测：MHA 管理节点通过心跳检测机制发现主库故障。
     • 选主：根据一定的算法（如优先选择复制延迟最小的从库），从可用的从库中选择一个作为新的主库。
     • 切换：MHA 管理节点在选中的从库上执行切换命令，如 STOP SLAVE、RESET MASTER 等，将其变为新主库。
     • 重定向：MHA 管理节点通知其他从库，通过执行 CHANGE MASTER TO 命令，让它们重新指向新的主库，并启动复制。