面试题：MySQL高可用性之主从复制相关问题

Question

请阐述MySQL主从复制的原理，以及在主从复制架构下可能会出现数据不一致的原因有哪些，如何解决？

Answer 1

MySQL主从复制原理

1. 主库操作记录：主库（Master）在执行写入操作（如INSERT、UPDATE、DELETE等）时，会将这些操作记录到二进制日志（Binary Log，也叫Binlog）中。Binlog记录了数据库的所有更改操作，以事件（Event）的形式记录，包括事务开始、事务中的SQL语句、事务提交等信息。
2. 从库连接主库：从库（Slave）通过I/O线程（I/O Thread）连接到主库，告知主库自己需要复制的日志位置（通常是通过在主库上执行SHOW MASTER STATUS获取的日志文件名和偏移量）。
3. 主库发送日志：主库接收到从库的连接请求后，会开启一个二进制日志转储线程（Binlog Dump Thread），将从库指定位置之后的Binlog事件发送给从库。
4. 从库接收日志：从库的I/O线程接收主库发送的Binlog事件，并将其写入到从库的中继日志（Relay Log）中。
5. 从库应用日志：从库的SQL线程（SQL Thread）读取中继日志中的事件，并按照顺序在从库上执行这些事件，从而使从库的数据与主库保持一致。

主从复制架构下数据不一致的原因

1. 网络延迟：主库和从库之间的网络延迟可能导致Binlog事件在从库上的应用出现延迟，尤其是在高并发写入场景下，可能会出现主库已经完成写入并返回客户端成功，而从库还未应用完相关日志，此时如果读取从库数据就会出现不一致。
2. 主从库版本差异：主库和从库使用的MySQL版本不同，某些特性或Bug修复情况不一致，可能导致在执行相同的SQL语句时产生不同的结果，从而造成数据不一致。
3. 主库并行复制与从库串行应用：在主库上，事务可能是并行提交并记录到Binlog中的，但从库默认是串行应用中继日志中的事件。如果主库写入并发度很高，从库的应用速度可能跟不上主库的写入速度，造成主从延迟，进而引发数据不一致。
4. 从库上的DDL操作：在从库上直接执行DDL（数据定义语言，如CREATE、ALTER、DROP等）操作，如果这些操作与主库的复制进程相互干扰，可能会破坏复制的一致性。
5. 存储引擎特性：不同的存储引擎（如InnoDB和MyISAM）对事务的支持、锁机制等方面存在差异。如果主从库使用不同的存储引擎，在某些情况下（如主库使用InnoDB的事务操作，而从库使用MyISAM不支持事务）可能导致数据不一致。

解决数据不一致的方法

1. 优化网络：通过升级网络设备、优化网络拓扑、增加带宽等方式，减少主从库之间的网络延迟，确保Binlog事件能够快速、稳定地传输到从库。
2. 保持版本一致：尽量确保主库和从库使用相同的MySQL版本，包括补丁级别，以避免因版本差异导致的不一致问题。
3. 优化从库复制：
   • 多线程复制：从MySQL 5.6开始支持并行复制，通过设置slave_parallel_workers参数开启多个SQL线程并行应用中继日志中的事件，提高从库的应用速度，减少主从延迟。
   • 基于组提交的并行复制：MySQL 5.7引入了基于组提交（Group Commit）的并行复制，通过识别在主库上同一组提交的事务，并在从库上并行应用这些事务，进一步提高并行复制的效率。
4. 避免从库DDL操作：尽量不在从库上直接执行DDL操作，如果必须执行，应先停止从库的复制进程（STOP SLAVE），执行完DDL后再启动复制进程（START SLAVE），并确保主库上的相关操作已经完成并记录到Binlog中。
5. 统一存储引擎：确保主从库使用相同的存储引擎，避免因存储引擎特性差异导致的数据不一致。
6. 监控与补偿机制：
   • 主从延迟监控：通过定期查询SHOW SLAVE STATUS中的Seconds_Behind_Master字段来监控主从延迟情况。当延迟超过一定阈值时，及时发出警报并进行排查。
   • 数据校验与修复：可以使用工具（如pt-table-checksum）定期对主从库的数据进行校验，发现不一致时，通过从主库重新同步数据或手动修复的方式来保证数据一致性。