面试题：MySQL备库延迟的深度排查与高可用方案设计

Question

当MySQL备库延迟长时间无法恢复，且常规排查手段无法定位问题根源时，你会采用哪些深度排查方法？另外，请设计一套高可用方案，确保在备库延迟或故障时，业务仍能保持相对稳定的运行。

Answer 1

深度排查方法

1. 分析中继日志
   • 使用 SHOW RELAYLOG EVENTS 命令查看中继日志中的事件，检查是否有异常的大事务或者耗时较长的操作。例如，可能存在包含大量数据更新、插入操作的事务，导致备库应用日志缓慢。
   • 可以结合 SHOW ENGINE INNODB STATUS 输出中关于 TRANSACTIONS 部分的信息，了解当前事务的状态，特别是长时间运行的事务。
2. 性能分析工具
   • 在备库上启用 pt - query - digest 工具，分析从主库接收到并应用的 SQL 语句。它可以帮助发现执行时间长、消耗资源多的 SQL 语句，例如慢查询。
   • 对于 MySQL 8.0 及以上版本，可以使用 performance_schema 来收集更详细的性能数据，如语句执行时间、锁等待时间等。通过 SELECT * FROM performance_schema.events_statements_summary_by_digest 等相关视图进行分析。
3. 网络分析
   • 使用 ping 命令检查主库和备库之间的网络延迟和丢包情况，例如 ping -c 100 master_ip，观察平均延迟和丢包率。高延迟或高丢包可能导致主库传输到备库的数据延迟。
   • 利用 traceroute 命令查看主备库之间的网络路径，确定是否存在网络设备故障或瓶颈，如 traceroute master_ip。
   • 检查主备库之间的带宽使用情况，确保有足够的带宽用于复制数据。可以使用 iperf 工具进行带宽测试，如在主库启动 iperf -s，在备库执行 iperf -c master_ip。
4. 操作系统层面排查
   • 检查备库服务器的 CPU、内存、磁盘 I/O 等资源使用情况。例如，使用 top 命令查看 CPU 和内存使用率，使用 iostat -x 10 观察磁盘 I/O 情况。如果磁盘 I/O 过高，可能是因为写入中继日志或数据文件时出现性能瓶颈，导致备库延迟。
   • 查看系统日志（如 /var/log/syslog 等），检查是否有硬件故障、系统错误等信息，这些问题可能间接影响 MySQL 备库的运行。
5. 主库排查
   • 在主库上检查 SHOW MASTER STATUS，确保二进制日志正常生成，并且没有因为磁盘空间不足等问题导致日志写入异常。
   • 分析主库上的长事务情况，长事务可能导致从库延迟。通过 SELECT * FROM information_schema.innodb_trx WHERE TIME_TO_SEC(timediff(now(), trx_started)) > 600; 查找运行超过 10 分钟的长事务。

高可用方案设计

1. 双活/多活架构
   • 架构描述：部署多个主库，每个主库都可以处理读写请求，同时这些主库之间相互进行数据同步。例如，可以使用 MySQL Group Replication 实现多主架构。每个节点既是主库也是备库，当某个节点出现延迟或故障时，其他节点可以继续提供服务。
   • 优点：能够在节点故障或延迟时，快速切换业务流量到其他正常节点，提供较高的可用性和性能。
   • 缺点：架构复杂，数据同步和冲突解决难度较大，对网络要求较高。
2. 读写分离与故障切换
   • 读写分离：使用中间件（如 MyCAT、MaxScale 等）实现读写分离。应用程序的读请求发送到备库，写请求发送到主库。中间件会根据配置将请求路由到相应的数据库节点。
   • 故障切换：利用工具如 MHA（Master High Availability）或 Orchestrator 实现主库故障时的自动切换。当主库出现故障时，MHA 或 Orchestrator 会检测到并将其中一个备库提升为新的主库，同时通知中间件更新路由信息，确保业务写操作可以继续进行。对于备库延迟问题，中间件可以配置监控机制，当备库延迟超过一定阈值时，将读请求切换到其他正常的备库或主库（牺牲部分读性能以保证数据一致性）。
   • 优点：架构相对简单，易于实现和维护，能有效提高读性能。
   • 缺点：主库故障切换可能存在短暂的服务中断，且依赖于中间件和故障切换工具的稳定性。
3. 异步复制优化
   • 半同步复制：在主库和备库之间启用半同步复制，确保至少有一个备库接收到并写入中继日志后，主库才确认事务提交。这可以提高数据一致性，减少备库延迟对数据完整性的影响。
   • 增强异步复制：对于一些对实时性要求不高的业务数据，可以采用增强的异步复制方式，如设置合理的复制线程数量、调整复制缓冲区大小等参数，在一定程度上优化异步复制性能，降低备库延迟概率。同时，结合监控工具实时监测备库延迟情况，当延迟过高时，及时调整业务策略，如减少对备库数据的依赖。
   • 优点：在保证一定数据一致性的同时，提高系统的可用性和性能。
   • 缺点：半同步复制可能会略微降低主库的写入性能，需要根据业务场景进行参数调优。