面试题：MySQL高可用架构之主从复制

Question

在MySQL高可用架构中，主从复制是常用的技术，请阐述主从复制的原理，以及如何解决主从复制延迟的问题？

Answer 1

主从复制原理

1. 主库（Master）操作：主库在执行写操作（如INSERT、UPDATE、DELETE等）时，会将这些修改记录到二进制日志（Binary Log，也叫 binlog）中。每个写操作对应一条二进制日志事件。
2. 从库（Slave）I/O线程：从库启动一个I/O线程，该线程与主库建立连接，向主库发送请求，获取主库二进制日志的位置信息（文件名和偏移量）。然后，I/O线程开始从主库读取二进制日志，并将其写入到从库自己的中继日志（Relay Log）中。
3. 从库SQL线程：从库还有一个SQL线程，它负责读取中继日志中的事件，并按照事件的顺序在从库上重新执行这些操作，从而使从库的数据与主库保持一致。

解决主从复制延迟问题的方法

1. 硬件优化：
   • 提升硬件性能：提高主从库服务器的硬件配置，如增加CPU核心数、提高内存容量、使用更快的存储设备（如SSD替代HDD），以提升数据库处理能力和I/O性能，减少复制延迟。
2. 网络优化：
   • 优化网络配置：确保主从库之间网络稳定且带宽充足，减少网络延迟和丢包。可以通过优化网络拓扑、使用高速网络设备等方式实现。
3. 数据库参数优化：
   • 调整复制相关参数：
     • 增大主库binlog缓存：在主库配置文件中增加binlog_cache_size参数值，可减少主库写binlog时的I/O等待，提高主库写入效率，进而减少从库延迟。
     • 调整从库中继日志参数：增大relay_log_buffer_size，减少从库I/O线程写中继日志时的I/O次数，提高写入效率；设置合适的max_relay_log_size，避免中继日志文件过大影响读取和写入性能。
     • 设置合适的复制线程数：在MySQL 5.6及之后版本，可以开启多线程复制（slave_parallel_workers参数设置复制线程数），让从库多个线程并行应用中继日志中的事件，加快复制速度。
4. 架构优化：
   • 减少主库写压力：
     • 读写分离：将读操作分担到从库上，减少主库压力，使其能更专注于处理写操作和二进制日志记录，进而减少主从延迟。可通过中间件（如MyCat、Atlas等）实现读写分离。
     • 优化业务逻辑：避免在主库执行复杂的、耗时的写操作，尽量简化主库上的事务逻辑，缩短主库写操作时间，从而减少从库延迟。
   • 使用半同步复制：在主从复制基础上，配置半同步复制（semi - synchronous replication）。主库在提交事务前，等待至少一个从库接收并写入中继日志，确保数据已经传输到从库，这样能在一定程度上保证数据一致性，同时减少因网络等原因导致的复制延迟。
   • 采用级联复制：对于有多个从库的场景，可以采用级联复制，即一个从库作为另一个从库的主库，这样可以分散主库的复制压力，减少主从复制延迟。