面试题：MariaDB多源复制在高并发场景下的性能调优

Question

假设在高并发读写的业务场景下使用MariaDB多源复制，从网络配置、存储引擎参数、复制线程优化等方面详细说明如何进行性能调优，以确保数据的一致性和系统的高效运行。

Answer 1

网络配置优化

1. 带宽与延迟：
   • 确保主从服务器之间有足够的网络带宽，尽量选择高速网络，如10Gbps甚至更高的网络连接，以减少数据传输延迟。
   • 降低网络延迟，通过优化网络拓扑结构，减少网络跳数，使用低延迟的网络设备，如高性能交换机、路由器等。同时，可以使用QoS（Quality of Service）策略，优先保障数据库复制流量。
2. 网络冗余：
   • 配置网络冗余，如采用双网卡绑定（bonding）技术，防止单个网卡故障导致复制中断。对于数据中心之间的复制，可使用多链路聚合技术，增加网络链路的可靠性。
3. 防火墙设置：
   • 合理配置防火墙规则，确保主从服务器之间用于数据库复制的端口（如MySQL默认的3306端口）能够正常通信。在生产环境中，应限制对该端口的访问，仅允许主从服务器的IP地址进行连接。

存储引擎参数优化

1. InnoDB存储引擎：
   • 缓冲池大小（innodb_buffer_pool_size）：增大缓冲池大小，它用于缓存数据和索引。在高并发读写场景下，合适的缓冲池大小可以减少磁盘I/O。一般建议将其设置为服务器物理内存的60% - 80%，例如服务器有32GB内存，可设置为20GB左右。
   • 日志文件大小（innodb_log_file_size）：适当增大日志文件大小，减少日志切换频率。但过大的日志文件会增加恢复时间，一般可设置为缓冲池大小的25%左右，如缓冲池为20GB，日志文件大小可设置为5GB左右。多个日志文件（innodb_log_files_in_group）通常设置为2 - 4个。
   • 刷新日志策略（innodb_flush_log_at_trx_commit）：根据业务对数据一致性和性能的要求调整该参数。0表示每秒将日志缓冲写入日志文件并刷新到磁盘，性能最高但可能丢失1秒的数据；1（默认值）表示每次事务提交时都将日志缓冲写入日志文件并刷新到磁盘，数据安全性最高但性能相对较低；2表示每次事务提交时将日志缓冲写入日志文件，但每秒刷新到磁盘，性能和数据安全性介于0和1之间。在高并发读写场景下，若对性能要求较高且能接受一定的数据丢失风险，可设置为0或2。
   • 并发线程数（innodb_thread_concurrency）：合理设置并发线程数，该参数控制InnoDB存储引擎允许的并发线程数量。一般可根据服务器CPU核心数进行设置，例如4核CPU，可设置为8左右。但如果设置过大，可能会导致线程竞争加剧，性能反而下降，需通过测试进行调整。
2. 其他存储引擎（如MyISAM）：
   • 虽然MariaDB中InnoDB应用更广泛，但对于一些只读或读多写少的场景，MyISAM也可能适用。对于MyISAM存储引擎，可调整键缓存大小（key_buffer_size），它用于缓存MyISAM表的索引块。根据MyISAM表的索引大小，合理设置该参数，如对于索引较小的表，可设置为16MB - 64MB；对于索引较大的表，可适当增大到几百MB甚至更高。

复制线程优化

1. 主服务器：
   • 二进制日志格式（binlog_format）：选择合适的二进制日志格式，有STATEMENT、ROW和MIXED三种。在高并发读写场景下，ROW格式通常更适合，因为它记录的是数据行的变化，能更准确地进行复制，减少主从数据不一致的风险。虽然ROW格式产生的日志量相对较大，但在高并发场景下其优势更明显。
   • 日志写入策略（sync_binlog）：该参数控制二进制日志刷新到磁盘的频率。0表示由操作系统决定何时刷新，性能最高但可能丢失部分日志；1（默认值）表示每次事务提交时都刷新，数据安全性最高但性能较低；大于1的值表示每N次事务提交刷新一次。在高并发读写场景下，若能接受一定的日志丢失风险，可设置为大于1的值，如100，表示每100次事务提交刷新一次二进制日志，以提高性能。
2. 从服务器：
   • 并行复制：开启并行复制功能，MariaDB支持基于库、基于表、基于组提交等多种并行复制方式。例如，基于库的并行复制（slave_parallel_type = DATABASE）可将不同库的复制任务分配到不同的线程并行执行。根据业务库的情况，合理配置并行复制参数，如设置slave_parallel_workers参数为合适的线程数，一般可根据CPU核心数设置，如4核CPU可设置为4 - 8个并行复制线程。
   • 复制延迟监控与处理：定期监控从服务器的复制延迟，可通过SHOW SLAVE STATUS语句查看Seconds_Behind_Master字段。如果延迟过高，可采取以下措施：
     • 优化从服务器的硬件性能，如增加内存、更换更快的磁盘等。
     • 检查主服务器的负载情况，如果主服务器负载过高，可能导致复制延迟，需要对主服务器进行优化，如调整数据库参数、优化查询等。
     • 调整复制线程的优先级，在Linux系统下，可使用nice命令提高复制线程的优先级，使其能优先获取系统资源。

其他优化

1. 数据库参数优化：
   • 查询缓存（query_cache_type）：在高并发读写场景下，查询缓存可能会带来性能问题，因为写操作会频繁使查询缓存失效。一般建议将其设置为0（关闭），除非业务中读操作远多于写操作且查询相对固定。
   • 连接池：使用连接池技术，如MariaDB自身的连接池或第三方连接池（如HikariCP等），减少连接创建和销毁的开销，提高并发处理能力。
2. 数据一致性保障：
   • 半同步复制：开启半同步复制，确保至少有一个从服务器接收到并写入中继日志后，主服务器才确认事务提交。在MariaDB中，可通过rpl_semi_sync_master_enabled和rpl_semi_sync_slave_enabled参数分别在主从服务器上开启半同步复制功能。
   • 定期数据校验：定期使用工具（如pt-table-checksum）对主从服务器的数据进行校验，及时发现并处理数据不一致问题。同时，可通过设置复制过滤规则（如replicate-wild-do-table和replicate-wild-ignore-table）确保主从复制的数据范围一致。