关于主从延迟，一篇文章给你讲明白了！

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生活中所受的苦，终会以一种形式回归!

前言

在实际的生产环境中，由单台MySQL作为独立的数据库是完全不能满足实际需求的，无论是在安全性，高可用性以及高并发等各个方面。

因此，一般来说都是通过集群主从复制(Master-Slave)的方式来同步数据，再通过读写分离(MySQL-Proxy)来提升数据库的并发负载能力进行部署与实施。

总结MySQL主从集群带来的作用是：

提高数据库负载能力，主库执行读写任务(增删改)，备库仅做查询。提高系统读写性能、可扩展性和高可用性。数据备份与容灾，备库在异地，主库不存在了，备库可以立即接管，无须恢复时间。

说到主从同步，离不开binlog这个东西，先介绍下binlog吧！

biglog

binlog是什么?有什么作用?

用于记录数据库执行的写入性操作(不包括查询)信息，以二进制的形式保存在磁盘中。可以简单理解为记录的就是sql语句

binlog 是 mysql 的逻辑日志，并且由 Server层进行记录，使用任何存储引擎的 mysql 数据库都会记录 binlog 日志

在实际应用中， binlog 的主要使用场景有两个：

用于主从复制，在主从结构中，binlog 作为操作记录从 master 被发送到 slave，slave服务器从 master 接收到的日志保存到 relay log 中。用于数据备份，在数据库备份文件生成后，binlog保存了数据库备份后的详细信息，以便下一次备份能从备份点开始。

日志格式

binlog 日志有三种格式，分别为 STATMENT 、 ROW 和 MIXED

在 MySQL 5.7.7 之前，默认的格式是 STATEMENT ， MySQL 5.7.7 之后，默认值是 ROW

日志格式通过 binlog-format 指定。

STATMENT ：基于 SQL 语句的复制，每一条会修改数据的sql语句会记录到 binlog 中ROW ：基于行的复制MIXED ：基于 STATMENT 和 ROW 两种模式的混合复制，比如一般的数据操作使用 row 格式保存，有些表结构的变更语句，使用 statement 来记录

我们还可以通过mysql提供的查看工具mysqlbinlog查看文件中的内容，例如：

mysqlbinlog mysql-bin.00001 | more

binlog文件大小和个数会不断的增加，后缀名会按序号递增，例如mysql-bin.00002等。

主从复制原理

可以看到mysql主从复制需要三个线程：master(binlog dump thread)、slave(I/O thread 、SQL thread)

binlog dump线程： 主库中有数据更新时，根据设置的binlog格式，将更新的事件类型写入到主库的binlog文件中，并创建log dump线程通知slave有数据更新。当I/O线程请求日志内容时，将此时的binlog名称和当前更新的位置同时传给slave的I/O线程。I/O线程： 该线程会连接到master，向log dump线程请求一份指定binlog文件位置的副本，并将请求回来的binlog存到本地的relay log中。SQL线程： 该线程检测到relay log有更新后，会读取并在本地做redo操作，将发生在主库的事件在本地重新执行一遍，来保证主从数据同步。

基本过程总结

主库写入数据并且生成binlog文件。该过程中MySQL将事务串行的写入二进制日志，即使事务中的语句都是交叉执行的。在事件写入二进制日志完成后，master通知存储引擎提交事务。从库服务器上的IO线程连接Master服务器，请求从执行binlog日志文件中的指定位置开始读取binlog至从库。主库接收到从库的IO线程请求后，其上复制的IO线程会根据Slave的请求信息分批读取binlog文件然后返回给从库的IO线程。Slave服务器的IO线程获取到Master服务器上IO线程发送的日志内容、日志文件及位置点后，会将binlog日志内容依次写到Slave端自身的Relay Log(即中继日志)文件的最末端，并将新的binlog文件名和位置记录到master-info文件中，以便下一次读取master端新binlog日志时能告诉Master服务器从新binlog日志的指定文件及位置开始读取新的binlog日志内容。从库服务器的SQL线程会实时监测到本地Relay Log中新增了日志内容，然后把RelayLog中的日志翻译成SQL并且按照顺序执行SQL来更新从库的数据。从库在relay-log.info中记录当前应用中继日志的文件名和位置点以便下一次数据复制。

并行复制

在MySQL 5.6版本之前，Slave服务器上有两个线程I/O线程和SQL线程。

I/O线程负责接收二进制日志，SQL线程进行回放二进制日志。如果在MySQL 5.6版本开启并行复制功能，那么SQL线程就变为了coordinator线程，coordinator线程主要负责以前两部分的内容

上图的红色框框部分就是实现并行复制的关键所在

这意味着coordinator线程并不是仅将日志发送给worker线程，自己也可以回放日志，但是所有可以并行的操作交付由worker线程完成。

coordinator线程与worker是典型的生产者与消费者模型。

不过到MySQL 5.7才可称为真正的并行复制，这其中最为主要的原因就是slave服务器的回放与主机是一致的即master服务器上是怎么并行执行的slave上就怎样进行并行回放。不再有库的并行复制限制，对于二进制日志格式也无特殊的要求。

为了兼容MySQL 5.6基于库的并行复制，5.7引入了新的变量slave-parallel-type，其可以配置的值有：

DATABASE：默认值，基于库的并行复制方式LOGICAL_CLOCK：基于组提交的并行复制方式

下面分别介绍下两种并行复制方式

按库并行

每个 worker 线程对应一个 hash 表，用于保存当前正在这个worker的执行队列里的事务所涉及到的库。其中hash表里的key是数据库名，用于决定分发策略。该策略的优点是构建hash值快，只需要库名，同时对于binlog的格式没有要求。

但这个策略的效果，只有在主库上存在多个DB，且各个DB的压力均衡的情况下，这个策略效果好。因此，对于主库上的表都放在同一个DB或者不同DB的热点不同，则起不到多大效果。

组提交优化

该特性如下：

能够同一组里提交的事务，定不会修改同一行;主库上可以并行执行的事务，从库上也一定可以并行执行。

具体是如何实现的：

下面开始介绍主从延时

主从延迟

主从延迟是怎么回事?

根据前面主从复制的原理可以看出，两者之间是存在一定时间的数据不一致，也就是所谓的主从延迟。

我们来看下导致主从延迟的时间点：

主库 A 执行完成一个事务，写入 binlog，该时刻记为T1.传给从库B，从库接受完这个binlog的时刻记为T2.从库B执行完这个事务，该时刻记为T3.

那么所谓主从延迟，就是同一个事务，从库执行完成的时间和主库执行完成的时间之间的差值，即T3-T1。

我们也可以通过在从库执行show slave status，返回结果会显示seconds_behind_master，表示当前从库延迟了多少秒。

seconds_behind_master如何计算的?

每一个事务的binlog都有一个时间字段，用于记录主库上写入的时间从库取出当前正在执行的事务的时间字段，跟当前系统的时间进行相减，得到的就是seconds_behind_master，也就是前面所描述的T3-T1。

主从延迟原因

为什么会主从延迟?

正常情况下，如果网络不延迟，那么日志从主库传给从库的时间是相当短，所以T2-T1可以基本忽略。

最直接的影响就是从库消费中转日志(relaylog)的时间段，而造成原因一般是以下几种：

1、从库的机器性能比主库要差

比如将20台主库放在4台机器，把从库放在一台机器。这个时候进行更新操作，由于更新时会触发大量读操作，导致从库机器上的多个从库争夺资源，导致主从延迟。

不过，目前大部分部署都是采取主从使用相同规格的机器部署。

2、从库的压力大

按照正常的策略，读写分离，主库提供写能力，从库提供读能力。将进行大量查询放在从库上，结果导致从库上耗费了大量的CPU资源，进而影响了同步速度，造成主从延迟。

对于这种情况，可以通过一主多从，分担读压力;也可以采取binlog输出到外部系统，比如Hadoop，让外部系统提供查询能力。

3、大事务的执行

一旦执行大事务，那么主库必须要等到事务完成之后才会写入binlog。

比如主库执行了一条insert … select非常大的插入操作，该操作产生了近几百G的binlog文件传输到只读节点，进而导致了只读节点出现应用binlog延迟。

因此，DBA经常会提醒开发，不要一次性地试用delete语句删除大量数据，尽可能控制数量，分批进行。

4、主库的DDL(alter、drop、create)

1、只读节点与主库的DDL同步是串行进行，如果DDL操作在主库执行时间很长，那么从库也会消耗同样的时间，比如在主库对一张500W的表添加一个字段耗费了10分钟，那么从节点上也会耗费10分钟。

2、从节点上有一个执行时间非常长的的查询正在执行，那么这个查询会堵塞来自主库的DDL，表被锁，直到查询结束为止，进而导致了从节点的数据延迟。

5、锁冲突

锁冲突问题也可能导致从节点的SQL线程执行慢，比如从机上有一些select .... for update的SQL，或者使用了MyISAM引擎等。

6、从库的复制能力

一般场景中，因偶然情况导致从库延迟了几分钟，都会在从库恢复之后追上主库。但若是从库执行速度低于主库，且主库持续具有压力，就会导致长时间主从延迟，很有可能就是从库复制能力的问题。

从库上的执行，即sql_thread更新逻辑，在5.6版本之前，是只支持单线程，那么在主库并发高、TPS高时，就会出现较大的主从延迟。

因此，MySQL自5.7版本后就已经支持并行复制了。可以在从服务上设置 slave_parallel_workers为一个大于0的数，然后把slave_parallel_type参数设置为LOGICAL_CLOCK，这就可以了

mysql> show variables like 'slave_parallel%'; +------------------------+----------+ | Variable_name          | Value    | +------------------------+----------+ | slave_parallel_type    | DATABASE | | slave_parallel_workers | 0        | +------------------------+----------+

怎么减少主从延迟

主从同步问题永远都是一致性和性能的权衡，得看实际的应用场景，若想要减少主从延迟的时间，可以采取下面的办法：

降低多线程大事务并发的概率，优化业务逻辑

优化SQL，避免慢SQL，减少批量操作，建议写脚本以update-sleep这样的形式完成。

提高从库机器的配置，减少主库写binlog和从库读binlog的效率差。

尽量采用短的链路，也就是主库和从库服务器的距离尽量要短，提升端口带宽，减少binlog传输的网络延时。

实时性要求的业务读强制走主库，从库只做灾备，备份。

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