本文主要是介绍MySQL主从复制（一）：主备一致，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！
MySQL主备的基本原理
如图所示就是基本的主备切换流程：
在状态1中， 客户端的读写都直接访问节点A， 而节点B是A的备库， 只是将A的更新都同步过来， 到本地执行。 这样可以保持节点B和A的数据是相同的。
当需要切换的时候， 就切成状态2。 这时候客户端读写访问的都是节点B， 而节点A是B的备库。
在状态1中， 虽然节点B没有被直接访问， 但是我依然建议你把节点B（也就是备库） 设置成只读（readonly） 模式。 这样做， 有以下几个考虑：
1）有时候一些运营类的查询语句会被放到备库上去查， 设置为只读可以防止误操作。
2）防止切换逻辑有bug， 比如切换过程中出现双写， 造成主备不一致。
3）可以用readonly状态， 来判断节点的角色。
问：既然把备库设置成只读了，还怎么跟主库保持同步更新呢？
因为readonly设置对超级（super）权限用户是无效的， 而用于同步更新的线程， 就拥有超级权限。
接下来， 我们再看看节点A到B这条线的内部流程是什么样的。下图中画出的就是一个update语句在节点A执行， 然后同步到节点B的完整流程图。
从上图中可以看到，主库接收到客户端的更新请求后， 执行内部事务的更新逻辑， 同时写binlog。
备库B跟主库A之间维持了一个长连接。 主库A内部有一个线程， 专门用于服务备库B的这个长连接。 一个事务日志同步的完整过程是这样的：
1）在备库B上通过change master命令， 设置主库A的IP、 端口、 用户名、 密码， 以及要从哪个位置开始请求binlog， 这个位置包含文件名和日志偏移量。
2）在备库B上执行start slave命令， 这时候备库会启动两个线程， 就是图中的io_thread和sql_thread。 其中io_thread负责与主库建立连接。
3）主库A校验完用户名、 密码后， 开始按照备库B传过来的位置， 从本地读取binlog， 发给B。
4）备库B拿到binlog后， 写到本地文件， 称为中转日志（relaylog）。
5）sql_thread读取中转日志， 解析出日志里的命令， 并执行。
注：后来由于多线程复制方案的引入， sql_thread演化成为了多个线程， 跟我们今天要介绍的原理没有直接关系， 暂且不展开。
binlog的三种格式对比
binlog包含3种日志格式：
1）statement（不推荐）：仅记录事务执行的DML语句，而不记录数据变更；不能保证主从复制的安全，因而不推荐。
2）row（推荐）：记录事务变更的数据表以及表中每一行记录的数据；能够保证主从复制的安全，但日志量大。
3）mixed（现在用的不多了）：上述两种方案的折中，mixed格式的日志能够自动检测，对于安全的日志，使用statement格式；反之，使用row格式；
规范：由于row格式的binlog日志记录详实，能够用于数据恢复，比如执行闪回操作，因而线上环境一般推荐使用row格式。
下面举例说明三种格式间的区别：
CREATE TABLE `t` (`id` int(11) NOT NULL,`a` int(11) DEFAULT NULL,`t_modified` timestamp NOT NULL DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP,PRIMARY KEY (`id`),KEY `a` (`a`),KEY `t_modified`(`t_modified`)
) ENGINE=InnoDB;insert into t values(1,1,'2018-11-13');
insert into t values(2,2,'2018-11-12');
insert into t values(3,3,'2018-11-11');
insert into t values(4,4,'2018-11-10');
insert into t values(5,5,'2018-11-09');-- 删除1条记录（mysql客户端开启-c模式）
delete from t /*comment*/ where a>=4 and t_modified<='2018-11-10' limit 1;-- 查看binlog内容
show binlog events in 'master.000001’;注：如果用MySQL客户端来做这个实验的话， 要记得加-c参数（即在连接MySQL命令后面加上 -c）， 否则客户端会自动去掉注释。
statement格式的binlog
当binlog_format=statement时， binlog里面记录的就是SQL语句的原文。 你可以用如下命令查看binlog中的内容：
show binlog events in 'master.000001’;查看结果：
现在来看一下上图中的输出结果：
1）第一行SET@@SESSION.GTID_NEXT='ANONYMOUS’你可以先忽略， 后面文章我们会在介绍主备切换的时候再提到。
2）第二行是一个BEGIN， 跟第四行的commit对应， 表示中间是一个事务。
3）第三行就是真实执行的语句了。 可以看到， 在真实执行的delete命令之前， 还有一个“use ‘test’”命令。 这条命令不是我们主动执行的， 而是MySQL根据当前要操作的表所在的数据库，自行添加的。 这样做可以保证日志传到备库去执行的时候， 不论当前的工作线程在哪个库里， 都能够正确地更新到test库的表t。use 'test’命令之后的delete 语句， 就是我们输入的SQL原文了。 可以看到， binlog“忠实”地记录了SQL命令， 甚至连注释也一并记录了。
4）最后一行是一个COMMIT。
问1：xid是什么？有什么作用？
答：xid用于检查一个事物的binlog是否是完整的。row格式的binlog，如果最后有一个XID event，则说明该binlog是完整的。
row格式的binlog
为了说明statement 和 row格式的区别， 我们来看一下这条delete命令的执行效果图：
可以看到， 运行这条delete命令产生了一个warning， 原因是当前binlog设置的是statement格式， 并且语句中有limit， 所以这个命令可能是unsafe的。
为什么这么说呢？ 这是因为delete 带limit， 很可能会出现主备数据不一致的情况。 比如上面这个例子：
1）如果delete语句使用的是索引a， 那么会根据索引a找到第一个满足条件的行， 也就是说删除的是a=4这一行。
2）但如果使用的是索引t_modified， 那么删除的就是 t_modified='2018-11-09’也就是a=5这一行。
由于statement格式下， 记录到binlog里的是语句原文， 因此可能会出现这样一种情况： 在主库执行这条SQL语句的时候， 用的是索引a； 而在备库执行这条SQL语句的时候， 却使用了索引t_modified。 因此， MySQL认为这样写是有风险的。
问2：如果把binlog的格式改为binlog_format=‘row’， 是不是就没有这个问题了呢？
先来看看这时候binog中的内容：
可以看到， 与statement格式的binlog相比， 前后的BEGIN和COMMIT是一样的。 但是， row格式的binlog里没有了SQL语句的原文， 而是替换成了两个event： Table_map和Delete_rows。
1）Table_map event， 用于说明接下来要操作的表是test库的表t。
2）Delete_rows event， 用于定义删除的行为。
但是，通过上图是看不到详细信息的， 还需要借助mysqlbinlog工具， 用下面这个命令解析和查看binlog中的内容。 因为上图中的信息显示， 这个事务的binlog是从8900这个位置开始的， 所以可以用start-position参数来指定从这个位置的日志开始解析。
mysqlbinlog -w data/master.000001 --start-position=8900;解析结果：
从这个图中， 我们可以看到以下几个信息：
1）server id 1， 表示这个事务是在server_id=1的这个库上执行的。
2）每个event都有CRC32的值， 这是因为我把参数binlog_checksum设置成了CRC32。
3）Table_map event跟在图5中看到的相同， 显示了接下来要打开的表， map到数字226。 现在我们这条SQL语句只操作了一张表， 如果要操作多张表呢？ 每个表都有一个对应的Table_map event、 都会map到一个单独的数字， 用于区分对不同表的操作。
4）我们在mysqlbinlog的命令中， 使用了-w参数是为了把内容都解析出来， 所以从结果里面可以看到各个字段的值（比如， @1=4、 @2=4这些值，即记录了删除的是哪一行） 。
5）binlog_row_image的默认配置是FULL， 因此Delete_event里面， 包含了删掉的行的所有字段的值。 如果把binlog_row_image设置为MINIMAL， 则只会记录必要的信息， 在这个例子里，就是只会记录id=4这个信息。
6）最后的Xid event， 用于表示事务被正确地提交了。
你可以看到， 当binlog_format使用row格式的时候， binlog里面记录了真实删除行的主键id， 这样binlog传到备库去的时候， 就肯定会删除id=4的行， 不会有主备删除不同行的问题。
mixed格式的binlog
问1：为什么会有mixed格式的binlog呢？
1）因为有些statement格式的binlog可能会导致主备不一致， 所以要使用row格式。
2）但row格式的缺点是， 很占空间。 比如你用一个delete语句删掉10万行数据， 用statement的话就是一个SQL语句被记录到binlog中， 占用几十个字节的空间。 但如果用row格式的binlog，就要把这10万条记录都写到binlog中。 这样做， 不仅会占用更大的空间， 同时写binlog也要耗费IO资源， 影响执行速度。
3）所以， MySQL就取了个折中方案， 也就是有了mixed格式的binlog。 mixed格式的意思是， MySQL自己会判断这条SQL语句是否可能引起主备不一致， 如果有可能， 就用row格式，否则就用statement格式。
注：mixed格式既可以利用binlog格式的优点，同时又避免了数据不一致的风险。
问2：既然mixed格式那么好，为什么现在越来越多的场景要求把MySQL的binlog格式设置为row？
这么做的理由有很多，如：恢复数据。
下面分别从delete、 insert和update这三种SQL语句的角度， 来看看数据恢复的问题。
1）通过上图（row格式的binlog解析结果）可知，当执行delete语句时，row格式的binlog会把被删掉的整行信息保存起来。所以，如果你在执行完一条delete语句后，发现删错数据了，可以直接把binlog中记录的delete语句转成insert，把被错删的数据插入回去就可以恢复了。
2）row格式下，insert语句的binlog里也会记录所有的字段信息，这些信息可以用来精确定位刚刚被插入的那一行。所以，如果执行错了insert语句，可以直接把insert语句转成delete语句，删掉被误插入的一行数据就可以了。
3）如果执行的是update语句的话， binlog里面会记录修改前整行的数据和修改后的整行数据。 所以， 如果你误执行了update语句的话， 只需要把这个event前后的两行信息对调一下， 再去数据库里面执行， 就能恢复这个更新操作了。
虽然mixed格式的binlog现在已经用的不多了，但这里我还是要再借用一下mixed格式来说明一个问题， 来看一下这条SQL语句：
insert into t values(10, 10, now());问3：如果我们把binlog格式设置为mixed， 你觉得MySQL会把它记录为row格式还是statement格式呢？
语句执行结果：
可以看到， MySQL用的居然是statement格式。 你一定会奇怪， 如果这个binlog过了1分钟才传给备库的话， 那主备的数据不就不一致了吗？（因为inersrt语句中其中一个值为now()，也就是说由于主从复制延迟的存在，该值会发生变化）
mysqlbinlog工具查看结果如下：
从图中的结果可以看到， 原来binlog在记录event的时候， 多记了一条命令： SET TIMESTAMP=1546103491。 它用 SETTIMESTAMP命令约定了接下来的now()函数的返回时间。
因此， 不论这个binlog是1分钟之后被备库执行， 还是3天后用来恢复这个库的备份， 这个insert语句插入的行， 值都是固定的。 也就是说， 通过这条SETTIMESTAMP命令， MySQL就确保了主备数据的一致性。
注：重放binlog数据的时候，不能把里面的statement语句直接拷贝出来执行。因为有些语句的执行结果是依赖于上下文命令的， 直接执行的结果很可能是错误的。所以， 用binlog来恢复数据的标准做法是， 用 mysqlbinlog工具解析出来， 然后把解析结果整个发给MySQL执行。 类似下面的命令：
mysqlbinlog master.000001 --start-position=2738 --stop-position=2973 |mysql -h127.0.0.1 -P13000 -u$user -p$pwd;这个命令的意思是， 将 master.000001 文件里面从第2738字节到第2973字节中间这段内容解析出来， 放到MySQL去执行。
循环复制问题
通过上面对binlog基本内容的理解，可以了解到binlog的特性确保了在备库执行相同的binlog， 可以得到与主库相同的状态。
因此， 我们可以认为正常情况下主备的数据是一致的。 也就是说， 上图中A、 B两个节点的内容是一致的。 第一张图中我画的是M-S结构， 但实际生产上使用比较多的是双M结构， 如下所示。
双M结构和M-S结构， 其实区别只是多了一条线， 即： 节点A和B之间总是互为主备关系。 这样在切换的时候就不用再修改主备关系。
但是， 双M结构还有一个问题需要解决：
业务逻辑在节点A上更新了一条语句， 然后再把生成的binlog 发给节点B， 节点B执行完这条更新语句后也会生成binlog。 （我建议你把参数log_slave_updates设置为on， 表示备库执行relaylog后生成binlog） 。
那么， 如果节点A同时是节点B的备库， 相当于又把节点B新生成的binlog拿过来执行了一次， 然后节点A和B间， 会不断地循环执行这个更新语句， 也就是循环复制了。
问：如何解决双M结构中的循环复制问题？
答：从上述row格式的binlog解析结果一图中可知，MySQL在binlog中记录了这个命令第一次执行时所在实例的server id。 因此， 我们可以用下面的逻辑， 来解决两个节点间的循环复制的问题：
1）规定两个库的server id必须不同， 如果相同， 则它们之间不能设定为主备关系。
2）一个备库接到binlog并在重放的过程中， 生成与原binlog的server id相同的新的binlog。
3）每个库在收到从自己的主库发过来的日志后， 先判断server id， 如果跟自己的相同， 表示这个日志是自己生成的， 就直接丢弃这个日志。
按照这个逻辑， 如果我们设置了双M结构， 日志的执行流就会变成这样：
1）节点A更新的事务， binlog里面记的都是A的server id。
2）传到节点B执行一次以后， 节点B生成的binlog 的server id也是A的server id。
3）再传回给节点A， A判断到这个server id与自己的相同， 就不会再处理这个日志。 所以， 死循环在这里就断掉了。
小结：思考题
思考1：说到循环复制问题的时候， 我们说MySQL通过判断server id的方式， 断掉死循环。 但是， 这个机制其实并不完备， 在某些场景下， 还是有可能出现死循环。你能构造出一个这样的场景吗？ 又应该怎么解决呢？
1）一种场景是， 在一个主库更新事务后， 用命令set global server_id=x修改了server_id。 等日志再传回来的时候， 发现server_id跟自己的server_id不同， 就只能执行了。
2）另一种场景是， 有三个节点的时候， 如图所示， trx1是在节点 B执行的， 因此binlog上的server_id就是B， binlog传给节点 A， 然后A和A’搭建了双M结构， 就会出现循环复制。
思考2：主库 A从本地读取 binlog， 发给从库 B，这里的本地是指文件系统中的page cache还是disk？
答：对于线程 A来说，就是读“文件”。如果这个文件现在还在 page cache中， 那就最好了， 直接读走；如果不在page cache里， 就只好去磁盘读。
注：这个行为是文件系统控制的，MySQL只是执行“读文件”这个操作。
这篇关于MySQL主从复制（一）：主备一致的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！
