MySQL主从复制之半同步(semi-sync replication)

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半同步简介

• MASTER节点在执行完客户端提交的事务后不是立刻返回结果给客户端，而是等待至少一个SLAVE节点接收并写到relay log中才返回给客户端。

• 半同步相对于异步复制而言，提高了数据的安全性，同时也造成了一定程度的延迟，这个延迟最少是一个TCP往返的时间。所以，半同步复制最好在低延时的网络中使用。

• MySQL从5.5开始就支持半同步复制，在5.7.2版本的时候对半同步复制进行了一次改进；原先的半同步策略为 AFTER_COMMIT 改进后的策略为 AFTER_SYNC 两者的差异在于SLAVE节点ACK应答MASTER的时机不同。

两种模式介绍

• AFTER_COMMIT 模式介绍

MASTER将每个事务写入到二进制日志并刷盘保存，同时将事务发送给SLAVE，然后将事务提交给存储引擎处理并进行提交，然后等待SLAVE返回确认信息，在收到确认信息后，MASTER将结果返回给客户端，然后当前客户端可以继续工作。

• AFTER_SYNC 模式介绍

MASTER将每个事务写入到二进制日志并刷盘保存，同时将事务发送给SLAVE，然后等待SLAVE返回确认信息，收到确认信息后，将事务提交给存储引擎处理并进行提交，并将结果返回给客户端，然后当前客户端可以继续工作。

两种方式比较

• 对于第一种 AFTER_COMMIT 方式，当前客户端只有在服务器向存储引擎提交数据并收到SLAVE返回的确认后，才会收到事务的返回结果。在事务提交之后收到SLAVE返回确认信息之前，此刻其他客户端可以看到当前客户端提交的事务信息。

如果SLAVE节点由于网络等原因并未收到MASTER节点传递过来的事务，而MASTER节点此刻crash了。HA进行故障转移，客户端都连到SLAVE节点上，这时先前在MASTER节点看到的事务在SLAVE节点并未看到，就会发生事务丢失的情况。

• 对于第二种 AFTER_SYNC 方式，当事务被SLAVE确认后MASTER在存储引擎层面进行提交事务后，所有客户端才能看到事务造成的数据更改。因此，所有客户端在MASTER上同一时刻看到是相同的数据。

当MASTER节点crash的情况下，所有在MASTER上提交的事务都被复制到SLAVE(保存到中继日志中)。 MASTER服务器意外crash。此刻HA进行故障转移到SALVE后，客户端看到的数据是无损的，因为SLAVE是最新的。

注意，然而，在这种情况下，MASTER不能直接恢复使用，因为它的二进制日志可能包含未提交的事务，此刻当二进制日志恢复并用于业务需求时，可能会导致与SLAVE的冲突。

如何开启半同步

• 方式1：半同步以插件的形式存在，咱们可以直接在线开启即可（本次采用这次方式）

# 主节点开启
[root@GreatSQL][(none)]>INSTALL PLUGIN rpl_semi_sync_master SONAME 'semisync_master.so';
Query OK, 0 rows affected (0.02 sec)

# 从节点开启
[root@GreatSQL][(none)]>INSTALL PLUGIN rpl_semi_sync_slave SONAME 'semisync_slave.so';
Query OK, 0 rows affected (0.02 sec)

# PS：一般情况下所有节点都同步部署master和slave插件，这样故障切换的时候会比较方便处理

• 方式2：在my.cnf配置中进行开启

# 主从节点都同步配置开启
plugin-load="rpl_semi_sync_master=semisync_master.so;rpl_sync_slave=semisync_slave.so"
rpl_semi_sync_master_enabled=1
rpl_semi_sync_slave_enabled=1

查看插件开启情况

• 方式1：查询plugin

# 主节点查看
[root@GreatSQL][test]>show plugins;
| rpl_semi_sync_master | ACTIVE | REPLICATION | semisync_master.so | GPL |

# 从节点查看
[root@GreatSQL][(none)]>show plugins;
| rpl_semi_sync_slave | ACTIVE | REPLICATION | semisync_slave.so | GPL |

• 方式二：查询information_schema.plugins信息更全面

# 主节点信息
(Thu Feb 17 03:03:12 2022)[root@GreatSQL][(none)]>select * from information_schema.plugins where plugin_name like "%semi%"\G;
*************************** 1. row ***************************
           PLUGIN_NAME: rpl_semi_sync_master
        PLUGIN_VERSION: 1.0
         PLUGIN_STATUS: ACTIVE
           PLUGIN_TYPE: REPLICATION
   PLUGIN_TYPE_VERSION: 4.0
        PLUGIN_LIBRARY: semisync_master.so
PLUGIN_LIBRARY_VERSION: 1.10
         PLUGIN_AUTHOR: Oracle Corporation
    PLUGIN_DESCRIPTION: Semi-synchronous replication master
        PLUGIN_LICENSE: GPL
           LOAD_OPTION: ON
1 row in set (0.00 sec)

ERROR:
No query specified

# 从节点信息
(Thu Feb 17 16:05:19 2022)[root@GreatSQL][(none)]>select * from information_schema.plugins where plugin_name like "%semi%"\G;
*************************** 1. row ***************************
           PLUGIN_NAME: rpl_semi_sync_slave
        PLUGIN_VERSION: 1.0
         PLUGIN_STATUS: ACTIVE
           PLUGIN_TYPE: REPLICATION
   PLUGIN_TYPE_VERSION: 4.0
        PLUGIN_LIBRARY: semisync_slave.so
PLUGIN_LIBRARY_VERSION: 1.10
         PLUGIN_AUTHOR: Oracle Corporation
    PLUGIN_DESCRIPTION: Semi-synchronous replication slave
        PLUGIN_LICENSE: GPL
           LOAD_OPTION: ON
1 row in set (0.00 sec

开启半同步功能

• 因为上面是在线安装插件的，所以插件安装完成后，服务还要启动一下

# 主节点启用半同步复制
[root@GreatSQL][test]>SET GLOBAL rpl_semi_sync_master_enabled = on;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

# 从节点启用半同步复制
[root@GreatSQL][(none)]>SET GLOBAL rpl_semi_sync_slave_enabled = on;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

• 以上设置完成后，从节点重启IO线程

(Mon Feb 14 15:19:58 2022)[root@GreatSQL][(none)]>
(Mon Feb 14 15:19:58 2022)[root@GreatSQL][(none)]>STOP SLAVE IO_THREAD;
Query OK, 0 rows affected, 1 warning (0.01 sec)

(Mon Feb 14 15:21:41 2022)[root@GreatSQL][(none)]>START SLAVE IO_THREAD;
Query OK, 0 rows affected, 1 warning (0.01 sec)

查看半同步是否运行

# 主节点
[root@GreatSQL][test]>show status like 'Rpl_semi_sync_master_status';
+-----------------------------+-------+
| Variable_name               | Value |
+-----------------------------+-------+
| Rpl_semi_sync_master_status | ON    |
+-----------------------------+-------+
1 row in set (0.00 sec)

# 从节点
[root@GreatSQL][(none)]>show status like 'Rpl_semi_sync_slave_status';
+----------------------------+-------+
| Variable_name              | Value |
+----------------------------+-------+
| Rpl_semi_sync_slave_status | ON    |
+----------------------------+-------+
1 row in set (0.01 sec)

• 查看主节点error.log，可以看出来从节点已经启用半同步复制了

# 关键信息 Start semi-sync binlog_dump to slave (server_id: 3306)
2022-02-14T02:16:35.411061-05:00 13 [Note] [MY-010014] [Repl] While initializing dump thread for slave with UUID <652ade08-8b1c-11ec-9f62-00155dcff90a>, found a zombie dump thread with the same UUID. Master is killing the zombie dump thread(12).
2022-02-14T02:16:35.411236-05:00 13 [Note] [MY-010462] [Repl] Start binlog_dump to master_thread_id(13) slave_server(3306), pos(, 4)
2022-02-14T02:16:35.411263-05:00 13 [Note] [MY-011170] [Repl] Start asynchronous binlog_dump to slave (server_id: 3306), pos(, 4).
2022-02-14T02:16:35.411419-05:00 12 [Note] [MY-011171] [Repl] Stop asynchronous binlog_dump to slave (server_id: 3306).
2022-02-14T02:19:33.913084-05:00 9 [Note] [MY-011130] [Repl] Semi-sync replication initialized for transactions.
2022-02-14T02:19:33.913133-05:00 9 [Note] [MY-011142] [Repl] Semi-sync replication enabled on the master.
2022-02-14T02:19:33.913638-05:00 0 [Note] [MY-011166] [Repl] Starting ack receiver thread.
2022-02-14T02:21:46.899725-05:00 14 [Note] [MY-010014] [Repl] While initializing dump thread for slave with UUID <652ade08-8b1c-11ec-9f62-00155dcff90a>, found a zombie dump thread with the same UUID. Master is killing the zombie dump thread(13).
2022-02-14T02:21:46.899894-05:00 14 [Note] [MY-010462] [Repl] Start binlog_dump to master_thread_id(14) slave_server(3306), pos(, 4)
2022-02-14T02:21:46.899953-05:00 14 [Note] [MY-011170] [Repl] Start semi-sync binlog_dump to slave (server_id: 3306), pos(, 4).

以上，MySQL半同步复制搭建完毕！

半同步参数信息

# 主节点参数信息
[root@GreatSQL][test]>show variables like '%Rpl%';
+-------------------------------------------+------------+
| Variable_name                             | Value      |
+-------------------------------------------+------------+
| rpl_read_size                             | 8192       |
| rpl_semi_sync_master_enabled              | ON         |
| rpl_semi_sync_master_timeout              | 10000      |
| rpl_semi_sync_master_trace_level          | 32         |
| rpl_semi_sync_master_wait_for_slave_count | 1          |
| rpl_semi_sync_master_wait_no_slave        | ON         |
| rpl_semi_sync_master_wait_point           | AFTER_SYNC |
| rpl_stop_slave_timeout                    | 31536000   |
+-------------------------------------------+------------+
8 rows in set (0.00 sec)

• 部分参数简单说明

参数名	用途
rpl_semi_sync_master_enabled	是否开启半同步复制，ON为开启，OFF为关闭
rpl_semi_sync_master_timeout	Master等待Slave的ack回复的超时时间，默认为10秒（基本单位毫秒）
rpl_semi_sync_master_trace_level	调试级别
rpl_semi_sync_master_wait_for_slave_count	Master提交后需要的ACK回复的数量。如果Slave数量大于等于这个值，那么Master就正常，如果低于这个值，Master可能会在事务提交阶段发生一次超时等待，当等待超过参数（rpl_semi_sync_master_timeout）设定时，Master就转为异步模式
rpl_semi_sync_master_wait_no_slave	就是在超时时间内，如果Slave宕机的数量超过了应该要收到的ack数量，Master是否降级为异步复制
rpl_semi_sync_master_wait_point	半同步的方式是哪一种，默认是 AFTER_SYNC ，5.7.2之前是AFTER_COMMIT

# 从节点参数信息
[root@GreatSQL][test]>show variables like '%Rpl%';
+---------------------------------+----------+
| Variable_name                   | Value    |
+---------------------------------+----------+
| rpl_read_size                   | 8192     |
| rpl_semi_sync_slave_enabled     | ON       |
| rpl_semi_sync_slave_trace_level | 32       |
| rpl_stop_slave_timeout          | 31536000 |
+---------------------------------+----------+
4 rows in set (0.00 sec)

• 部分参数简单说明

参数名	用途
rpl_semi_sync_master_enabled	是否开启半同步复制，ON为开启，OFF为关闭
rpl_semi_sync_slave_trace_level	调试级别

半同步状态信息

• 主节点查看

[root@GreatSQL][test]> show status like '%Rpl_semi%';
+--------------------------------------------+-------+
| Variable_name                              | Value |
+--------------------------------------------+-------+
| Rpl_semi_sync_master_clients               | 1     |
| Rpl_semi_sync_master_net_avg_wait_time     | 0     |
| Rpl_semi_sync_master_net_wait_time         | 0     |
| Rpl_semi_sync_master_net_waits             | 0     |
| Rpl_semi_sync_master_no_times              | 0     |
| Rpl_semi_sync_master_no_tx                 | 0     |
| Rpl_semi_sync_master_status                | ON    |
| Rpl_semi_sync_master_timefunc_failures     | 0     |
| Rpl_semi_sync_master_tx_avg_wait_time      | 0     |
| Rpl_semi_sync_master_tx_wait_time          | 0     |
| Rpl_semi_sync_master_tx_waits              | 0     |
| Rpl_semi_sync_master_wait_pos_backtraverse | 0     |
| Rpl_semi_sync_master_wait_sessions         | 0     |
| Rpl_semi_sync_master_yes_tx                | 0     |
+--------------------------------------------+-------+
14 rows in set (0.00 sec)

• 部分参数用途简要说明

参数名	用途
Rpl_semi_sync_master_clients	当前有多少个从库被设置为半同步模式，不包含异步复制的Slave实例
Rpl_semi_sync_master_net_avg_wait_time	等待从库返回ACK确认消息的平均时间(单位：ms)
Rpl_semi_sync_master_net_wait_time	等到从库返回ACK确认消息的总时间(单位：ms)
Rpl_semi_sync_master_net_waits	等待从库返回ACK确认消息的总次数
Rpl_semi_sync_master_no_tx	事务没有得到从库返回确认消息就提交的次数
Rpl_semi_sync_master_status	当半同步复制开启后，该变量用来动态地显示半同步复制的状态。当值为OFF,表明当前处于异步复制下; 当等待从库返回确认消息时间超过 rpl_semi_sync_master_timeout值后修改为OFF。当值设置为ON,表明当前处于半同步复制下。当从库追赶上主库后修改为ON。
Rpl_semi_sync_master_timefunc_failures	调用函数gettimeofday()失败的次数
Rpl_semi_sync_master_tx_avg_wait_time	MASTER上平均每个事务等待时长
Rpl_semi_sync_master_tx_wait_time	MASTER上事务等待的总时长
Rpl_semi_sync_master_tx_waits	MASTER上事务等待的次数
Rpl_semi_sync_master_wait_pos_backtraverse	MASTER等待事件的二进制坐标低于之前等待事件的总次数。当事务开始等待回复的顺序与其二进制日志事件的写入顺序不同时，就会发生这种情况。这种情况在关闭binlog_order_commit 的情况下可能会出现。
Rpl_semi_sync_master_wait_sessions	当前等待从库返回确认消息的回话数
Rpl_semi_sync_master_yes_tx	Slave节点确认成功提交的事务数

# 从节点转态信息
show global status like '%semi%';
+----------------------------+-------+
| Variable_name              | Value |
+----------------------------+-------+
| Rpl_semi_sync_slave_status | ON    |
+----------------------------+-------+
1 row in set (0.00 sec)

• 参数简单说明

参数名	用途
Rpl_semi_sync_slave_status	动态参数，ON表示在用半同步复制，OFF表示异步复制

测试一下半同步的同步情况

• 半同步是否会降级为异步复制？是会的。

• 当半同步复制发生超时时（由rpl_semi_sync_master_timeout参数控制，单位是毫秒，默认为10000，即10s），会暂时关闭半同步复制，转而使用异步复制。

• 当MASTER DUMP 线程发送完一个事务的所有事件之后，如果在rpl_semi_sync_master_timeout内，收到了从库的响应，则主从又重新恢复为半同步复制。

# 1.从节点暂时先关掉IO线程
[root@GreatSQL][(none)]>STOP SLAVE IO_THREAD;
Query OK, 0 rows affected, 1 warning (0.02 sec)

# 2.主节点写入几条测试数据
[root@GreatSQL][test]>insert into ptype values(4,'4','4'),(5,'5','5'),(6,'6','6');
Query OK, 3 rows affected (0.02 sec)

# 3.等待10s后查看复制状态，半同步已经关掉了
[root@GreatSQL][test]>show status like 'Rpl_semi_sync_slave_status';
+----------------------------+-------+
| Variable_name              | Value |
+----------------------------+-------+
| Rpl_semi_sync_slave_status | OFF   |
+----------------------------+-------+
1 row in set (0.00 sec)

# 4.从节点开启IO线程
[root@GreatSQL][(none)]>START SLAVE IO_THREAD;
Query OK, 0 rows affected, 1 warning (0.02 sec)

# 5.再次查看复制状态，半同步复制自动开启了
[root@GreatSQL][test]>show status like 'Rpl_semi_sync_slave_status';
+----------------------------+-------+
| Variable_name              | Value |
+----------------------------+-------+
| Rpl_semi_sync_slave_status | ON    |
+----------------------------+-------+
1 row in set (0.00 sec)

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