如何保障MySQL主从复制关系的稳定性？关键词（新特性、crash-safe）

一 前言

mysql 主从架构已经被广泛应用,保障主从复制关系的稳定性是大家一直关注的焦点。mysql 5.6 针对主从复制稳定性提供了新特性: slave 支持 crash-safe。该功能可以解决之前版本中系统异常断电可能导致 relay_log.info 位点信息不准确的问题。
本文将从原理，参数，新的问题等几个方面对该特性进行介绍。

二 crash-unsafe

在了解 slave crash-safe 之前，我们先分析 mysql 5.6 之前的版本出现 slave crash-unsafe 的原因。我们知道在一套主从结构体系中，slave 包含两个线程:即 io thread 和 sql thread。两个线程的执行进度(偏移量)都保存在文件中。

io thread 负责从 master 拉取 binlog 文件并保存到本地的 relay-log 文件中。

sql thread 负责执行重复 sql，执行 relay-log 记录的日志。

crash-unsafe 情况下 sql_thread 的 的工作模式:

start transaction;
 statement 1
  ...
 statement n
 commit;

update replication info files (master.info, relay_log.info)

 

io thread 的执行状态信息保存在 master.info 文件, sql thread 的执行状态信息保存在 relay-log.info 文件。slave 运行正常的情况下，记录位点没有问题。但是每当系统发生 crash,存储的偏移量可能是不准确的(需要注意的是这些文件被修改后不是同步写入磁盘的)。因为应用 binlog 和更新位点信息到文件并不是原子操作，而是两个独立的步骤。比如 sql thread 已经应用 relay-log.01 的4个事务

 trx1(pos:10)
 trx2(pos:20)
 trx3(pos:30)
 trx4(pos:40) 

 

但是 sql thread 更新位点 (relay-log.01,30) 到 relay-log.info 文件中，slave 实例重启的时候 sql thread 会重复执行事务 trx4，于是乎，大家就看到比较常见的复制报错 error 1062，error 1032。

mysql 5.5 通过两个参数来缓解该问题,使用 sync_master_info=1 和sync_replay_log_info=1 来保证 slave 的两个线程每次写一个事务就分别向两个文件同步一次 io thread 和 sql thread 当前执行的位点信息。当然同步操作不是免费的,频繁更新磁盘文件需要消耗性能。

但是,即使设置了 sync_master_info=1 和 sync_relay_info=1,问题还是会出现,因为复制信息是在 transactions 提交后写入的,如果 crash 发生在事务提交和 os 写文件之间，那么 relay-log.info 就可能是错误的。当 slave 从新启动的时候,最后那个事务可能会被执行两次.具体的影响取决于事务的具体操作.复制可能会继续运行比如 update/delete,或者报错 比如 insert 操作，此时主从数据的一致性可能会被破坏。

三 crash-safe 特性

3.1 保障 apply log 和更新位点信息操作的原子性

通过上面的分析，我们知道 slave crash-unsafe 的原因在于应用 binlog 和更新文件的非原子性。mysql 5.6 版本通过将更新位点信息存放到表中，并且和正常的事务一起执行，进而保障 apply binlog 的事务和更新 relay info 信息到 slave_relay_log_info 的原子性.

就是把 sql thread 执行事务和更新 mysql.slave_replay_log_info 的语句合并为同一个事务，由 mysql 系统来保障事务的原子性。我们可以通过伪代码来模拟 crash-safe 的原理:crash-safe 情况下 sql_thread 的工作模式

start transaction;
  statement 1
  ...
  statement n
  update replication info
commit

 

一图胜千言:

 

绿色的代表实际业务的事务，蓝色的是开启 mysql 执行的更新slave_replay_log_info 相关位点信息的 sql ，然后将这两个 sql 合并在一个事务中执行，利用 mysql 事务机制和 innodb 表保障原子性。不会出现应用 binlog 和更新位点信息两个动作割裂导致不一致的问题。

3.2 crash 后的恢复动作

通过设置 relay_log_recovery = on,slave 遇到异常 crash，然后重启的时候，系统会删除现有的 relay log，然后 io thread 会从 mysql.slave_replay_log_info 记录的位点信息重新拉取主库的 binlog。mysql 如此设计的出发点是:

1. sql thread apply binlog 的位点永远小于等于 io thread 从主库拉取的位点。
2. sql thread 记录的位点是已经执行并且提交的事务之后位点信息。

一图胜千言:

 

蓝色的 update 语句代表已经执行并提交的事务，绿色的 delete 语句表示正在执行的 sql，还未提交。此时 slave_replay_log_info 表记录的 relay log info是**update 语句结束，delete 语句开始之前的位点 
(relay_log.01,100)** 。如果遇到系统 crash，slave 实例重启之后，会删除已经有的 relaylog,并且 io thread 会从(relay_log.01,100)对应的 master binlog 位点重新拉取主库的 binlog,sql thread 也会从这个位点开始应用 binlog。

3.3 gtid 模式下的 crash safe

和基于位点的复制不同，gtid 模式下使用新的复制协议 com_binlog_dump_gtid 进行复制。举个