一文彻底搞懂MySQL主从同步

1. 简介

MySQL主从同步是一种数据库复制技术，它可以将一台MySQL数据库（称为主服务器）的数据复制到另一台或多台MySQL数据库（称为从服务器）。主从同步可以用于以下目的：

• 数据备份: 主从同步可以将主服务器的数据复制到从服务器，从而实现数据的备份。
• 读写分离: 可以将主服务器配置为只读，并将读操作分流到从服务器，从而减轻主服务器的负载。
• 高可用性: 如果主服务器发生故障，可以将从服务器提升为主服务器，从而保证数据库的高可用性。

2. 基本原理

1. 主服务器将所有数据变更记录到二进制日志（binlog）中。
2. 从服务器连接到主服务器，并从主服务器的二进制日志中获取数据变更信息。
3. 从服务器将获取到的数据变更信息应用到自己的数据库中，从而使主服务器和从服务器的数据保持一致。

3. 实现方式

1. 基于语句的复制（STATEMENT）

主服务器将所有数据变更语句（例如INSERT、UPDATE、DELETE等）复制到从服务器，从服务器再执行这些语句来实现数据同步。
在 MySQL5.0 以前只支持基于语句的复制。基于语句的复制模式下，主库会记录那些造成数据更改的操作，当备库读取并重放这些操作时，实际上只是把主库上的SQL执行一遍。好处是实现简单，简单的记录并执行这些语句，能让主备保持同步。
但实际上基于语句的复制方式有时会出问题。因为主库上的数据更新除了执行的语句外，可能还依赖于其他因素，例如，同一条 SQL 在主库和备库上的执行时间可能稍有不同，因此在传输带 binlog 中，还包括一些元数据信息，如当前的时间戳，还存在着一些无法被正确复制的 SQL，例如，CURRENT_USER() 函数的语句。存储过程和触发器在使用基于语句的复制模式时也可能存在问题。

2. 基于行的复制（ROW）

主服务器将数据变更记录的二进制日志以行的形式复制到从服务器，从服务器再应用这些变更来实现数据同步。
MySQL5.1开始支持基于行复制，这种方式会将实际的数据记录在 binlog 中，跟其他数据库的实现很像。基于行复制的模式有优点，也有缺陷。好处是可以正确的复制每一行，一些语句可以被更加有效的复制。也有一些情况，基于行复制的代价会比较大，例如：

update tb_user set age=10;
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由于这条 SQL 会更新全表，使用基于行的开销会很大，因为每一行的数据都会记录到 binlog 中，这使得 binlog 文件庞大，并且会给主库增加额外的负载。

3. 混合模式（MIXED）

以上两种模式的混合使用，一般的复制使用 STATEMENT 模式保存 binlog，对于 STATEMENT 模式无法复制的操作使用 ROW 模式保存 binlog，MySQL 会根据执行的 SQL 语句选择日志保存方式。
因为两种模式各有优缺点以及使用的场合，所以 MySQL 支持在这两种复制模式中动态切换（MIXED模式），MySQL8.0 默认使用基于行复制的方式，理论上基于行的复制模式在整体上更优，且在实际应用中适用于大多数场景,当然也可以使用参数 binlog_format 手动指定复制的模式。

4. 常见的主从架构模式

4.1 一主一从

一主一从模式是最简单的主从架构模式，它由一个主节点和一个从节点组成。主节点负责处理所有写操作，并将其变更同步到从节点。从节点负责处理所有读操作，并从主节点获取最新数据。

优点:

• 结构简单，易于理解和实现。
• 成本低，只需两台服务器即可。
• 性能提升，读操作可以分流到从节点。

缺点:

• 可用性较低，如果主节点故障，则整个系统不可用。
  -扩展性较差，只能通过增加主节点的性能来提升读写能力。

适用场景:
对读写性能要求不高，对可用性要求较高的场景，例如小型网站、数据库等。

4.2 一主多从

一主多从模式由一个主节点和多个从节点组成。主节点负责处理所有写操作，并将其变更同步到所有从节点。从节点负责处理所有读操作，并从主节点获取最新数据。

优点:

• 性能提升，读操作可以分流到多个从节点。
• 可用性提升，如果主节点故障，可以将其中一个从节点提升为主节点。
• 扩展性较好，可以通过添加从节点来提升读能力。

缺点:

• 成本较高，需要多台服务器来部署从节点。
• 数据一致性问题，当主节点发生故障时，从节点的数据可能不一致。

适用场景:
对读写性能要求较高，对可用性要求较高的场景，例如大型网站、数据库等。

4.3 双M

双M模式由两个主节点和多个从节点组成。两个主节点之间相互同步数据，并各自负责一部分写操作。从节点从两个主节点获取最新数据，并负责处理所有读操作。

优点:

• 可用性更高，即使一个主节点故障，另一个主节点也可以继续提供服务。
• 数据一致性更好，两个主节点之间相互同步数据，可以保证数据一致性。

缺点:

• 成本较高，需要多台服务器来部署主节点和从节点。
• 复杂度较高，需要维护两个主节点之间的同步。

适用场景:
对读写性能要求较高，对可用性和数据一致性要求较高的场景，例如金融系统、电商系统等。

4.4 联级复制

联级复制模式是一种特殊的一主多从模式，它将从节点组织成一个链条，每个从节点只与相邻的两个节点同步数据。

优点:

• 节省带宽，每个从节点只需要与相邻的两个节点同步数据。
• 提高扩展性，可以很容易地添加新的从节点。

缺点:

• 数据一致性问题，如果某个从节点故障，可能会导致数据不一致。
• 复杂度较高，需要维护从节点之间的同步链条。

适用场景:
对读写性能要求不高，对扩展性要求较高的场景，例如大型分布式系统等。

4.5 多主一从

多主一从模式由多个主节点和一个从节点组成。每个主节点都负责处理一部分写操作，并将其变更同步到从节点。从节点负责处理所有读操作，并从所有主节点获取最新数据。

优点:

• 读性能高，可以并行从多个主节点读取数据。
• 扩展性好，可以很容易地添加新的主节点。

缺点:

• 数据一致性问题，当主节点之间存在冲突时，从节点的数据可能不一致。
• 复杂度较高，需要维护主节点之间的数据一致性。

适用场景:
对读性能要求较高，对数据一致性要求不严格的场景，例如数据分析系统、报表系统等。

5. 常见问题

• 主从服务器的版本是否一致: 主从服务器的版本必须一致，否则无法进行同步。
• 主从服务器的配置是否正确: 主从服务器的配置必须正确，否则无法进行同步。
• 主从服务器的网络连接是否正常: 主从服务器之间必须能够正常通信，否则无法进行同步。