MySQL并发复制系列三：MySQL和MariaDB实现对比

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并发复制（Parallel Replication） 系列三：MySQL 5.7 和MariaDB 10的parallel replication对比

作者：沃趣科技MySQL数据库工程师  麻鹏飞

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经过上两篇关于MySQL／MariaDB 的Binary Log Group Commit的发展历程和enhanced multi-threaded slave的介绍，相信大家对MySQL 基于Binay Log 的replication的原理以及为了解决主备数据复制延迟问题而引入的enhanced multi-threaded slave 功能，支持从库多线程并发回放主库提交的事务有了更深入的了解。同时为了更好的发挥MySQL 5.7/MariaDB 10 并发复制的性能，两个版本都在主库Binary Log Group Commit的阶段做了更加深入的优化。

无论是MySQL还是MariaDB在Binary Log Group Commit优化的目的都是：使高并发下的事务尽可能的在同一个时间点提交，然后用一次fsync()的操作将这一组的Binary log缓存的数据写入磁盘。当并发事务可以在同一个时间提交，说明每个线程所执行的事务之间没有锁冲突（如果有锁冲突，并发的事务将无法在同一个时刻提交），那么意味着这一组并发提交的事务在slave机器上能并发重放主库提交的事务，所以我们只需要在master机器对二进制日志进行Group Commit的时候标记上组提交相关信息，slave机器就可以安全的并发执行主库提交的事务。

我们来看一个例子：

事务T1、T2(start transaction)开始事务，落后于事务T3、T4的(start transaction)开始时间，但是这一组事务都在C（commit）时间点提交事务，所以这一组事务（T1、T2、T3、T4）将在master机器上进行Binary Log group Commit，然后该二进制日志推送到slave机器上时可以并发执行这一组被标记的事务。

原理：

从上面的例子可以看出，并发线程执行不同的事务只要在同一时刻能够commit（说明线程之间没有锁冲突），那么master节点就可以将这一组的事务标记并在slave机器上安全的进行并发重放主库提交的事务。所以尽可能的使所有线程能在同一时刻提交可以极大的提高slave机器并发执行事务的数量使主备数据同步。

      在上一篇文章提到过：MySQL／MariaDB开启Binary Log日志后使二进制日志写入顺序和存储引擎提交顺序保持一致，Binary Log Group Commit分为三个过程：

图1: Binary Log Group Commit 三个阶段

在 Flush stage：所有已经注册线程都将写入binary log缓存

在Sync stage ：binary log缓存的数据将会sync到磁盘，当sync_binlog=1时所有该队列事务的二进制日志缓存永久写入磁盘

在 Commit stage:    leader根据顺序调用存储引擎提交事务。

那么为了使更多的并发线程事务能够视为在同一个时刻commit即在Sync阶段（调fsync()把binary log文件系统缓存日志永久刷入磁盘文件）master机器标记并发提交的事务为同一组事务的信息写入binary log日志中。我们可以在Flush Stage将注册为leader的线程带领更多的follower线程到Sync stage进行一次fsync()的操作，来增加Binary Log Group Commit的数量。

如下图：

当前MySQL/MariaDB数据库实例上运行三个线程分别提交T1、T2、T3事务，T1事务的线程率先提交进入第一阶段Flush stage队列，发现该队列是空队列故注册成leader，与此同时T2事务进入Flush stage成为该队列的follower等待leader调配，事务T1的leader带领T2事务进入Sync stage进行一次fsync()操作那么T1、T2在binary log进行一次group commit。
       在二进制日志内标记了这一组事务。之后T3线程的事务随后进入了binary log提交的过程。

图2: 组提交过程

MariaDB 10通过@@binlog_commit_wait_count and @@binlog_commit_wait_usec 两个参数设置，既事务commit阶段的时候至少等binlog_commit_wait_usec毫秒直到有binlog_commit_wait_count个数时进行一次组提交，来提高每组事务中的事务数量，并可以通过查询状态变量@@binlog_commit和@@binlog_group_commit来查参数来查看当前binary log group commit比例。

MySQL5.7通过引入 binlog_group_commit_sync_delay和 binlog_group_commit_sync_no_delay_count参数即提高binary log组提交并发数量，既MySQL等待binlog_group_commit_sync_delay毫秒的时间直到binlog_group_commit_sync_no_delay_count个数时进行一次组提交。

实现：

Binary Log Group Commit在MySQL 5.7和MariaDB 10 中是默认开启不需要配置任何信息，且在binary log中标记的组提交信息依赖于GTID，而MySQL和MariaDB的GTID组成和实现方式不一样，这里我们简单梳理下。

在MySQL 5.7版本由于Binary Log Group Commit是默认开启的，所以即使你不开启gtid_mode在配置文件中，binary log的内容中同样也有GTID 信息只不过标记的信息是"ANONYMOUS"

>    show binlog events in 'mysql-bin.000004';截取一段信息

1.  ...............
| mysql-bin.000004 | 3571 | Anonymous_Gtid |     15112 |        3636 | SET @@SESSION.GTID_NEXT= 'ANONYMOUS'          |

2.  | mysql-bin.000004 | 3636 | Query          |     15112 |        3712 | BEGIN                   |

3.  | mysql-bin.000004 | 3712 | Rows_query     |     15112 |        3763 | # INSERT INTO t1 () VALUES ()                 |

4.  | mysql-bin.000004 | 3763 | Table_map      |     15112 |        3807 | table_id: 108 (db2.t1)                        |

5.  | mysql-bin.000004 | 3807 | Write_rows     |     15112 |        3847 | table_id: 108 flags: STMT_END_F               |

6.  | mysql-bin.000004 | 3847 | Xid            |     15112 |        3878 | COMMIT /* xid=33 */                           |
.................

>     mysqlbinlog -vvv mysql-bin.00004 | less

1.  #151231 14:34:03 server id 15112  end_log_pos 2408 CRC32 0x5586fe71     Anonymous_GTID  last_committed=6        sequence_number=8

2.  SET @@SESSION.GTID_NEXT= 'ANONYMOUS'/*!*/;

3.  # at 2408

4.  #151231 14:34:03 server id 15112  end_log_pos 2484 CRC32 0x748efb17     Query   thread_id=11    exec_time=0     error_code=0

5.  SET TIMESTAMP=1451543643/*!*/;

6.  BEGIN

7.  ..

MariaDB的GTID同样也是默认开启且GTID是由Domain ID、Server ID和transaction Sequence Number组成：

   图3 MariaDB GTID组成

>    show binlog events in 'mysql-bin.000003'；截取一段信息

1.  .......
| mysql-bin.000003 |  335 | Gtid              |     15102 |         377 | BEGIN GTID 0-15102-64139                      |

2.  | mysql-bin.000003 |  377 | Table_map         |     15102 |         434 | table_id: 18 (test.sbtest1)                   |

3.  | mysql-bin.000003 |  434 | Write_rows_v1     |     15102 |         657 | table_id: 18 flags: STMT_END_F                |

4.  | mysql-bin.000003 |  657 | Xid               |     15102 |         688 | COMMIT /* xid=16 */                           |

5.  | mysql-bin.000003 |  688 | Gtid              |     15102 |         732 | BEGIN GTID 0-15102-64140 cid=20               |

6.  | mysql-bin.000003 |  732 | Table_map         |     15102 |         789 | table_id: 19 (test.sbtest6)                   |

7.  | mysql-bin.000003 |  789 | Write_rows_v1     |     15102 |        1012 | table_id: 19 flags: STMT_END_F                |

8.  | mysql-bin.000003 | 1012 | Xid               |     15102 |        1043 | COMMIT /* xid=20 */                           |

9.  | mysql-bin.000003 | 1043 | Gtid              |     15102 |        1087 | BEGIN GTID 0-15102-64141 cid=20               |

10. | mysql-bin.000003 | 1087 | Table_map         |     15102 |        1145 | table_id: 20 (test.sbtest12)                  |

11. | mysql-bin.000003 | 1145 | Write_rows_v1     |     15102 |        1368 | table_id: 20 flags: STMT_END_F                |

12. | mysql-bin.000003 | 1368 | Xid               |     15102 |        1399 | COMMIT /* xid=21 */                           |
......

>    mysqlbinlog -vvv mysql-bin.00003  | less

1.     .......

2.     # at 1754

3.  #160104 15:16:46 server id 15102  end_log_pos 1798 CRC32 0x26104c0b     GTID 0-15102-64143 cid=20 trans

4.  /*!100001 SET @@session.gtid_seq_no=64143*//*!*/;

5.  BEGIN

6.  /*!*/;

7.  # at 1798

8.  #160104 15:16:46 server id 15102  end_log_pos 1856 CRC32 0x2c994f5a     Table_map: `test`.`sbtest12` mapped to number 20

9.  # at 1856

10. #160104 15:16:46 server id 15102  end_log_pos 2079 CRC32 0x02b5a694     Write_rows: table id 20 flags: STMT_END_F

11.

12.  BINLOG '

13.  .........

结论：

MySQL 5.7 / MariaDB 10的parallel replication都是基于主库上Binary Log Group Commit。

MySQL：  主库并发提交的事务group commit写入binary log日志中，当事务被标记的  last_committed=N的值相同时（通过binlog_group_commit_sync_delay、 binlog_group_commit_sync_no_delay_count参数设置提高并发事务数量），可以在slave节点并发回放主库提交的事务。

MariaDB: 主库并发提交的事务group commit写入binary log日志中，当事务被标记的 cid=N 的值相同时（通过 binlog_commit_wait_count、binlog_commit_wait_usec参数设置提高并发事务数量），可以在slave节点并发回放主库提交的事务。

Reference:http://geek.rohitkalhans.com/2013/09/enhancedMTS-deepdive.html