MySQL 25 MySQL是怎么保证高可用的？

正常情况下，只要主库执行更新生成的所有binlog，都可以被传到备库并被正确地执行，备库就能达到跟主库一致的状态，这就是最终一致性，而MySQL要提供的高可用能力，只有最终一致性是不够的。

主备延迟

主备切换可能是一个主动运维动作，比如软件升级、主库所在机器按计划下线等，也可能是被动操作，比如主库所在机器掉电。

先看主动切换的场景。首先介绍同步延迟的概念，与数据同步有关的时间点主要包括三个：

主库A执行完成一个事务写入binlog，将这个时刻记为T1；
之后传给备库B，把备库B接收完这个binlog的时刻记为T2；
备库B执行完这个事务，将这个时刻记为T3。

主备延迟指的是，同一个事务主备库执行完成的时间差，即T3-T1。

可以在备库上执行show slave status命令，其返回结果里会显示seconds_behind_master，这个值计算的就是T3-T1。

如果主备库机器的系统时间设置不一致，会不会导致主备延迟的值不准呢？答案是不会的，备库连接到主库的时候，会通过执行SELECT UXIN_TIMESTAMP()函数来获得当前主库的系统时间，如果此时发现两库系统时间不一致，备库执行seconds_behind_master计算时会扣除该差值。

网络正常时，T2-T1是很短的，主备延迟的主要来源是备库接收完binlog和执行完这个事务之间的时间差。所以，主备延迟最直接的表现是，备库消费中转日志（relay log）的速度，比主库生产binlog的速度要慢。

主备延迟的来源

首先，有些部署条件下备库所在机器性能要比主库所在的机器性能差。

有些人部署时想着反正备库没有请求，可以用差一点的机器，但实际上更新过程也会触发大量读操作，当备库主机上的多个备库都在争抢资源时，就可能导致主备延迟。

现在这种部署比较少了，因为主备可能随时切换，所以主备库一般选用相同规格的机器，并且做对称部署。

第二，备库的压力大。

备库一般用来提供一些读能力，如果大量查询，备库上的查询可能耗费大量CPU资源，影响同步速度，造成主备延迟。

这种情况一般的处理方法：

一主多从，让多个从库分担读的压力；
通过binlog输出到外部系统，比如Hadoop，让外部系统提供统计类查询能力。

第三是大事务。

主库上必须等事务执行完才会写入binlog再传给备库。那么，如果一个主库上的语句执行10分钟，意味着这个事务可能会导致从库延迟10分钟。常见的大事务有一次性用delete删除大量数据、大表DDL等。

第四是备库的并行复制能力，这个下篇文章再介绍。

由于主备延迟的存在，所以在主备切换的时候，就相应的有不同的策略。

可靠性优先策略

上篇文章提到的双M结构：

双M结构下，状态1切换到状态2的详细过程：

判断备库B现在的seconds_behind_master，如果小于某个值（如5秒）继续下一步，否则持续重试这一步；
将主库A改成只读状态；
判断备库B的seconds_behind_master，直到这个值变成0；
将备库B改成可读写状态；
把业务请求切换到备库B。

我们暂时把这个切换流程称为可靠性优先流程。

可以发现，这个切换流程中，在步骤2之后，主备库都处于readonly状态，即系统处于不可写状态，直到步骤5完成后才能恢复。在这个不可用状态中，步骤3比较耗时，这也是为什么在步骤1先确保seconds_behind_master足够小，不然不可用时间可能会很长。

系统的不可用时间，是由数据可靠性优先的策略决定的。也可以选择可用性优先的策略，把这个不可用的时间几乎降为0。

可用性优先策略

如果强行把步骤45调整到最开始执行，即不等主备数据同步，直接把连接切到备库B且让备库B可以读写，那么系统几乎就没有不可用时间了。

暂时把这个切换流程称为可用性优先流程，该切换流程的代价是可能出现数据不一致的情况。

假设有一个表t：

mysql> CREATE TABLE `t` (

  `id` int(11) unsigned NOT NULL AUTO_INCREMENT,

  `c` int(11) unsigned DEFAULT NULL,

  PRIMARY KEY (`id`)

) ENGINE=InnoDB;

insert into t(c) values(1),(2),(3);

初始化数据后，主备库上都是3行数据，继续插入：

insert into t(c) values(4);

insert into t(c) values(5);

假设现在主库上其他的数据表有大量的更新，导致主备延迟达到5秒，在插入一条c=4的语句后，发起了主备切换。

当使用可用性优先策略，且binlog_format=mixed时切换流程如下：

图中的SBM，是seconds_behind_master参数的简写。

step 2中，主库A执行完insert插入(4,4)，之后开始进行主备切换；
step 3中，由于主备之间有5秒延迟，所以备库B还没来得及应用插入c=4中转日志，就开始接收客户端插入c=5的命令；
step 4中，备库B插入一行数据(4,5)，并把这个binlog发给主库A；
step 5中，备库B执行插入c=4的日志，插入一行数据(5,4)，而前面的语句传到主库A，会在主库插入(5,5)。

因此最后出现主备不一致的情况。

当使用可用性优先策略，且binlog_format=row时切换流程如下：

由于row格式在记录binlog时会记录新插入的行的所有字段值，所以最后只会有一行不一致，且两边的主备同步的应用线程会报错duplicate key error并停止。即备库B的(5,4)和主库A的(5,5)两行数据都不会被对方执行。

从上面的分析中，可以看到一些结论：

使用row格式的binlog时，数据不一致问题更容易被发现，而使用mixed或者statement格式的binlog，可能数据不一致而没有发现；
主备切换的可用性优先策略会导致数据不一致，因此大多数情况都建议使用可靠性优先策略。

但也有情况数据的可用性优先级更高。比如一个库的作用是记录操作日志，这时如果数据不一致可以通过binlog来修补，短暂的不一致不会引发业务问题，而业务系统又依赖这个日志，如果这个库不可写会导致线上的业务操作无法执行。这时就需要先强行切换，事后再补数据的策略。

当然也能改进，比如让业务逻辑不要依赖于这类日志的写入，那就又可以使用可靠性优先策略。

最后总结：在满足数据可靠性的前提下，MySQL高可用系统的可用性，是依赖于主备延迟的。延迟的时间越小，在主库故障的时候，服务恢复需要的时间就越短，可用性就越高。