1 引言

高可用是系统架构设计中必须考虑的因素之一，主要目标是消除基础架构中的单点故障，通常表示为一个百分比，表示在给定时间段内特定系统或组件的正常运行时间，其中100％表示系统永不失效。而任何的单机系统因受限于软硬件的限制，如硬件损坏、操作系统崩溃、软件BUG、业务压力过大等原因，都不可能保证系统100%可用。一旦出现此类问题，如何能快速恢复用户业务，将影响程度减至最低，降低故障RTO（Recovery Time Objective，恢复时间目标）成为我们所要考虑的问题。

对于数据库系统来说，比较通用的解决方案是将单机程序部署在多台主机上，组成一个集群共同对外提供服务。在MySQL中，最常见的一种部署方式为主从复制，这种部署方式一方面满足了故障恢复的场景，又能够在一定程序上分担主库的压力，做到了业务的读写分离。相较于Oracle的RAC（real application clusters，实时应用集群）来讲，一不需要共享存储，二不需要内存同步，也无需VIP（Virtual IP Address，虚拟IP地址）。因此MySQL的主从部署更为便捷，实现原理也简单。本文将对MySQL主从复制的实现原理进行介绍。

2 一主一从复制实现原理

在数据库实现技术中，最基本的、必须要满足的一个特性便是ACID，即事务的原子性（Atomicity）、一致性（Consistency）、隔离性（Isolation）、持久性（Durability）。为了实现ACID，MySQL引入了Binlog（二进制日志），数据库中所有的DML、DDL语句都将记录在Binlog当中。如用户在主库上执行了一条update语句，那么在Binlog中便会记录这条update语句，这样就可以使用Binlog来进行实例间的数据同步，Binlog也成为MySQL主从复制的实现基础，能够达到增量数据同步的目的，具体实现原理如下图所示。

图1：MySQL一主一从复制实现原理图

• 主库所有的DML、DDL操作语句记录到Binlog日志中。
• 从库中的IO线程会实时捕获主库中Binlog的变化内容，并写到从库的中继日志Relay log里。Relay log会持久化到本地文件中。
• 从库中的SQL线程负责从Relay log日志里取出Binlog内容，并把所有的语句按先后顺序在从库中执行一遍，这样就实现了主从间数据的一致性。
  以上便是MySQL主从库实现增量数据同步的步骤和原理。

3 一主一从部署

在实际部署过程中，需要先做全量数据的同步，保证从库中存在与主库相同的基础数据，然后再进行增量同步。一般使用数据库全库的备份恢复来做主从间的全量同步，即先在主库上做一次全量备份，然后把备份传到从库中进行全量恢复。这里会有一个问题，主库不会一直是静止状态，数据备份和恢复需要一定的时间，这个时间长短完全取决于数据量的大小以及主从间的传输带宽，从库执行完全量恢复后可能已经落后主库一段时间，这段时间的增量数据就需要Binlog来追。所以在从库上需要执行一个change master的命令来告诉从库需要从哪个位置来同步主库的Binlog日志，同时从库上会启动IO线程和SQL线程，IO线程从指定位置开始读取Binlog，SQL线程用来回放日志。当从库追平主库时，便完成了主从部署和搭建。

以上便是MySQL基于Binlog进行主从复制的相关内容，不过这种机制是100%可靠的么？会不会有例外情况？读者可思考一下，下期我们将继续进行介绍。

作者：张西来

阿里云智能GTS-SRE团队技术服务经理

曾就职于某国产数据库厂商，有10多年数据库技术支持工作经验，精通多款数据库产品，为国内多个大中银行核心数据库提供技术支持。目前就职于阿里云智能GTS-SRE团队，负责云数据库的高效运维和管理工作。

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