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MySQL主从复制原理和搭建过程

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简单介绍

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二进制日志 binlog

什么是二进制日志 binlog？

MySQL 的 binlog 日志是一种二进制格式的日志，记录所有的 DDL 和 DML 语句（不包括数据库查询语句）。不管用什么存储引擎，只要发生了表数据更新，都会产生 binlog 日志。

binlog 的用法

  • 数据恢复

    因为 binlog 记录了所有修改数据的 SQL，当数据库宕机数据丢失时，可以根据 binlog 来回放历史数据。

  • 主从复制

    做多机备份的业务可以监听当前写库的 binlog，同步写库的所有更改。

my.cnf 对 binlog的参数控制

# 设置此参数表示启用binlog功能，并制定二进制日志的存储目录
log-bin=/home/mysql/binlog/
​
# mysql-bin.*日志文件最大字节（单位：字节）
# 设置最大100MB
max_binlog_size=104857600
​
# 设置了只保留7天BINLOG（单位：天）
expire_logs_days = 7
​
# binlog日志只记录指定库的更新
#binlog-do-db=db_name
​
# binlog日志不记录指定库的更新
#binlog-ignore-db=db_name
​
# 写缓冲多少次，刷一次磁盘，默认0
sync_binlog=0

其中过期删除并不时定时执行的，需要以下事件触发：

  • 服务器重启
  • 服务器被更新
  • 日志达到了最大日志长度 max_binlog_size
  • 日志被刷新

binlog 日志格式

针对不同场景，binlog 提供了三种模式来提供不同详细程度的日志内容：

  • Statement 模式：

    保存每一条修改数据的 SQL。该模式只保存一条普通的 SQL 语句，不涉及到执行的上下文信息。

  • Row 模式：

    它不保存具体的 SQL 语句，而是记录具体被修改的信息。

    比如一条 update 语句更新10条数据，如果是 Statement 模式那就保存一条 SQL 就够，但是 Row 模式会保存每一行分别更新了什么，有10条数据。

    Row 模式保存的时操作的详细信息，但是会带来存储空间的快速消耗。

  • Mixed 模式：

    根据具体的 SQL 来选择上面的哪种模式。

主从复制原理

什么是主从复制？

主从复制是指一台服务器充当主数据库服务器，另一台或多台服务器充当从数据库服务器，主服务器中的数据自动复制到从服务器之中。

对于多级复制，数据库服务器即可充当主机，也可充当从机。

MySQL 主从复制的基础是主服务器对数据库修改记录二进制日志，从服务器通过主服务器的二进制日志自动执行更新。

主从复制流程

主从复制涉及三个线程：binlog 线程、I/O 线程和 SQL 线程：

MySQL主从复制原理和搭建过程

  • binlog 线程 :

    负责将主服务器上的数据更改写入二进制日志中。

  • I/O 线程 :

    负责从主服务器上读取二进制日志，并写入从服务器的中继日志（Relay log）中。

  • SQL 线程 :

    负责读取中继日志并重放其中的 SQL 语句。

总得来说流程如下：

MySQL主从复制原理和搭建过程

  • 在从节点上执行 start slave 开启主从复制。Slave 上的 IO 线程连接上 Master，请求 Master 上的 binlog。
  • Master 接收到来自 Slave 的 IO 线程的请求后，负责复制的 IO 线程（log Dump Thread）会根据请求信息读取日志指定位置之后的日志信息，返回给 Slave 的 IO 线程。返回信息中除了日志所包含的信息之外，还包括本次返回的信息已经到 Master 端的 binlog 文件的名称（Binlog file）以及 binlog 的位置（Binlog position）。
  • Slave 的 IO 线程接收到信息后，将接收到的日志内容依次添加到 Slave 端的 relaylog 文件的最末端，并将读取到的 Master 端的 bin-log 的文件名和位置记录到 master-info 文件中，以便在下一次读取的时候能够清楚的告诉 Master 从何处开始读取日志。
  • Slave 的 SQL 线程检测到 relaylog 中新增加了内容后，会马上解析 relaylog 的内容成在 Master 端真实执行时候的那些可执行的内容，并在自身执行。

什么是 log dump 线程？

当从节点连接主节点时，主节点会为其创建一个 log dump 线程，用于发送和读取 Binlog 的内容。

在读取 Binlog 中的操作时，log dump 线程会对主节点上的 Binlog 加锁；当读取完成发送给从节点之前，锁会被释放。主节点会为自己的每一个从节点创建一个 log dump 线程。

relay log 如何产生？

从服务器 I/O 线程将主服务器的 binlog 日志读取过来，解析各类 Events 之后记录到从服务器本地文件，这个文件就被称为 relay log。

然后 SQL 线程会读取 relay log 日志的内容并应用到从服务器，从而使从服务器和主服务器的数据保持一致。

中继日志充当缓冲区，这样 master 就不必等待 slave 执行完成才发送下一个事件。

使用 Docker 搭建主从复制

运行环境

  • Ubuntu：20.04.3 LTS
  • Docker：20.10.7
  • MySQL：8

搭建过程

运行 master 容器

docker run -d --name master -p 3307:3306 -v /opt/mysql/conf:/etc/mysql -e MYSQL_ROOT_PASSWORD=123456 mysql

这里 -p 代表端口映射关系，我们将容器的 3306 端口映射到主机的 3307 端口上；-e 代表设置环境变量，通过设置 MYSQL_ROOT_PASSWORD，我们将 root 用户密码设成 123456。

进入 master 容器并修改配置

docker exec -it master /bin/bash

进入容器后再进入 MySQL：

mysql -u root -p123456

创建 master 的复制账号，授予复制的权限：

create user 'pixel'@'%' identified by '123456';
ALTER USER 'pixel'@'%' IDENTIFIED WITH mysql_native_password BY '123456';
grant replication slave on *.* to 'pixel'@'%';
​
flush privileges; # 刷新权限

授权命令格式：grant 权限 on 数据库名.表名 to 用户@登录主机 identified by "用户密码";。这里 pixel 为用户名，123456 为密码，@ 后面填写从服务器 ip 而 % 表示任意的客户端。

修改 master 配置，开启 binlog ，设置 server-id，server-id 值唯一

[mysqld]
#启用二进制日志
log-bin=mysql-bin
#主服务器唯一ID
server-id=1
#设置logbin格式
binlog_format=STATEMENT
# 设置不要复制的数据库(可设置多个)
binlog-ignore-db=mysql
binlog-ignore-db=information_schema
# 设置需要复制的数据库 需要复制的主数据库名字
binlog-do-db=testdb

配置完成重启容器，进入 MySQL

查看二进制文件名和位置，这个值在从容器上会用到：

Show master status;

MySQL主从复制原理和搭建过程

到此位置主容器配置完成，接下来运行一个从容器

运行从容器，并且将端口映射到主机的 3308 端口

docker run -d --name slave -p 3308:3306 -v /opt/mysql/slave/conf:/etc/mysql -e MYSQL_ROOT_PASSWORD=123456 mysql

修改从容器配置，开启 binlog：

[mysqld]
#启用中继日志
relay-log=mysql-relay
#从服务器唯一ID
server-id=2

配置完成后重启容器。

在从容器中配置主从关系

查看 master 容器的虚拟 ip 地址

docker inspect master

MySQL主从复制原理和搭建过程

执行同步 SQL 语句，同步 master 账号信息

CHANGE MASTER TO
MASTER_HOST='172.17.0.2',
MASTER_USER='pixel',
MASTER_PASSWORD='123456',
MASTER_LOG_FILE='mysql-bin.000004',
MASTER_LOG_POS=157;

启动 slave：

start slave;

执行下面命令，查看 slave 状态

show slave status\G;

下面两个参数都是 Yes 说明主从配置成功！

Slave_IO_Running: Yes 
Slave_SQL_Running: Yes

这样一来，我们在主机上创建数据库，创建表，修改表记录的操作都相当于在从机上也执行了一遍。最后达到数据一致的效果！

重置主从关系命令

在 MySQL 控制面板下执行

停止从服务复制功能

stop slave;

重新配置主从（清除先前的主从配置）

stop slave;
reset master;

小结

本篇我们从 MySQL 的二进制日志开始介绍，接着分析了主从复制的原理，并且用 Docker 搭建了主从复制。

本篇参考：

转载自:https://juejin.cn/post/7180987829151858747
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