讀寫分離

當(dāng)我們的數(shù)據(jù)庫壓力主鍵變大的時候，我們會嘗試增加一些從節(jié)點來分攤主節(jié)點的查詢壓力。而一般來說，我們是用一主多從的結(jié)構(gòu)來作為讀寫分離的基本結(jié)構(gòu)。

而一般來說我們有兩種常用的方法來實現(xiàn)讀且分離架構(gòu)：

客戶端直接分離

這種方式是由客戶端，或者我們的微服務(wù)直接進行數(shù)據(jù)庫的讀寫選擇。將讀庫選擇路由到主庫上進行，將查詢路由到從主庫上進行。

這種方式的優(yōu)點在于因為是直連所以性能比較高，但是需要由業(yè)務(wù)團隊了解數(shù)據(jù)庫的實例細節(jié)，當(dāng)數(shù)據(jù)庫做調(diào)整的時候就需要業(yè)務(wù)側(cè)同步改造。

使用數(shù)據(jù)中間件代理

這種方式是由一層代理層對數(shù)據(jù)的讀寫做分發(fā)，業(yè)務(wù)層將所有的請求都通過代理來實現(xiàn)。

這種方式的優(yōu)點在于對于業(yè)務(wù)層不需要感知到數(shù)據(jù)庫的存在，但問題在于數(shù)據(jù)中間件的性能要求較高，還需要專人來進行優(yōu)化和維護，整體架構(gòu)較為復(fù)雜。

但是我們發(fā)現(xiàn)，盡管這兩種方式各有優(yōu)劣。但核心都是通過數(shù)據(jù)的寫入、查詢請求的路由而實現(xiàn)的，那么這就會引發(fā)標(biāo)題的問題：

主備同步存在延遲，所以在延遲時間內(nèi)對插入的內(nèi)容進行查詢則無法查詢到最新提交的事務(wù)。

那么如何保證主從一致性的問題，其實就變成了如何處理主從延遲的問題。

低改造成本

根據(jù)項目的大小，團隊的規(guī)模以及主機的部署模式。我們處理問題的方法也有很多種。

強制讀主庫

最簡單強硬的就是強制讀主庫。

一般情況下我們在不同的查詢中會有不同程度的一致性要求。我們可以將需要保證數(shù)據(jù)一致性的請求配置強制查詢主庫，而對于無強依賴的查詢請求仍然查詢備庫。

盡管這個方案不是很優(yōu)雅，但是是最簡單實現(xiàn)的方法，并且在Spring等框架的支持下一般只需要加一個注解就能實現(xiàn)。但這個方法的問題也是顯而易見的，如果存在大量的強一致性要求的查詢語句，則相當(dāng)于沒有進行讀寫分離與擴展。那么這種方法就會導(dǎo)致系統(tǒng)在數(shù)據(jù)庫層面沒有有效的擴展手段了。

等待時間

由于問題產(chǎn)生的來源是主從延遲，所以在下一次查詢的時候進行一段時間的等待以彌補這種延遲即可。

所以在進行主庫的數(shù)據(jù)插入之后，讓數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)連接或者對應(yīng)的執(zhí)行線程等待一段時間后返回。通過等待時間來消化掉主從備份的延遲時間。但是這個方法也有一些問題比如：這個等待時間一般是固定的，即便主從已經(jīng)無延遲了也會繼續(xù)等待到時間結(jié)束;如果在服務(wù)高峰時期，有可能數(shù)據(jù)在等待時間結(jié)束后仍然沒有完成同步則仍然會存在一致性問題。

但這種方法優(yōu)雅的地方是可以配合業(yè)務(wù)來進行實現(xiàn)，舉例來說當(dāng)用戶下單之后，通過下單送卷或者下單抽獎的方式從前端拖住用戶，從而當(dāng)用戶在一次連續(xù)操作中再次查詢自己訂單的時候中間必然會間隔一定時間，也就讓需要再次查詢數(shù)據(jù)的時候保證了數(shù)據(jù)的一致性。

一主一備情況

上述兩種方案看起來可能不那么“技術(shù)”，感覺有點投機取巧。那么下面咱們可以分兩種情況來討論用更高技術(shù)的方法如何實現(xiàn)一致性。

查詢延遲方案

對于主從復(fù)制來說，是當(dāng)主庫完成一個事務(wù)后，通知給從庫，當(dāng)從庫接受到后，則主庫完成返回客戶端。所以當(dāng)主庫完成事務(wù)后，僅能確保從庫已經(jīng)接受到了，但是不能保證從庫執(zhí)行完成，也就是導(dǎo)致了主從備份延遲。

但是從庫執(zhí)行數(shù)據(jù)是有進度的，而這個進度是可以通過show slave status語句中的seconds_behind_master來進行描述，這個參數(shù)描述從庫落后了主庫數(shù)據(jù)多少秒，當(dāng)這個參數(shù)為0時，我們可以認為從庫和主庫已經(jīng)基本上沒有延遲了，那么這時候就可以查詢請求。

但seconds_behind_master是秒級的，所以只能大概地判斷，由于精度較低，所以還是可能出現(xiàn)不一致的情況。

如果要求精準(zhǔn)執(zhí)行的話，我們可以比較同步文件的執(zhí)行記錄，具體來說是：

• Master_Log_File和Read_Master_Log_Pos，表示的是讀到的主庫的最新位點;
• Relay_Master_Log_File和Exec_Master_Log_Pos，表示的是備庫執(zhí)行的最新位點。

所以當(dāng)Relay_Master_Log_File和Exec_Master_Log_Pos和其一致的時候，就說明從庫的已執(zhí)行數(shù)據(jù)已經(jīng)追上主庫了，那么這時就可以說保證了主從一致性了

半同步復(fù)制方案

但是比較同步文件的執(zhí)行記錄方法的問題在于，如果當(dāng)前的這個事務(wù)的binlog尚未傳入到從庫，即Master_Log_File和Read_Master_Log_Pos未更新，也就無法保證從庫已經(jīng)包含最新的主庫事務(wù)了。

而為了保證在一主一備的情況下，從庫里一定接受到數(shù)據(jù)了，也就是Master_Log_File和Read_Master_Log_Pos中的數(shù)據(jù)是和主庫一致的，我們可以開啟semi-sync replication半同步復(fù)制。

半同步復(fù)制的原理是在主庫提交事務(wù)前先將binlog發(fā)送給從庫，然后當(dāng)從庫接受后返回一個應(yīng)答，主庫只有在接受到這個應(yīng)答之后才返回事務(wù)執(zhí)行完成。這樣就可以保證從庫的Master_Log_File和Read_Master_Log_Pos與主庫是一致的，從而解決了主從一致的問題。

一主多備情況

半同步復(fù)制可以解決一主一備的情況，但是當(dāng)一主多備的時候，只要主庫接受到一個從庫的應(yīng)答，就會返回事務(wù)執(zhí)行完成。而這時當(dāng)請求打到未完成同步的從庫上時就會發(fā)生主從延遲。

等主庫記錄方案

所以針對一主多備的情況，我們可以將目光集中在執(zhí)行查詢的從庫上，即確保我們即將查詢的備庫已經(jīng)執(zhí)行了我們預(yù)期的事務(wù)。那么我們的問題就變成兩部分：1. 確認主庫事務(wù)，2. 查詢數(shù)據(jù)條件。

確認主庫事務(wù)

當(dāng)我們提交完一個事務(wù)后，可以通過執(zhí)行show master status來得到主庫中的數(shù)據(jù)事務(wù)文件(File)和位置記錄(Position)。

查詢數(shù)據(jù)條件

當(dāng)我們要查詢從庫數(shù)據(jù)的時候，我們可以通過語句select master_pos_wait(File, Position, 1);來查詢當(dāng)前是否已經(jīng)執(zhí)行到了該記錄(當(dāng)返回值>=0的時候說明已經(jīng)執(zhí)行過了)。其中最后的數(shù)字1表示阻塞時長。

通過先確認主庫事務(wù)記錄，再判確認備庫是否已經(jīng)執(zhí)行了了主庫對應(yīng)的事務(wù)。

但是可以發(fā)現(xiàn)，這種方法要求查詢的時候知道主庫的事務(wù)信息，對場景有很大的限制。

最后

主從一致的問題源自主從延遲，所以我們就是從如何消除延遲來解決問題。簡單點的方案我們可以不走備庫、或者直接等待一段時間來忽略延遲的影響。在一主一備的情況下我們可以粗力度的用seconds_behind_master來判斷或者用Relay_Master_Log_File和Exec_Master_Log_Pos來判斷。而當(dāng)一主多從的情況下我們則需要在查詢前傳入主庫執(zhí)行的事務(wù)記錄才能保證數(shù)據(jù)一致性。

可以看出，當(dāng)數(shù)據(jù)規(guī)模和部署方式變更的時候，好的解決方案將會越來越多。我認為根據(jù)實際業(yè)務(wù)情況選擇最合適的方法才是最重要的。

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