MySQL 資料複製基礎介紹

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現今的資訊系統，資料常常是系統中最有價值的東西，更是不容許有任何的閃失造成資料遺失。同時，資訊爆炸的時代，資料量往往造就了一個龐大的怪物，令應用程式將整個系統資源吃光。

所以，如何從資料的角度來改善應用系統，就變成資料庫管理中，最重要的課題。解決資料問題的方法有很多種，這次我要介紹的是利用MySQL的資料複製(Replication)來解決資料的問題。

首先要介紹關於資料複製的專有名詞：

1. 主伺服器(Master Server)：

• 執行交易將資料寫入的地方。
• 保存二進位日誌檔。
• 傳遞資料給從伺服器。

2. 從伺服器(Slave Server)：

• 跟主伺服器要事件的資料。
• 將事件內容同步到本地的伺服器。

3. 二進位日誌檔(Binary Log)：

• 紀錄每一個改動的資料。
• 日誌內容依交易群組而切割。

4. 同步資料複製(Synchronous Replication)：

• 在伺服器執行交易時，該交易需等到資料被複製到其他伺服器後才會提交。
• 確保資料的一致性，但速度較慢(相較於非同步資料複製)。
• MySQL叢集伺服器才提供同步資料複製。

5. 非同步資料複製(Asynchronous Replication)：

• 交易馬上提交並複製到其他伺服器。
• 不保證資料的一致性，但速度較快（相較於同步資料複製）。
• 一般的MySQL伺服器就有提供此功能。

再來要介紹的是，MySQL資料複製可帶來的好處：

1. 建立系統的高可用度：

因為有多個MySQL伺服器，所以建立了錯誤轉移(Fail-over)的可能性，而成為高可用度的資料庫。

2. 建立系統的可擴充性：

可以從MySQL資料複製中，建立多個從伺服器。所以在需要增加資料庫的查詢效能下，可藉由增加從伺服器的角度來擴充MySQL資料庫系統。

3. 離線資料處理：

在從伺服器中作離線查詢，則不會干擾而影響主伺服器的效能。單純使用從伺服器來產生報表。

常見的資料複製架構有：

1. 主-從資料複製。

這樣一對一的複製架構，可用來作異地備援，避免因意外造成資料丟失。

2. 一主-多從資料複製。

這樣一對多的複製架構，使用者可以用多個從伺服器來分散資料的讀取負載，也讓使用者可以輕易的延展(Scale-Out)從伺服器進而提昇讀取效能。但新增/修改/刪除交易，還是由主伺服器負責，也引此，這樣的架構，較適合用在查詢負載較重的OLAP系統。

3. 主-主資料複製。

這是建構MySQL複製中最常見的架構。這兩台伺服器都可以讀/寫，且互為備援。在應用程式的支援下(自動切換資料庫連線)，可以達成高用度的系統。

4. 多主資料複製。

相較於”一主-多從”與”主-主”的資料複製架構，多主資料複製可以在提昇效能的前提下，又達到高可用度的目的。

但受限於MySQL的資料複製架構，一個從伺服器只能接受單一個主伺服器的資料。所以，在架設多主資料複製時，只能用”環形”的方式作資料連線。換言之，但有一台伺服器故障，整個環狀結構的斷掉，此時，需要將故障的伺服器從架構中剔除，重新建立一個新的多主資料複製的環狀結構。

資料複製的流程圖（略圖）：

在這個流程圖中，並沒有將全部的步驟都繪畫出來，只針對主要的流程加以說明（例如，這個圖就沒有畫出，當從伺服器中的SQL程序將資料輸入資料庫時，也會將資料寫入Bin Log）。讓我們來走過一次流程吧！

1. 當用戶端連線到資料庫時，資料庫即建立一個session。當資料從session將資料輸入到資料庫中，則資料庫會將收到的事件(insert/update/delete)紀錄一份到Bin Log。

2. 從伺服器的I/O執行緒會定期跟主伺服器的Dump執行緒要資料，而主伺服器的Dump執行緒會將資料傳給從伺服器的I/O執行緒，並由I/O執行緒將資料傳入到從伺服器的Relay Log。

3. SQL執行緒會將資料從Relay Log取出，並輸入到本機的資料庫中。

接下來要介紹，資料複製的基本設定方式。

假設你已經有一台MySQL伺服器，現在要多加一台MySQL伺服器，同時要把他架成主-從資料複製，其步驟如下：

1. 修改主/從伺服器的my.cnf設定檔。

主伺服器：

[mysqld]
...
server-id=1
log-bin=/xxx/log/master-bin

從伺服器：

[mysqld]
...
server-id=2

2. 在主伺服氣上建立帳號並授與複製權限。

例如…

master> CREATE USER 'replicator'@'slave_host';
master> GRANT REPLICATION SLAVE on *.* to 'replicator'@'slave_host' IDENTIFIED BY 'replicator_password';

3. 在主伺服器上備份資料。

備份的方式有分冷/溫/熱備份，就依讀者的環境自行決擇吧！

4. 在從伺服氣上作資料回復。

將步驟三所得到的備份檔案，在從伺服器上作資料回復。

5. 在從伺服器上建立資料複製的設定。

例如…

slave> CHANGE MASTER TO
-> MASTER_HOST = 'master_host',
-> MASTER_PORT = 3306,
-> MASTER_USER = 'replicator',
-> MASTER_PASSWORD = 'replicator_password';

6. 啟動從伺服器，進行資料複製。

slave> START SLAVE;

再來要介紹如何回復資料複製的程序。

有時後會遇到，MySQL伺服器錯誤，導致資料不再由主伺服器複製到從伺服器。此時，就需要作回復資料複製的操作。在作災難回復時，所需要的東西與步驟如下：

需要的東西：

1. 備份的影像檔。
2. 備份的二進位日誌檔。

執行的三個步驟：

1. 檢查”資料備份”＋”二進位日誌檔”，是否可以完全覆蓋所需要的資料。
2. 資料回復。
3. 套用二進位日誌檔。

例如…

mysqlbinlog -- start-position=position --stop-datetime=datetime master-bin.000001 master-bin.000002 … | mysql -u root -p

4. 重新設定資料複製。

例如…

slave> CHANGE MASTER TO
-> ...
-> MASTER_LOG_FILE = 'master-bin.000010'
-> MASTER_LOG_POS = '123456';

結論：

MySQL複製(Replication)，是一個簡單就可以達成延展(Scale-Out)，高可用度的架構。因此，也被企業使用。但是，複製是屬於非同步的資料複製，所以還是可能會因為時間差而造成資料不一致的現象(最終還是會完成同步，資料一致)。如果，讀者有即時的資料查詢/更新的需求，那可能還是需要MySQL Cluster的架構才能符合需求。

• 參考資料：MySQL 5.6 Reference Manual :: 16 Replication

後續 >> MySQL 儲存程式之觸發器（Trigger）／事件（Event）