主从数据不一致问题

先介绍下问题产生的背景。

在MySQL 一主多从的架构中，主要有两种，一种是通过客户端直连，一种是通过代理 prxoy 间接连接。

客户端直连模式下一般会把数据库的连接信息放在客户端的连接层，客户端做负载均衡，由客户端来选择后端数据库进行查询。通过代理的模式下 MySQL 和客户端之间有一个中间代理层 proxy，客户端直连接 proxy， 由 proxy 根据请求类型和上下文决定请求的分发路由。

客户端直连和带 proxy 的读写分离架构，各有哪些特点。

1. 客户端直连方案，整体架构简单，排查问题方便。但是这种方案，由于要了解后端部署细节，所以在出现主备切换、库迁移等操作的时候，处理起来比较麻烦，对开发人员要求高。
2. 直连 proxy 的架构，对客户端比较友好。客户端不需要关注后端细节，但是 proxy 也需要有高可用架构，架构更复杂，对运维团队要求更高。

目前趋势是直连 proxy 的方向发展，具体取舍取决于自身情况。

带来的问题

无论哪种架构，都会遇到主从数据不一致的问题：由于主从同步可能存在延迟，客户端执行完一个更新事务后马上发起查询，如果查询选择的是从库的话，就有可能读到刚刚的事务更新之前的状态。如何解决呢？

在进行读写分离的同时，解决主从同步中数据不一致的问题，主要有几种思路，一是从业务层面解决，二是从检测主从同步的差异上解决，三也是最根本的方式——从主从之间数据复制方式解决。按照这三种指导思想，我总结了一下有以下几种方案。

全部走主库方案

先说一种最为广泛使用的方案，也就是二狗的回答。

如果是在同一数据库中对数据进行更新的时候，可以对记录加写锁，这样在读取的时候就不会发生数据不一致的情况。所以我们可以根据业务场景来做区分。如果是需要写完之后必须读区到准确数据的场景，可以直接全部走主库，比如订单支付、金融业务等强一致性场景；如果业务允许读到旧数据，可以在读的时候查询从库。

这样的话你可能觉得并没有真正解决主从不一致的问题，但其实在实际生产中，大多数情况下都这么解决的。优点是简单成本低，不需要复杂架构。缺点也很明显，如果业务一致性要求很高，很多读都会在主库进行，并没有真正的读写分离减轻主库压力，读写分离成了摆设。

延迟查询方案

比如主库更新一条数据以后，查询从库数据的时候后端接口可以线sleep一段时间，比如绝大多数主从同步都可以在1s内完成，那就可以sleep一秒钟的时间。或者也可以延迟查询逻辑放在前端，比如订单支付完成后，可以前端延迟一秒再发起Ajax请求。

缺点是并不能数据保证完全准确，如果数据同步延迟大于一秒则主从依旧不一致；另一个是造成接口响应时间变长，甚至造成服务的吞吐量降低，对于不需要等待1s的场景，也必须等待够1s。

判断主备无延迟方案

在构建MySQL主从架构的文章里提过一些关于主从搭建以及状态查看的具体操作，具体请看下面这篇文章👇

快速入门Mycat及主从搭建指南

后文将要提到的关于判断主备延迟的关键参数便是从 status 的结果中获得的。

1.判断 Seconds_Behind_Master

通过 show slave status 可以拿到 Seconds_Behind_Master 的值，表示主备延迟的时间长短。判断  Seconds_Behind_Master 是否为 0，如果不等于0，就等到这个参数为0时再执行查询。但是这个延迟时间的单位为秒，所以可能产生一秒内的误差。

2.判断同步binlog 位置

在同步时通过文件名+文件位置就可以定位到binlog文件正在同步的位置。Master_Log_File 和 Read_Master_Log_Pos，表示的是读到的主库的最新位点；Relay_Master_Log_File 和 Exec_Master_Log_Pos，表示的是备库执行的最新位点。

3.判断GTID相同

GITD在全局唯一，并且可以动过GTID来定位binlog位置，所以也可以用来判断主备是否有延迟

什么是GTID？

GTID特性是5.6加入的一个强大的特性，全称是Global Transaction Identifier。MySQL会为每一个DML/DDL操作增加一个唯一标记叫做GTID，这个标记在整个复制环境中都是唯一的。主从环境中主库的DUMP线程可以直接通过GTID定位到需要发送的binary log位置，而不再需要指定binary log的文件名和位置，因此切换极为方便。关于DUMP线程是如何通过GTID定位到binary log位置的，我们将在第17节进行讨论。

Auto_Position=1 ，表示这对主备关系使用了 GTID 协议。Retrieved_Gtid_Set，是备库收到的所有日志的 GTID 集合；Executed_Gtid_Set，是备库所有已经执行完成的 GTID 集合。对比这两个集合对应的GTID相同就表示主备之间无延迟。

但是需要说明的是，这里的无延迟，指的其实是从库收到主库的数据已经全部执行结束。但可能有种情况，客户端已经收到数据，而对应的binlog并没有收到，这种情况下从库是不知道的。

如何解决这个问题呢？

我们现在的困境是不知道主库到底有没有新执行的数据，从库有没有把最新binlog收到并且执行，那如果主库执行完SQL我就拿到最新binlog位点呢？还有另一种思路，之所以产生这种情况，是因为5.7版本mysql默认采用了异步复制的方式。如果想要数据更精确，就有必要在复制方式上做出改变。

对于这两种思路又产生了后面几种解决方案。

从库等指定位点或GTID方案

对于前面提到的思路，刚好MySQL有这样一个命令。

select master_pos_wait(file, pos[, timeout]);

这条命令是在从库执行的，参数 file 和 pos 指的是主库上的文件名和位置，timeout 可选，设置为正整数 N 表示这个函数最多等待 N 秒。这个命令正常返回的结果是一个正整数 M，表示从命令开始执行，到应用完 file 和 pos 表示的 binlog 位置，执行了多少事务。

这样就产生了一个方案。

• 主库事务更新完成后，马上执行 show master status 得到当前主库执行到的 File 和 Position。
• 选定一个从库执行查询语句。
• 在从库上执行 select master_pos_wait(File, Position, 1)。
• 如果返回值是 >=0 的正整数，则在这个从库执行查询语句，否则，到主库执行查询语句。

同样的对于判断位点，可有一套判断GTID的方案。

select wait_for_executed_gtid_set(gtid_set, 1);

逻辑与前者相同，只需要等待GTID到指定数字即可，这里大家举一反三，不做赘述。

复制方式

下面就开始介绍关于复制方式方面的思路，从这些复制方式中，你会找到关于解决主备延迟问题的更优思路。先介绍一下异步复制模式。

异步复制

异步模式就是客户端提交 COMMIT 之后不需要等从库返回任何结果，而是直接将结果返回给客户端，这样做的好处是不会影响主库写的效率，但可能会存在主库宕机，而 Binlog 还没有同步到从库的情况，也就是此时的主库和从库数据不一致。这时候从从库中选择一个作为新主，那么新主则可能缺少原来主服务器中已提交的事务。所以，这种复制模式下的数据一致性是最弱的。

默认情况下，MySQL就是异步复制的模式。

半同步复制（增强半同步复制）

在MySQL5.5中加入了半同步复制（semisynchronous replication），主库上的事务在存储引擎层提交之后，需要等待从库返回ACK信号。并且在接收到从库返回ACK信号或者等待超时才会返回给客户端一个提交结果。但是这样会造成其他会话可以读取到这些记录，因为此时事务已经提交，这就造成了幻读。

在MySQL5.7中进一步对半同步复制做了增强，将等待从库返回ACK信号的时间点提前了，新特性中主库上的事务会在存储引擎层提交之前一直等待从库返回ACK信号。这就意味着，在主库crash的情况下，所有在主库上已经提交的事务已经被复制到至少一个从库上，这就解决了幻读的问题，数据的一致性获得了极大提升。

但是缺点也很明显，会造成同步过程多了一次网络连接，降低主库的写吞吐量。在 MySQL5.7 版本中还增加了rpl_semi_sync_master_wait_for_slave_count参数 ，可以对从库的应答数量进行设置，默认为 1，也就是说只要有 1 个从库进行了响应，就可以返回给客户端。在1主1从情况下，这接近同步复制，如果使用semi-sync+位点判断方案，这样我们前面提到的主从数据不一致问题引刃而解，但是如果多从还是有可能出现不一致的情况。

MGR 组复制

MySQL在5.7.17 版本中引入了组复制技术，简称 MGR（MySQL Group Replication），这种复制技术是基于 分布式一致性协议Paxos 协议的，实现了分布式下数据的最终一致性。

MGR 由若干个节点共同组成一个复制组，一个写事务的提交，必须经过组内大多数节点（N / 2 + 1）决议并通过，才能得以提交。如上图所示，由3个节点组成一个复制组，Consensus层为一致性协议层，在事务提交过程中，发生组间通讯，由2个节点决议(certify)通过这个事务，事务才能够最终得以提交并响应，其实就是过半投票。

而针对只读（RO）事务则不需要经过组内同意，直接 COMMIT 即可。在一个复制组内有多个节点组成，它们各自维护了自己的数据副本，并且在一致性协议层实现了原子消息和全局有序消息，从而保证组内数据的一致性。虽然半同步复制部分解决了一致性问题，但只能在简单架构下比如一主一从，MGR才真正解决了这个问题，并且MGR可以在多主的复杂情况下有效保证数据的一致性。

总结

总结一下，解决主从复制延迟一共可以有如下7种思路：

1. 读写走主库方案
2. 延迟查询方案
3. 判断主备无延迟方案
4. 判断同步位点方案
5. 等待同步位点方案
6. 半同步复制方案+等待位点
7. 组复制MGR方案