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1、復制概述

1.1、復制解決的問題
數據復制技術有以下一些特點：
(1) 數據分布
(2) 負載平衡(load balancing)
(3) 備份
(4) 高可用性(high availability)和容錯

1.2、復制如何工作
從高層來看，復制分成三步：
(1) master將改變記錄到二進制日志(binary log)中（這些記錄叫做二進制日志事件，binary log events）；
(2) slave將master的binary log events拷貝到它的中繼日志(relay log)；
(3) slave重做中繼日志中的事件，將改變反映它自己的數據。

下圖描述了這一過程：

該過程的第一部分就是master記錄二進制日志。在每個事務更新數據完成之前，master在二日志記錄這些改變。MySQL將事務串行的寫入二進制日志，即使事務中的語句都是交叉執行的。在事件寫入二進制日志完成后，master通知存儲引擎提交事務。
下一步就是slave將master的binary log拷貝到它自己的中繼日志。首先，slave開始一個工作線程——I/O線程。I/O線程在master上打開一個普通的連接，然后開始binlog dump process。Binlog dump process從master的二進制日志中讀取事件，如果已經跟上master，它會睡眠并等待master產生新的事件。I/O線程將這些事件寫入中繼日志。
SQL slave thread處理該過程的最后一步。SQL線程從中繼日志讀取事件，更新slave的數據，使其與master中的數據一致。只要該線程與I/O線程保持一致，中繼日志通常會位于OS的緩存中，所以中繼日志的開銷很小。
此外，在master中也有一個工作線程：和其它MySQL的連接一樣，slave在master中打開一個連接也會使得master開始一個線程。復制過程有一個很重要的限制——復制在slave上是串行化的，也就是說master上的并行更新操作不能在slave上并行操作。

2、體驗MySQL復制
MySQL開始復制是很簡單的過程，不過，根據特定的應用場景，都會在基本的步驟上有一些變化。最簡單的場景就是一個新安裝的master和slave，從高層來看，整個過程如下：
(1)在每個服務器上創建一個復制帳號；
(2)配置master和slave；
(3)Slave連接master開始復制。

2.1、創建復制帳號
每個slave使用標準的MySQL用戶名和密碼連接master。進行復制操作的用戶會授予REPLICATION SLAVE權限。用戶名的密碼都會存儲在文本文件master.info中。假如，你想創建repl用戶，如下：
mysql> GRANT REPLICATION SLAVE, REPLICATION CLIENT ON *.*
-> TO repl@'192.168.0.%' IDENTIFIED BY 'p4ssword';

2.2、配置master
接下來對master進行配置，包括打開二進制日志，指定唯一的servr ID。例如，在配置文件加入如下值：
[mysqld]
log-bin=mysql-bin
server-id=10
重啟master，運行SHOW MASTER STATUS，輸出如下：

2.3、配置slave
Slave的配置與master類似，你同樣需要重啟slave的MySQL。如下：
log_bin = mysql-bin
server_id = 2
relay_log = mysql-relay-bin
log_slave_updates = 1
read_only = 1
server_id是必須的，而且唯一。slave沒有必要開啟二進制日志，但是在一些情況下，必須設置，例如，如果slave為其它slave的master，必須設置bin_log。在這里，我們開啟了二進制日志，而且顯示的命名(默認名稱為hostname，但是，如果hostname改變則會出現問題)。
relay_log配置中繼日志，log_slave_updates表示slave將復制事件寫進自己的二進制日志(后面會看到它的用處)。
有些人開啟了slave的二進制日志，卻沒有設置log_slave_updates，然后查看slave的數據是否改變，這是一種錯誤的配置。所以，盡量使用read_only，它防止改變數據(除了特殊的線程)。但是，read_only并是很實用，特別是那些需要在slave上創建表的應用。

2.4、啟動slave

接下來就是讓slave連接master，并開始重做master二進制日志中的事件。你不應該用配置文件進行該操作，而應該使用CHANGE MASTER TO語句，該語句可以完全取代對配置文件的修改，而且它可以為slave指定不同的master，而不需要停止服務器。如下：

mysql> CHANGE MASTER TO MASTER_HOST='server1',

-> MASTER_USER='repl',

-> MASTER_PASSWORD='p4ssword',

-> MASTER_LOG_FILE='mysql-bin.000001',

-> MASTER_LOG_POS=0;

MASTER_LOG_POS 的值為 0 ，因為它是日志的開始位置。然后，你可以用 SHOW SLAVE STATUS 語句查看 slave 的設置是否正確：

mysql> SHOW SLAVE STATUS\G

*************************** 1. row ***************************

Slave_IO_State:

Master_Host: server1

Master_User: repl

Master_Port: 3306

Connect_Retry: 60

Master_Log_File: mysql-bin.000001

Read_Master_Log_Pos: 4

Relay_Log_File: mysql-relay-bin.000001

Relay_Log_Pos: 4

Relay_Master_Log_File: mysql-bin.000001

Slave_IO_Running: No

Slave_SQL_Running: No

...omitted...

Seconds_Behind_Master: NULL

Slave_IO_State, Slave_IO_Running, 和 Slave_SQL_Running 表明 slave 還沒有開始復制過程。日志的位置為 4 而不是 0 ，這是因為 0 只是日志文件的開始位置，并不是日志位置。實際上， MySQL 知道的第一個事件的位置是 4 。

為了開始復制，你可以運行：

mysql> START SLAVE;

運行 SHOW SLAVE STATUS 查看輸出結果：

mysql> SHOW SLAVE STATUS\G

*************************** 1. row ***************************

Slave_IO_State: Waiting for master to send event

Master_Host: server1

Master_User: repl

Master_Port: 3306

Connect_Retry: 60

Master_Log_File: mysql-bin.000001

Read_Master_Log_Pos: 164

Relay_Log_File: mysql-relay-bin.000001

Relay_Log_Pos: 164

Relay_Master_Log_File: mysql-bin.000001

Slave_IO_Running: Yes

Slave_SQL_Running: Yes

...omitted...

Seconds_Behind_Master: 0

注意， slave 的 I/O 和 SQL 線程都已經開始運行，而且 Seconds_Behind_Master 不再是 NULL 。日志的位置增加了，意味著一些事件被獲取并執行了。如果你在 master 上進行修改，你可以在 slave 上看到各種日志文件的位置的變化，同樣，你也可以看到數據庫中數據的變化。

你可查看 master 和 slave 上線程的狀態。在 master 上，你可以看到 slave 的 I/O 線程創建的連接：

mysql> show processlist \G *************************** 1. row *************************** Id: 1 User: root Host: localhost:2096 db: test Command: Query Time: 0 State: NULL Info: show processlist *************************** 2. row *************************** Id: 2 User: repl Host: localhost:2144 db: NULL Command: Binlog Dump Time: 1838 State: Has sent all binlog to slave; waiting for binlog to be updated Info: NULL 2 rows in set (0.00 sec)

行2為處理slave的I/O線程的連接。
在slave上運行該語句：

mysql> show processlist \G *************************** 1. row *************************** Id: 1 User: system user Host: db: NULL Command: Connect Time: 2291 State: Waiting for master to send event Info: NULL *************************** 2. row *************************** Id: 2 User: system user Host: db: NULL Command: Connect Time: 1852 State: Has read all relay log; waiting for the slave I/O thread to update it Info: NULL *************************** 3. row *************************** Id: 5 User: root Host: localhost:2152 db: test Command: Query Time: 0 State: NULL Info: show processlist 3 rows in set (0.00 sec)

行1為I/O線程狀態，行2為SQL線程狀態。

2.5、從另一個master初始化slave
前面討論的假設你是新安裝的master和slave，所以，slave與master有相同的數據。但是，大多數情況卻不是這樣的，例如，你的master可能已經運行很久了，而你想對新安裝的slave進行數據同步，甚至它沒有master的數據。
此時，有幾種方法可以使slave從另一個服務開始，例如，從master拷貝數據，從另一個slave克隆，從最近的備份開始一個slave。Slave與master同步時，需要三樣東西：
(1)master的某個時刻的數據快照；
(2)master當前的日志文件、以及生成快照時的字節偏移。這兩個值可以叫做日志文件坐標(log file coordinate)，因為它們確定了一個二進制日志的位置，你可以用SHOW MASTER STATUS命令找到日志文件的坐標；
(3)master的二進制日志文件。

可以通過以下幾中方法來克隆一個slave：
(1) 冷拷貝(cold copy)
停止master，將master的文件拷貝到slave；然后重啟master。缺點很明顯。
(2) 熱拷貝(warm copy)
如果你僅使用MyISAM表，你可以使用mysqlhotcopy拷貝，即使服務器正在運行。
(3) 使用mysqldump
使用mysqldump來得到一個數據快照可分為以下幾步：
<1>鎖表：如果你還沒有鎖表，你應該對表加鎖，防止其它連接修改數據庫，否則，你得到的數據可以是不一致的。如下：
mysql> FLUSH TABLES WITH READ LOCK;
<2>在另一個連接用mysqldump創建一個你想進行復制的數據庫的轉儲：
shell> mysqldump --all-databases --lock-all-tables >dbdump.db
<3>對表釋放鎖。
mysql> UNLOCK TABLES;

3、深入復制
已經討論了關于復制的一些基本東西，下面深入討論一下復制。

3.1、基于語句的復制(Statement-Based Replication)
MySQL 5.0及之前的版本僅支持基于語句的復制（也叫做邏輯復制，logical replication），這在數據庫并不常見。master記錄下改變數據的查詢，然后，slave從中繼日志中讀取事件，并執行它，這些SQL語句與master執行的語句一樣。
這種方式的優點就是實現簡單。此外，基于語句的復制的二進制日志可以很好的進行壓縮，而且日志的數據量也較小，占用帶寬少——例如，一個更新GB的數據的查詢僅需要幾十個字節的二進制日志。而mysqlbinlog對于基于語句的日志處理十分方便。

但是，基于語句的復制并不是像它看起來那么簡單，因為一些查詢語句依賴于master的特定條件，例如，master與slave可能有不同的時間。所以，MySQL的二進制日志的格式不僅僅是查詢語句，還包括一些元數據信息，例如，當前的時間戳。即使如此，還是有一些語句，比如，CURRENT USER函數，不能正確的進行復制。此外，存儲過程和觸發器也是一個問題。
另外一個問題就是基于語句的復制必須是串行化的。這要求大量特殊的代碼，配置，例如InnoDB的next-key鎖等。并不是所有的存儲引擎都支持基于語句的復制。

3.2、基于記錄的復制(Row-Based Replication)
MySQL增加基于記錄的復制，在二進制日志中記錄下實際數據的改變，這與其它一些DBMS的實現方式類似。這種方式有優點，也有缺點。優點就是可以對任何語句都能正確工作，一些語句的效率更高。主要的缺點就是二進制日志可能會很大，而且不直觀，所以，你不能使用mysqlbinlog來查看二進制日志。
對于一些語句，基于記錄的復制能夠更有效的工作，如：
mysql> INSERT INTO summary_table(col1, col2, sum_col3)
-> SELECT col1, col2, sum(col3)
-> FROM enormous_table
-> GROUP BY col1, col2;
假設，只有三種唯一的col1和col2的組合，但是，該查詢會掃描原表的許多行，卻僅返回三條記錄。此時，基于記錄的復制效率更高。
另一方面，下面的語句，基于語句的復制更有效：
mysql> UPDATE enormous_table SET col1 = 0;
此時使用基于記錄的復制代價會非常高。由于兩種方式不能對所有情況都能很好的處理，所以，MySQL 5.1支持在基于語句的復制和基于記錄的復制之前動態交換。你可以通過設置session變量binlog_format來進行控制。

3.3、復制相關的文件
除了二進制日志和中繼日志文件外，還有其它一些與復制相關的文件。如下：
(1)mysql-bin.index
服務器一旦開啟二進制日志，會產生一個與二日志文件同名，但是以.index結尾的文件。它用于跟蹤磁盤上存在哪些二進制日志文件。MySQL用它來定位二進制日志文件。它的內容如下( 我的機器上 )：

(2)mysql-relay-bin.index
該文件的功能與mysql-bin.index類似，但是它是針對中繼日志，而不是二進制日志。內容如下：
.\mysql-02-relay-bin.000017
.\mysql-02-relay-bin.000018
(3)master.info
保存master的相關信息。不要刪除它，否則，slave重啟后不能連接master。內容如下(我的機器上)：

I/O線程更新master.info文件，內容如下(我的機器上)：

.\mysql-02-relay-bin.000019 254 mysql-01-bin.000010 286 0 52813

(4)relay-log.info
包含slave中當前二進制日志和中繼日志的信息。

3.4、發送復制事件到其它slave
當設置log_slave_updates時，你可以讓slave扮演其它slave的master。此時，slave把SQL線程執行的事件寫進行自己的二進制日志(binary log)，然后，它的slave可以獲取這些事件并執行它。如下：

3.5、復制過濾(Replication Filters)
復制過濾可以讓你只復制服務器中的一部分數據，有兩種復制過濾：在master上過濾二進制日志中的事件；在slave上過濾中繼日志中的事件。如下：

4、復制的常用拓撲結構
復制的體系結構有以下一些基本原則：
(1) 每個slave只能有一個master；
(2) 每個slave只能有一個唯一的服務器ID；
(3) 每個master可以有很多slave；
(4) 如果你設置log_slave_updates，slave可以是其它slave的master，從而擴散master的更新。

MySQL不支持多主服務器復制(Multimaster Replication)——即一個slave可以有多個master。但是，通過一些簡單的組合，我們卻可以建立靈活而強大的復制體系結構。

4.1、單一master和多slave
由一個master和一個slave組成復制系統是最簡單的情況。Slave之間并不相互通信，只能與master進行通信。如下：

如果寫操作較少，而讀操作很時，可以采取這種結構。你可以將讀操作分布到其它的slave，從而減小master的壓力。但是，當slave增加到一定數量時，slave對master的負載以及網絡帶寬都會成為一個嚴重的問題。
這種結構雖然簡單，但是，它卻非常靈活，足夠滿足大多數應用需求。一些建議：
(1) 不同的slave扮演不同的作用(例如使用不同的索引，或者不同的存儲引擎)；
(2) 用一個slave作為備用master，只進行復制；
(3) 用一個遠程的slave，用于災難恢復；
4.2、主動模式的Master-Master(Master-Master in Active-Active Mode)
Master-Master復制的兩臺服務器，既是master，又是另一臺服務器的slave。如圖：

主動的Master-Master復制有一些特殊的用處。例如，地理上分布的兩個部分都需要自己的可寫的數據副本。這種結構最大的問題就是更新沖突。假設一個表只有一行(一列)的數據，其值為1，如果兩個服務器分別同時執行如下語句：
在第一個服務器上執行：
mysql> UPDATE tbl SET col=col + 1;
在第二個服務器上執行：
mysql> UPDATE tbl SET col=col * 2;
那么結果是多少呢？一臺服務器是4，另一個服務器是3，但是，這并不會產生錯誤。
實際上，MySQL并不支持其它一些DBMS支持的多主服務器復制(Multimaster Replication)， 這是MySQL的復制功能很大的一個限制(多主服務器的難點在于解決更新沖突)，但是，如果你實在有這種需求，你可以采用MySQL Cluster，以及將Cluster和Replication結合起來，可以建立強大的高性能的數據庫平臺 。但是，可以通過其它一些方式來模擬這種多主服務器的復制。

4.3、主動-被動模式的Master-Master(Master-Master in Active-Passive Mode)
這是master-master結構變化而來的，它避免了M-M的缺點，實際上，這是一種具有容錯和高可用性的系統。它的不同點在于其中一個服務只能進行只讀操作。如圖：

4.4、帶從服務器的Master-Master結構(Master-Master with Slaves)
這種結構的優點就是提供了冗余。在地理上分布的復制結構，它不存在單一節點故障問題，而且還可以將讀密集型的請求放到slave上。

主要參考：《High Performance MySQL》

理解MySQL——復制(Replication)