基于MySQL组复制技术数据备份策略实现

2018-04-11重庆电子工程职业学院计算机学院朱崇来

电子世界 2018年6期

重庆电子工程职业学院计算机学院朱崇来

0.引言

MySQL作为一款开源的关系型数据库，一直以来是中小企业的数据存储中心，MySQL采用数据复制技术实现数据备份与容灾。

MySQL5.5之前一直采用的是异步复制技术，主库在事务执行时，不会考虑从库的数据备份同步问题，一旦主库崩溃或是从库落后备份，就会造成数据不一致。

MySQL5.5引入了半同步复制技术，主库在提交客户端事务时，必须要保证至少有一个从库接收并写到relaylog中。由于MySQL半同步复制的实现是建立在MySQL异步复制的基础上的，在网络出现异常或者不稳定下，如果从库没有收到事务，也就是还没有写入到relay log 之前，此时刚好主库崩溃了，系统切换到从机，两边的数据就会出现不一致。在此情况下，半同步复制退化成异步复制。这也是MySQL半同步复制存在的问题。

在2016年，MySQL在5.7引入了MySQL Group Replication是MySQL官方推出的一种基于Paxos协议的状态机复制。简而言之，就是“一个组提交的事务都是可以并行回滚”，这些事务都已进入到事务的prepare阶段，则说明事务之间没有任何冲突（否则就不可能提交），进一步提高数据复制的强一致性。

1.MySQLGroup Replication框架

MySQLGroup Replication是基于状态机复制机制实现的，是一个MySQL插件，它建立在现有的MySQL复制基础结构上，集成了当前的MySQL框架，它用到了binlog的缓存，slave应用器，GTID，relay log，replication线程等服务基础设施。MySQL Group Replication 的插件架构如下图1所示：

图1 MySQL Group Replication 插件架构

插件框架的最上层是隔离核心服务层的API接口层，上层用户通过访问API接口与核心层的服务功能插件通信，包括server的启动、恢复、接受连接、提交事务等，组复制插件根据相应接口的调用做出相应的响应动作。

核心服务插件层由capture、applier、recovery三个组件组成，capture组件是负责追踪正在执行的事务的信息；applier组件负责将远程事务加载到本地执行；recovery组件主要管理组内节点的最新状态，执行事务回滚，直到和组内的其他节点保持一致。

Replication协议层模块实现了replication协议的逻辑，逻辑功能包括：处理冲突检测、接收并传播事务到组内去执行。

Group communication API是通信工具集的一种高级抽象，主要提供Paxos协议变种的核心实现，绑定了corosync的接口，该接口实际上是corosync到client API的一个隐式映射。

2.MySQLGroup Replication原理

MySQL组复制是一种可用于容错系统的技术，它构建在状态机复制机制的基础之上，并利用Paxos的原子广播原理，实现多主机全更新的复制协议。复制组由多个节点构造一个数据库集群，组中的每个节点都可以独立地执行事务。所有读写（RW）事务只有在被组批准后才会提交。只读（RO）事务不需要在组内协调，可立即提交。当一个事务在一个节点上提交之前，会在组内自动进行原子性的广播，告知其他节点变更了什么内容、执行了什么事务，然后为该事务建立一个全局的序号。最终，通过Paxos来保证组内事务数据一致。

Group Replication原子广播的不是原始事务语句而是事务的Binlog Events。广播模块是嵌在事务执行流程中的，不需要和客户端交互。当事务语句执行完准备提交时，Group Replication会捕捉到事务的Binlog Events然后进行原子广播。

然而，不同的节点上执行的事务之间有可能存在资源争用，导致两个不同的节点上并发执行的事务发生冲突，因此在每个节点上都需要在Certify模块进行冲突检测，冲突检测的过程是在每个模块上单独进行的，不需要在各个节点之间交互，所有节点上的事务都是按照同样的顺序做的冲突检测。所以任何一个事务在所有节点上的冲突检测结果都是相同的。

从其工作的原理可以看出，Group Replication基于Paxos协议的一致性算法校验事务执行是否有冲突，然后顺序执行事务，达到最终的数据一致性。