汗颜！工作10年去面试，被“MySQL怎么保证事物一致性”难倒了

阿牛去一家中意的公司面试，本以为凭借以往丰富的经验，肯定手到擒来，结果第一个问题，我就“出门右拐”了。

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问题就是：MySQL是怎么保证事务一致性的？

回到家阿牛翻阅资料，终于搞懂了，在这里分享给大家。

定义

在搞清楚问题答案之前，先搞清楚以下几个名词以及大致的用处

redo log：

通常是物理日志，记录的是数据页的物理修改，而不是某一行或某几行修改成怎样怎样，它用来恢复提交后的物理数据页(恢复数据页，且只能恢复到最后一次提交的位置)、Innodb特有的，他在存储引擎层。循环写的，空间固定会用完。作用是crash-safe能力

binlog：

是逻辑日志，记录的是这个语句的原始逻辑，比如“给 ID=2 这一行的 c 字段加 1 ” 是 MySQL 的 Server 层实现的，所有引擎都可以使用。是可以追加写入的,“追加写”是指 binlog 文件写到一定大小后会切换到下一个，并不会覆盖以前的日志。作用是数据归档

undo log：

有两个作用：提供回滚和多个行版本控制(MVCC)。

在数据修改的时候，不仅记录了redo，还记录了相对应的undo，如果因为某些原因导致事务失败或回滚了，可以借助该undo进行回滚。

SQL执行的过程

了解了以上名词之后，让我们看一下“一条更新SQL语句执行的过程是什么？”

如图1有几个关键步骤：

1、先查找记录所在的Innodb页在不在内存里；如果不在内存里则将记录所在的页加载在内存里；根据SQL语句在内存中将记录更新

2、将更新前的记录写入undolog

3、根据记录的更新值将变更写入redolog（buffer）中，并将状态变更为prepare

4、将变更记录到逻辑日志

5、redolog日志中的状态修改为commit，返回结束

至此：一条更新语句的过程结束

上面的步骤中有些同学可能会有一些疑问：为什么更新一条记录要把一整页数据加载到内存里答：因为Innodb引擎中，最小的存储单位是页为什么一定要加载到内存里？答：因为所有的计算操作都是在内存里，操作完成后最终才写回磁盘为什么要写入redolog，直接写入磁盘，然后写入binlog就好了啊？答：这将在下面会提到，请往后看

为了加深理解，准备了下面2张图辅助理解

以图3为例，让我们看看在每个步骤出现异常的时候，到底怎么保证事物一致性的吧！1、步骤123，所有的操作最多还只是内存里，如果出现宕机、断电等异常，  记录不会有任何变动，事物是一致的2、步骤4刚执行完，断电了，因为redolog还处在prepare状态，   这时候事物也是一致的3、步骤5记录binlog的过程中断电了，这时候要保证主从一致性，  事物也是不生效的，最终也是一致的4、步骤6、7如果中间任何一个时刻断电了，这时候情况就不一样了，事物是生效的，因为redolog、binlog的数据都是完整的，服务器重启后可以按照xid来去查看binlog、redolog中是否都存在，  都存在该事物就是生效的。上面就是怎么保证事务一致性的根本原因

为什么要使用redolog？

回答这个问题之前，我们先看看redolog用图形表示的

图4是redolog的形象一点的表现，并不是说redolog 长这个样子，只是为了更形象；一般情况下redolog一组4个文件，每个文件1个G，其中write pos是指redolog当前写到什么位置了，check point是指上次刷脏结束的位置，当write log和check point重合时，所有的进程停止，开始新一轮的刷脏操作。刷完后redolog清空开始下一轮的写入，往返重复。

可能这样表示有点抽象，让我们看下图5

从上图中可以看的更形象一点，在sql执行的时候，会有磁盘IO将数据页加载到内存，然后在内存中将数据修改，修改后的数据页在内存中叫做脏页（叫脏页因为和磁盘中的数据不一致啊），又因为在内存中容易丢失，所以将数据页的变更记录如redolog中，随着记录插入、更新等操作的增多，redolog空间慢慢的满了，这时候就开始刷脏操作了，page cleaner thread线程会将所有的脏页数据刷新到磁盘，使得变更最终被持久化到磁盘。

讲到这里一定还会有人不太理解，刷脏之前断电了咋办？

这就是redolog的另一个重要的作用，crash-safe能力，实现的逻辑是这样的，断电后内存的数据都没了，重启后读取redolog文件，因为redolog文件记录的是在Innodb页x的m处做了y的修改，所以根据redolog将涉及到的Innodb页重新加载到内存，根据redolog的记录将内存中的数据重新修改，这样就能恢复断电前的数据了。

                                                                 完

下期预告：还是MySQL，敬请期待

本文首发自： 程序员阿牛

怎么避免mysql从库同步 怎么保证数据一致性

用 pt-table-checksum 时，会不会影响业务性能？

实验

实验开始前，给大家分享一个小经验：任何性能评估，不要相信别人的评测结果，要在自己的环境上测试，并（大概）知晓原理。

我们先建一对主从：

然后用 mysqlslap跑一个持续的压力：

开另外一个会话，将 master 上的 general log 打开：

然后通过 pt-table-checksum 进行一次比较：

查看 master 的 general log，由于 mysqlslap 的影响，general log 中有很多内容，我们找到与 pt-table-checksum 相关的线程：

将该线程的操作单独列出来：

操作比较多，我们一点一点来说明：

这里工具调小了 innodb 锁等待时间。使得之后的操作，只要在 innodb 上稍微有锁等待，就会马上放弃操作，对业务影响很小。

另外工具调小了 wait_timeout 时间，倒是没有特别的作用。

工具将隔离级别调整为了 RR 级别，事务的维护代价会比 RC 要高，不过后面我们会看到工具使用的每个事务都很小，加上之前提到 innodb 锁等待时间调到很小，对线上业务产生的成本比较小。

RR 级别是数据对比的基本要求。

工具通过一系列操作，了解表的概况。工具是一个数据块一个数据块进行校验，这里获取了第一个数据块的下边界。

接下来工具获取了下一个数据块的下边界，每个 SQL前都会 EXPLAIN 一下，看一下执行成本，非常小心翼翼。

之后工具获取了一个数据块的 checksum，这个数据块不大，如果跟业务流量有冲突，会马上出发 innodb 的锁超时，立刻退让。

以上是 pt-table-checksum 的一些设计，可以看到这几处都是精心维护了业务流量不受影响。

工具还设计了其他的一些机制保障业务流量，比如参数 --max-load 和 --pause-file 等，还有精心设计的数据块划分方法，索引选择方法等。大家根据自己的情况配合使用即可达到很好的效果。

总结

本期我们介绍了简单分析 pt-table-checksum 是否会影响业务流量，坊间会流传工具的各种参数建议或者不建议使用，算命的情况比较多，大家都可以用简单的实验来分析其中机制。

还是那个观点，性能测试不能相信道听途说，得通过实验去分析。

mysql 如何解决数据一致性

MySQL主从复制

现在常用的MySQL高可用方案，十有八九是基于 MySQL的主从复制（replication）来设计的，包括常规的一主一从、双主模式，或者半同步复制（semi-sync replication）。

我们常常把MySQL replication说成是MySQL同步（sync），但事实上这个过程是异步（async）的。大概过程是这样的：

在master上提交事务后，并且写入binlog，返回事务成功标记；

将binlog发送到slave，转储成relay log；

在slave上再将relay log读取出来应用。

步骤1和步骤3之间是异步进行的，无需等待确认各自的状态，所以说MySQL replication是异步的。

MySQL semi-sync replication在之前的基础上做了加强完善，整个流程变成了下面这样：

首先，master和至少一个slave都要启用semi-sync replication模式；

某个slave连接到master时，会主动告知当前自己是否处于semi-sync模式；

在master上提交事务后，写入binlog后，还需要通知至少一个slave收到该事务，等待写入relay log并成功刷新到磁盘后，向master发送“slave节点已完成该事务”确认通知；

master收到上述通知后，才可以真正完成该事务提交，返回事务成功标记；

在上述步骤中，当slave向master发送通知时间超过rpl_semi_sync_master_timeout设定值时，主从关系会从semi-sync模式自动调整成为传统的异步复制模式。

半同步复制看起来很美好有木有，但如果网络质量不高，是不是出现抖动，触发上述第5条的情况，会从半同步复制降级为普通复制；此外，采用半同步复制，会导致master上的tps性能下降非常严重，最严重的情况下可能会损失50%以上。

这样来看，除非需要非常严格保证数据一致性等迫不得已的场景，就不太建议使用半同步复制了。当然了，事实上我们也可以通过加强程序端的逻辑控制，来避免主从数据不一致时发生逻辑错误，比如说如果在从上读取到的数据和主不一致的话，那么就触发主从间的一次数据修复工作。或者，我们也可以用 pt-table-checksum pt-table-sync 两个工具来校验并修复数据，只要运行频率适当，是可行的。

真想要提高多节点间的数据一致性，可以考虑采用PXC方案。现在已知用PXC规模较大的有qunar、sohu，如果团队里初期没有人能比较专注PXC的话，还是要谨慎些，毕竟和传统的主从复制差异很大，出现问题时需要花费更多精力去排查解决。

如何保证主从复制数据一致性

上面说完了异步复制、半同步复制、PXC，我们回到主题：在常规的主从复制场景里，如何能保证主从数据的一致性，不要出现数据丢失等问题呢？

在MySQL中，一次事务提交后，需要写undo、写redo、写binlog，写数据文件等等。在这个过程中，可能在某个步骤发生crash，就有可能导致主从数据的不一致。为了避免这种情况，我们需要调整主从上面相关选项配置，确保即便发生crash了，也不能发生主从复制的数据丢失。

1. 在master上修改配置

innodb_flush_log_at_trx_commit = 1

sync_binlog = 1

上述两个选项的作用是：保证每次事务提交后，都能实时刷新到磁盘中，尤其是确保每次事务对应的binlog都能及时刷新到磁盘中，只要有了binlog，InnoDB就有办法做数据恢复，不至于导致主从复制的数据丢失。

2. 在slave上修改配置

master_info_repository = "TABLE"

relay_log_info_repository = "TABLE"

relay_log_recovery = 1

上述前两个选项的作用是：确保在slave上和复制相关的元数据表也采用InnoDB引擎，受到InnoDB事务安全的保护，而后一个选项的作用是开启relay log自动修复机制，发生crash时，会自动判断哪些relay log需要重新从master上抓取回来再次应用，以此避免部分数据丢失的可能性。

通过上面几个选项的调整，就可以确保主从复制数据不会发生丢失了。但是，这并不能保证主从数据的绝对一致性，因为，有可能设置了ignore\do\rewrite等replication规则，或者某些SQL本身存在不确定因素，或者人为在slave上修改数据，最终导致主从数据不一致。这种情况下，可以采用pt-table-checksum 和 pt-table-sync 工具来进行数据的校验和修复。

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