MySQL 主從延遲，讀寫分離七種解決方案
大家好，我是Tom哥。
我們都知道互聯網數據有個特性，大部分場景都是 讀多寫少，比如：微博、微信、淘寶電商，按照 二八原則，讀流量占比甚至能達到 90%。
結合這個特性，我們對底層的數據庫架構也會做相應調整。采用 讀寫分離。
處理過程：
- 客戶端會集成 SDK，每次執行 SQL 時，會判斷是 寫 或 讀 操作。
- 如果是 寫 SQL，請求會發到 主庫。
- 主數據庫執行SQL，事務提交后，會生成 binlog ，并同步給 從庫。
- 從庫 通過 SQL 線程回放 binlog ，并在從庫表中生成相應數據。
- 如果是 讀 SQL，請求會通過 負載均衡 策略，挑選一個 從庫 處理用戶請求。
看似非常合理，細想卻不是那么回事。
主庫 與 從庫 是采用異步復制數據，如果這兩者之間數據還沒有同步怎么辦?
主庫剛寫完數據，從庫還沒來得及拉取最新數據，讀 請求就來了，給用戶的感覺，數據丟了?
針對這個問題，今天，我們就來探討下有什么解決方案?
一、強制走主庫
針對不用的業務訴求，區別性對待。
場景一：
如果是對數據的 實時性 要求不是很高，比如：大V有千萬粉絲，發布一條微博，粉絲晚幾秒鐘收到這條信息，并不會有特別大的影響。這時，可以走 從庫。
場景二：
如果對數據的 實時性 要求非常高，比如金融類業務。我們可以在客戶端代碼標記下，讓查詢強制走主庫。
二、從庫延遲查詢
由于主從庫之間數據同步需要一定的時間間隔，那么有一種策略是延遲從從庫查詢數據。
比如：
select sleep(1)
select * from order where order_id=11111;
在正式的業務查詢時，先執行一個sleep 語句，給從庫預留一定的數據同步緩沖期。
因為是采用一刀切，當面對高并發業務場景時，性能會下降的非常厲害，一般不推薦這個方案。
三、判斷主從是否延遲?決定選主庫還是從庫
之前寫過一篇文章 《京東一面：MySQL 主備延遲有哪些坑?主備切換策略 》。
有講過 什么是主備延遲?、主備延遲的常見原因?
方案一：
在從庫 執行 命令 show slave status。
查看 seconds_behind_master 的值，單位為秒，如果為 0，表示主備庫之間無延遲。
方案二：
比較主從庫的文件點位。
還是執行 show slave status，響應結果里有截個關鍵參數。
- Master_Log_File 讀到的主庫最新文件。
- Read_Master_Log_Pos 讀到的主庫最新文件的坐標位置。
- Relay_Master_Log_File 從庫執行到的最新文件。
- Exec_Master_Log_Pos 從庫執行到的最新文件的坐標位置。
兩兩比較，上面的參數是否相等。
方案三：
比較 GTID 集合。
- Auto_Position=1 主從之間使用 GTID 協議。
- Retrieved_Gtid_Set 從庫收到的所有binlog日志的 GTID 集合。
- Executed_Gtid_Set 從庫已經執行完成的 GTID 集合。
比較 Retrieved_Gtid_Set 和 Executed_Gtid_Set 的值是否相等。
在執行業務SQL操作時，先判斷從庫是否已經同步最新數據。從而決定是操作主庫，還是操作從庫。
缺點：
無論采用上面哪一種方案，如果主庫的寫操作頻繁不斷，那么從庫的值永遠跟不上主庫的值，那么讀流量永遠是打在了主庫上。
針對這個問題，有什么解決方案?
這個問題跟 MQ消息隊列 既要求高吞吐量又要保證順序是一樣的，從全局來看確實無解，但是縮小范圍就容易多了，我們可以保證一個分區內的消息有序。
回到 主從庫 之間的數據同步問題，從庫查詢哪條記錄，我們只要保證之前對應的寫binglog已經同步完數據即可，可以不用管主從庫的所有的事務binlog 是否同步。
問題是不是一下簡單多了。
四、從庫節點判斷主庫位點
在從庫執行下面命令，返回是一個正整數 M，表示從庫從參數節點開始執行了多少個事務。
select master_pos_wait(file, pos[, timeout]);
- file 和 pos 表示主庫上的文件名和位置。
- timeout 可選， 表示這個函數最多等待 N 秒。
缺點：
master_pos_wait 返回結果無法與具體操作的數據行做關聯，所以每次接收讀請求時，從庫還是無法確認是否已經同步數據，方案實用性不高。
五、比較 GTID
執行下面查詢命令。
- 阻塞等待，直到從庫執行的事務中包含 gtid_set，返回 0。
- 超時，返回 1。
select wait_for_executed_gtid_set(gtid_set, 1);
MySQL 5.7.6 版本開始，允許在執行完更新類事務后，把這個事務的 GTID 返回給客戶端。具體操作，將參數session_track_gtids 設置為OWN_GTID，調用 API 接口mysql_session_track_get_first 返回結果解析出 GTID。
處理流程：
- 發起 寫 SQL 操作，在主庫成功執行后，返回這個事務的 GTID。
- 發起 讀 SQL 操作時，先在從庫執行 select wait_for_executed_gtid_set (gtid_set, 1)。
- 如果返回 0，表示已經從庫已經同步了數據，可以在從庫執行 查詢 操作。
- 否則，在主庫執行 查詢 操作。
缺點：
跟上面的 master_pos_wait 類似，如果 寫操作 與 讀操作 沒有上下文關聯，那么 GTID 無法傳遞 。方案實用性不高。
六、引入緩存中間件
高并發系統，緩存作為性能優化利器，應用廣泛。我們可以考慮引入緩存作為緩沖介質。
處理過程：
- 客戶端 寫 SQL ，操作主庫。
- 同步將緩存中的數據刪除。
- 當客戶端讀數據時，優先從緩存加載。
- 如果 緩存中沒有，會強制查詢主庫預熱數據。
缺點：
K-V 存儲，適用一些簡單的查詢條件場景。如果復雜的查詢，還是要查詢從庫。
七、數據分片
參考 Redis Cluster 模式， 集群網絡拓撲通常是 3主 3從，主節點既負責寫，也負責讀。
通過水平分片，支持數據的橫向擴展。由于每個節點都是獨立的服務器，可以提高整體集群的吞吐量。
轉換到數據庫方面
常見的解決方式，是分庫分表，每次讀寫都是操作主庫的一個分表，從庫只用來做數據備份。當主庫發生故障時，主從切換，保證集群的高可用性。
