高併發場景下，如何實現數據庫主從同步？

數據主從同步的由來

互聯網的很多業務，特別是在高併發的場景下，基本都是讀遠遠大於寫，如果數據庫讀和寫的壓力都同在一臺主機上，這顯然不太合理。

於是，把一臺數據庫主機分為單獨的一臺寫主庫（主要負責寫操作），而把讀的數據庫壓力分配給讀的從庫，而且讀從庫可以變為多臺，這就是讀寫分離的典型場景如下：

為了進一步的降低數據庫端的壓力(高併發的瓶頸)，這個時候也會在業務層部署分佈式緩存集群(redis、memcached)等，把讀的壓力轉移給應用服務器端，其實與數據主從的設計是遵循同一個原則，降低後端數據庫的壓力。

問題：

讀寫分離提高了資源的利用效率的同時也引出了一個問題，就是由於延時（網絡傳輸，操作）而引起的數據庫主從不一致的問題，以下會詳細談相關的數據一致性解決方案。

數據同步一致性解決方案

1.半同步複製

辦法就是等主從同步完成之後，等主庫上的寫請求再返回，這就是常說的“半同步複製"。

實現方案

mysql的半同步複製方案，下面我以mysql為例介紹。

MySQL半同步複製

MySQL的Replication默認是一個異步複製的過程，從MySQL5.5開始，MySQL以插件的形式支持半同步複製，我先談下異步複製，這樣可以更好的理解半同步複製。

1）異步複製

MySQL默認的複製是異步的，主庫在執行完客戶端提交的事務後會立即將結果返給給客戶端，並不關心從庫是否已經接收並處理，這樣就會有一個問題，主如果crash掉了，此時主上已經提交的事務可能並沒有傳到從庫上。

2）半同步複製

對於異步複製和全同步複製之間，主庫在執行完客戶端提交的事務後不是立刻返回給客戶端，而是等待至少一個從庫接收到並寫到relay log中才返回給客戶端。相對於異步複製，半同步複製提高了數據的安全性，同時它也造成了一定程度的延遲，這個延遲最少是一個TCP/IP往返的時間。所以，半同步複製最好在低延時的網絡中使用。

半同步複製原理：

事務在主庫寫完binlog後需要從庫返回一個已接受，才放回給客戶端

mysql5.5版本以後，以插件的形式存在，需要單獨安裝

確保事務提交後binlog至少傳輸到一個從庫

不保證從庫應用完成這個事務的binlog

性能有一定的降低

網絡異常或從庫宕機，卡主庫，直到超時或從庫恢復

該方案優點：

利用數據庫原生功能，比較簡單

該方案缺點：

主庫的寫請求時延會增長，吞吐量會降低

2.數據庫中間件

流程：

1）所有的讀寫都走數據庫中間件，通常情況下，寫請求路由到主庫，讀請求路由到從庫

2）記錄所有路由到寫庫的key，在主從同步時間窗口內（假設是500ms），如果有讀請求訪問中間件，此時有可能從庫還是舊數據，就把這個key上的讀請求路由到主庫。

3）在主從同步時間過完後，對應key的讀請求繼續路由到從庫。

相關的中間件有：

1）canal:是阿里巴巴旗下的一款開源項目，純Java開發,基於數據庫增量日誌解析，提供增量數據訂閱&消費，目前主要支持了MySQL。

2）otter：也是阿里開源的一個分佈式數據庫同步系統，尤其是在跨機房數據庫同步方面，有很強大的功能。它是基於數據庫增量日誌解析，實時將數據同步到本機房或跨機房的mysql/oracle數據庫。

兩者的區別在於：

otter目前嵌入式依賴canal，部署為同一個jvm，目前設計為不產生Relay Log。

otter目前允許自定義同步邏輯，解決各類需求。

該方案優點

能保證絕對一致

該方案缺點：

數據庫中間件的成本較高

3.緩存記錄寫key法

寫流程：

1）如果key要發生寫操作，記錄在cache裡，並設置“經驗主從同步時間”的cache超時時間，例如500ms

2）然後修改主數據庫

讀流程：

1）先到緩存裡查看，對應key有沒有相關數據

2）有相關數據，說明緩存命中，這個key剛發生過寫操作，此時需要將請求路由到主庫讀最新的數據。

3）如果緩存沒有命中，說明這個key上近期沒有發生過寫操作，此時將請求路由到從庫，繼續讀寫分離。

該方案優點：

相對數據庫中間件，成本較低

該方案缺點：

為了保證“一致性”，引入了一個cache組件，並且讀寫數據庫時都多了緩存操作。