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2019/9/23 MySQL · 引擎特性 · Group Replication内核解析-云栖社区-阿里云
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MySQL · 引擎特性 · Group Replication内核解析-云栖社区-
阿里云
背景
为了创建高可用数据库系统，传统的实现方式是创建一个或多个备用的数据库实例，原有的数据库实例通常称
为主库master，其它备用的数据库实例称为备库或从库slave。当master故障无法正常工作后，slave就会接替
其工作，保证整个数据库系统不会对外中断服务。master与slaver的切换不管是主动的还是被动的都需要外部
干预才能进行，这与数据库内核本身是按照单机来设计的理念悉悉相关，并且数据库系统本身也没有提供管理
多个实例的能力，当slave数目不断增多时，这对数据库管理员来说就是一个巨大的负担。
MySQL的传统主从复制机制
MySQL传统的高可用解决方案是通过binlog复制来搭建主从或一主多从的数据库集群。主从之间的复制模式支
持异步模式(async replication)和半同步模式(semi-sync replication)。无论哪种模式下，都是主库master提供
读写事务的能力，而slave只能提供只读事务的能力。在master上执行的更新事务通过binlog复制的方式传送给
slave，slave收到后将事务先写入relay log，然后重放事务，即在slave上重新执行一次事务，从而达到主从机
事务一致的效果。
上图是异步复制(Async replication)的示意图,在master将事务写入binlog后，将新写入的binlog事务日志传送
给slave节点，但并不等待传送的结果，就会在存储引擎中提交事务。
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上图是半同步复制(Semi-sync replication)的示意图，在master将事务写入binlog后，将新写入的binlog事务
日志传送给slave节点，但需要等待slave返回传送的结果；slave收到binlog事务后，将其写入relay log中，然
后向master返回传送成功ACK；master收到ACK后，再在存储引擎中提交事务。
MySQL基于两种复制模式都可以搭建高可用数据库集群，也能满足大部分高可用系统的要求，但在对事务一致
性要求很高的系统中，还是存在一些不足，主要的不足就是主从之间的事务不能保证时刻完全一致。
基于异步复制的高可用方案存在主从不一致乃至丢失事务的风险，原因在于当master将事务写入binlog，然
后复制给slave后并不等待slave回复即进行提交，若slave因网络延迟或其它问题尚未收到binlog日志，而此
时master故障，应用切换到slave时，本来在master上已经提交的事务就会丢失，因其尚未传送到slave，从
而导致主从之间事务不一致。
基于semi-sync复制的高可用方案也存在主备不一致的风险，原因在于当master将事务写入binlog，尚未传
送给slave时master故障，此时应用切换到slave，虽然此时slave的事务与master故障前是一致的，但当主
机恢复后，因最后的事务已经写入到binlog，所以在master上会恢复成已提交状态，从而导致主从之间的事
务不一致。
Group Replication应运而生
为了应对事务一致性要求很高的系统对高可用数据库系统的要求，并且增强高可用集群的自管理能力，避免节
点故障后的failover需要人工干预或其它辅助工具干预，MySQL5.7新引入了Group Replication，用于搭建更
高事务一致性的高可用数据库集群系统。基于Group Replication搭建的系统，不仅可以自动进行failover，而
且同时保证系统中多个节点之间的事务一致性，避免因节点故障或网络问题而导致的节点间事务不一致。此外
还提供了节点管理的能力，真正将整个集群做为一个整体对外提供服务。
Group Replication的实现原理
Group Replication由至少3个或更多个节点共同组成一个数据库集群，事务的提交必须经过半数以上节点同意
方可提交，在集群中每个节点上都维护一个数据库状态机，保证节点间事务的一致性。Group Replication基于
分布式一致性算法Paxos实现，允许部分节点故障，只要保证半数以上节点存活，就不影响对外提供数据库服
务，是一个真正可用的高可用数据库集群技术。
Group Replication支持两种模式，单主模式和多主模式。在同一个group内，不允许两种模式同时存在，并且
若要切换到不同模式，必须修改配置后重新启动集群。
在单主模式下，只有一个节点可以对外提供读写事务的服务，而其它所有节点只能提供只读事务的服务，这也
是官方推荐的Group Replication复制模式。单主模式的集群如下图所示：
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