主从结构如何保证数据的一致性

Question

对MySQL和Redis这些存储结构，如果使用主写从读模式的话，如何保证主服务器和从服务之间的数据一致性，写请求等待从节点全部同步完成再返回的话对性能影响太大了，但是如果业务读的是从服务器中的数据时又必须提高数据的一致性，这里当前业内是如何处理的？

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引自免费微信小程序：皆我百晓生

在MySQL的主从复制架构中，确保数据一致性的方法主要依赖于以下几个关键机制：

1. 二进制日志（Binary Log）：主数据库会记录所有的写操作到二进制日志（binlog），包括INSERT、UPDATE、DELETE等SQL语句。

2. 从数据库订阅和重放二进制日志：从数据库通过订阅主数据库的二进制日志，并且在其本地执行相同的写操作，从而保持与主库的数据一致性。

3. 事务安全级别：MySQL提供四种事务隔离级别，其中REPEATABLE READ是默认级别，它提供了很好的事务一致性。在这个级别下，即使并发查询也会看到相同的数据视图，就像它们在一个串行环境中执行一样。

4. 多线程复制：MySQL 5.6及更高版本支持多线程复制，可以将主数据库的多个事件并行发送给从数据库，减少延迟。

5. 半同步复制（Semisynchronous Replication）：虽然不是MySQL的标准功能，但可以通过一些插件实现，比如Innodb Cluster。半同步复制要求至少有一个从服务器确认已经接收到并应用了主服务器的事务后，主服务器才提交这个事务。这可以显著降低数据不一致的风险，但是会增加写入的延迟。

对于Redis，它的主从复制也类似，使用一种叫做PSYNC协议来同步数据。Redis提供了两种模式：全量复制（Initial Sync）和差异复制（Resuming Sync）。全量复制在初始化从服务器时进行，而差异复制则是在全量复制之后持续进行的增量同步。

为了兼顾性能和数据一致性，业界通常采用以下策略：

• 异步复制：大多数情况下，MySQL和Redis都使用异步复制，即主库不会等待所有从库完成同步就返回写操作结果。这样可以提高写操作的吞吐量，但存在一定的数据延迟风险。

• 读写分离：根据业务需求，将读操作分发到从服务器，而写操作仍然在主服务器上执行。这样可以减轻主服务器的压力，同时大部分读取操作可以从近实时的从服务器获取数据。

• 缓存刷新策略：如果你的应用有缓存层（例如Memcached或Redis作为缓存），可以在写操作完成后立即更新缓存，并设置一个合理的过期时间。当从服务器数据同步完成后，缓存中的旧数据会被新数据覆盖。

• 定期校验一致性：定期检查主从数据库之间的数据一致性，发现不一致时及时修复。

• 监控与报警：建立完善的监控系统，一旦检测到主从延迟过大或者数据不一致，立即通知运维人员处理。

• 优化网络和硬件：提升网络带宽和硬件性能，减少复制过程中的延迟。

• 半同步复制（仅限MySQL）：在可接受的延迟范围内，启用半同步复制可以进一步增强数据一致性。

在实际应用中，可能需要结合上述多种策略来平衡性能和一致性。具体实施时应根据业务需求和系统的实际情况来调整。