MySQL的`并行复制`：如何利用`slave_preserve_commit_order`参数保证从库的事务提交顺序与主库一致？

MySQL 并行复制：如何利用 slave_preserve_commit_order 参数保证从库事务提交顺序一致

大家好！今天我们来深入探讨 MySQL 的并行复制，以及如何使用 slave_preserve_commit_order 参数来确保从库的事务提交顺序与主库保持一致。 并行复制是提升 MySQL 从库性能的重要手段，但同时也引入了事务提交顺序不一致的风险。slave_preserve_commit_order 就是为了解决这个问题而生的。

并行复制简介

在传统的单线程复制中，从库只有一个 SQL 线程，它按照主库 binlog 中事务的顺序依次执行。这种方式简单可靠，但当主库写入压力较大时，从库很容易出现延迟。

并行复制允许多个 SQL 线程同时执行事务，从而提高从库的吞吐量，减少延迟。 MySQL 从 5.6 版本开始引入了基于库的并行复制，MySQL 5.7 引入了基于逻辑时钟 (Logical Clock) 的并行复制，MySQL 8.0 则进一步优化了并行复制机制。

并行复制带来的问题：事务提交顺序不一致

并行复制虽然提升了性能，但同时也打破了单线程复制的事务顺序执行的保证。 如果多个事务在主库上以 A -> B -> C 的顺序提交，但在从库上由于并行执行，可能以 B -> A -> C 或其他顺序提交。

这种事务提交顺序不一致可能会导致数据不一致，特别是当应用程序依赖于事务的提交顺序时。 例如，考虑以下场景：

1. 事务 A 在 users 表中插入一条新用户记录。
2. 事务 B 在 orders 表中插入一条订单记录，并将该订单与事务 A 中插入的用户关联。

如果从库上事务 B 先于事务 A 提交，那么可能会出现订单记录无法找到关联用户的错误，导致数据完整性问题。

slave_preserve_commit_order 参数的作用

slave_preserve_commit_order 参数控制从库是否需要保证事务的提交顺序与主库一致。

• slave_preserve_commit_order = OFF (默认值): 从库不保证事务的提交顺序。
• slave_preserve_commit_order = ON: 从库保证事务的提交顺序与主库一致。

当 slave_preserve_commit_order 设置为 ON 时，从库会引入额外的机制来保证事务的顺序提交，这会带来一定的性能开销。

如何配置 slave_preserve_commit_order

配置 slave_preserve_commit_order 非常简单，只需要在从库的 my.cnf 配置文件中添加或修改以下行：

slave_preserve_commit_order = ON

修改配置文件后，需要重启从库的 MySQL 服务才能使配置生效。 或者，可以使用动态修改参数的方式，无需重启服务：

SET GLOBAL slave_preserve_commit_order = ON;

需要注意的是，使用 SET GLOBAL 修改的参数只在当前 MySQL 会话有效，重启服务后会恢复到配置文件中的设置。

slave_preserve_commit_order 的实现原理

slave_preserve_commit_order 的实现依赖于 MySQL 的组提交 (Group Commit) 机制和二进制日志 (Binary Log) 的 sequence_number。

1. 主库的组提交： 主库在提交事务时，会将多个事务分组，并为每个组分配一个 sequence_number。 这个 sequence_number 表示事务组的提交顺序。

2. binlog 中的 sequence_number： 主库会将 sequence_number 写入到 binlog 中，每个事务的 binlog 事件都带有 sequence_number 信息。

3. 从库的顺序提交： 当 slave_preserve_commit_order 设置为 ON 时，从库的 SQL 线程会读取 binlog 中的 sequence_number，并按照 sequence_number 的顺序提交事务。 如果从库接收到的事务的 sequence_number 比当前已提交的最大 sequence_number 小，则该事务会被延迟提交，直到前面的事务提交完成。

示例代码：模拟事务提交顺序

为了更好地理解 slave_preserve_commit_order 的作用，我们可以通过模拟事务提交的顺序来验证其效果。

1. 创建测试表：

在主库上创建两个测试表 users 和 orders：

CREATE TABLE users (
  id INT PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT,
  name VARCHAR(255)
);

CREATE TABLE orders (
  id INT PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT,
  user_id INT,
  product VARCHAR(255),
  FOREIGN KEY (user_id) REFERENCES users(id)
);

2. 插入测试数据：

在主库上执行以下 SQL 语句，模拟事务 A 和事务 B 的提交：

-- 事务 A: 插入用户记录
START TRANSACTION;
INSERT INTO users (name) VALUES ('Alice');
SELECT @user_id := LAST_INSERT_ID();
COMMIT;

-- 事务 B: 插入订单记录
START TRANSACTION;
INSERT INTO orders (user_id, product) VALUES (@user_id, 'Laptop');
COMMIT;

3. 验证从库数据：

在从库上查询 orders 表，如果 slave_preserve_commit_order 设置为 OFF，则可能出现 orders 表中 user_id 字段关联的 users 表记录不存在的情况。 如果 slave_preserve_commit_order 设置为 ON，则可以保证 orders 表中的 user_id 字段能够正确关联到 users 表中的记录。

4. 使用存储过程模拟并发：

为了更好地模拟并发场景，可以使用存储过程来并发执行事务：

DELIMITER //

CREATE PROCEDURE simulate_transactions(IN num_transactions INT)
BEGIN
  DECLARE i INT DEFAULT 0;
  WHILE i < num_transactions DO
    START TRANSACTION;
    INSERT INTO users (name) VALUES (CONCAT('User', i));
    SELECT @user_id := LAST_INSERT_ID();
    INSERT INTO orders (user_id, product) VALUES (@user_id, CONCAT('Product', i));
    COMMIT;
    SET i = i + 1;
  END WHILE;
END //

DELIMITER ;

CALL simulate_transactions(100);

这个存储过程会并发执行 100 个事务，每个事务都包含一个用户插入和一个订单插入。 在从库上验证数据的一致性，可以更明显地观察到 slave_preserve_commit_order 的作用。

slave_preserve_commit_order 的适用场景

slave_preserve_commit_order 适用于以下场景：

• 应用程序依赖于事务的提交顺序： 例如，某些应用程序使用事务来实现复杂的业务逻辑，并且依赖于事务的提交顺序来保证数据的一致性。
• 需要保证从库数据与主库完全一致： 在金融、支付等对数据一致性要求极高的场景中，slave_preserve_commit_order 可以提供额外的保障。

slave_preserve_commit_order 的性能影响

启用 slave_preserve_commit_order 会带来一定的性能开销，主要体现在以下几个方面：

• 事务提交延迟增加： 由于需要等待前面的事务提交完成，因此事务的提交延迟可能会增加。
• SQL 线程的并发度降低： 由于需要保证事务的顺序提交，因此 SQL 线程的并发度可能会降低。

因此，在使用 slave_preserve_commit_order 时，需要在数据一致性和性能之间进行权衡。 可以使用性能测试工具 (例如 sysbench) 来评估 slave_preserve_commit_order 对实际应用的影响。

其他相关的参数

除了 slave_preserve_commit_order 之外，还有一些其他的参数也与并行复制相关：

参数名	作用
slave_parallel_type	指定并行复制的类型，可选值为 DATABASE (基于库) 和 LOGICAL_CLOCK (基于逻辑时钟)。
slave_parallel_workers	指定并行复制的 SQL 线程的数量。
slave_pending_jobs_size_max	指定等待执行的事务队列的最大大小。
binlog_transaction_dependency_tracking	控制主库如何跟踪事务之间的依赖关系，影响并行复制的效率。
master_info_repository	指定 master info 文件的存储位置，可选值为 FILE 和 TABLE。
relay_log_info_repository	指定 relay log info 文件的存储位置，可选值为 FILE 和 TABLE。

合理配置这些参数可以进一步优化并行复制的性能。

总结：slave_preserve_commit_order 的选择和应用

slave_preserve_commit_order 是一个重要的参数，它允许我们在性能和数据一致性之间做出选择。 在对数据一致性要求高的场景中，启用 slave_preserve_commit_order 可以确保从库的事务提交顺序与主库一致，避免数据不一致的问题。 但同时需要注意其带来的性能影响，并根据实际情况进行评估和调整。