一張思維導圖縱觀MySQL數據安全體系！
楊奇龍 2017-06-29 09:52:10 786
作者介紹
楊奇龍，前阿裏數據庫團隊資深DBA，主要負責淘寶業務線，經歷多次雙十一，有海量業務訪問DB架構設計經驗。目前就職於有贊科技，負責數據庫運維工作，熟悉MySQL性能優化、故障診斷、性能壓測。
簡介
和團隊內部的同事一起溝通，討論了MySQL數據庫系統數據安全性問題，主要針對MySQL丟數據 、主從不一致的場景 ，還有業務層面使用不得當導致主備庫數據結構不一樣的情況，本文是基於以上的討論和總結做的思維導圖。
思維導圖
OS
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BBU：數據庫服務器要配置BBU，BBU在電源供應出現問題的時候，為RAID控制器緩存提供電源。當電源斷電時，BBU電力可以使控制器內緩存中的數據可以保存一定時間（根據BBU的型號而決定）。用戶只需要在BBU電力耗盡之前恢復正常供電，緩存中的數據即可被完整的寫回RAID中,避免斷電導致數據丟失
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防止OS異常斷電導致數據無法正常落盤
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磁盤禁用cache，MySQL的 O_DIRECT 方式可以跳過pagecache寫數據
單機
（1）redo log
innodb_flush_log_at_timeout
< 5.6.6： 每隔一秒將redo log buffer中的數據刷新到磁盤
>= 5.6.6：每隔innodb_flush_log_at_timeout秒將數據刷新到磁盤中去
innodb_flush_log_at_trx_commit=1
（2）binlog
sync_binlog =1
（3）innodb buffer data
不同的flush mathod刷數據的圖形展示。圖片來自hatemysql.com。
（4）InnoDB 落盤
MySQL數據落盤的路徑，圖片來自李春hatemysql.com。
主從不一致
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主庫insert之後再回滾 ，主備庫自增主鍵不一致
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使用replace into操作，導致主備庫自增主鍵不一致
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set session sql_log_bin=0
業務架構
常見的雙寫
“丟”數據的場景
（1）slave_skip_counter 不合理
slave_skip_counter =1
slave_skip_counter >1
（2）DB Crash，OS正常
innodb_flush_log_at_trx_commit=0
事務提交時，不刷新緩存，系統刷新的頻率是1s，故會丟失1s的數據。
innodb_flush_log_at_trx_commit=1
事務提交時，會刷新到磁盤，保證事務落盤，故不丟數據。
innodb_flush_log_at_trx_commit=2
事務提交時，刷新到os cache，系統沒有crash，數據無丟失。
（3）DB正常，OS Crash
帶有 BBU
innodb_flush_log_at_trx_commit=0
事務提交時，不刷新緩存，系統刷新的頻率是1s，故會丟失1s的數據。
innodb_flush_log_at_trx_commit=1
事務提交時，會刷新到磁盤，保證事務落盤，故不丟數據。
innodb_flush_log_at_trx_commit=2
事務提交時，刷新到os cache，系統沒有crash，數據無丟失。
（4）slave非實時寫redo和binlog丟失數據
在slave機器上會存在三個文件來保證事件的正確重放：relay log、 relay log info、 master info。
（5）異步模式
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事務T1寫入binlog buffer；
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dumper線程通知slave有新的事務T1；
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binlog buffer進行checkpoint；
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slave因為網絡不穩定，一直沒有收到t1；master掛掉，slave提升為新的master，t1丟失。
（6）semi sysnc
after_commit
比如主庫操作update t1 set val=1 where id=10將val從5修改為1 。
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會話session1在主庫提交update t1 set val=1 where id=10 ；commit；
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主庫根據二階段提交將數據持久化到innodb和提交日誌binlog；
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同步日誌到slave ，並等待slave 返回ack信息，等待的實際時間以 rpl_semi_sync_master_timeout 為準，超過該設置時間則超時，主庫返回給客戶端成功寫入信息。
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接收到來自slave的ack信息，返回成功給OK客戶端。
分析：
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第四步之前，master還未收到slave的ack信息，此時由於事務已經提交，除了session1，其他會話是可以看到 val=1。
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主庫服務器down或者主庫實例crash，此時發生HA切換。
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主庫未接收到slave的ack信息，slave接收到日誌並落盤，應用binlog更新。t1.val=1，此時業務切換到slave上能獲取到一致的數據。
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如果在slave還未接收到binlog並且主庫掛了，因為主庫已經提交，此時主庫t1.val是1而從庫t1.val是5，主備不一致。
after_sync
比如主庫操作update t1 set val=1 where id=10將val從5修改為1 。
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會話session1在主庫提交 :update t1 set val=1 where id=10；commit；
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主庫將事務寫入binlog。
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將binlog同步給slave，不提交。
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等待slave返回ack信息，等待的實際時間以rpl_semi_sync_master_timeout為準，如果超時master改為異步模式。
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接收到來自slave的ack信息，主庫進行提交並且返回成功給OK客戶端。
分析：
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如果在第3步等待slave ack的過程中，主庫發生crash(此時t1.val=5),HA 切換到slave，應用查詢slave 。如果slave接收到binlog並發送ack給master，則t1.val=1。
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如果slave響應主庫，但是主庫crash ，此時因為主庫還沒提交t1.val=1, slave t1.val=5，但是主庫啟動恢復之後t1.val會變成5，主備還是一致的。
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如果slave未接收到事務和響應主庫，此時t1.val=5，無論哪種狀態，對於所有客戶端數據庫都是一致，事務都沒有丟失。
知識點：兩階段提交
第一階段是先prepare、再同步寫redo log，第二階段同步寫binlog、再commit，如果在寫入commit標誌時崩潰，則恢復時，會重新對commit標誌進行寫入。
HA切換
（6）主從
binlog_format
ROW（最安全）
MIXED（不推薦）
STATEMENT（不推薦）
sync_binlog
=0：由os系統的刷新機制來控制，刷新數據到磁盤的頻率
=1：每次commit刷新到磁盤
>1：每N次提交刷新到磁盤
innodb_support_xa
版本要打開，保證binlog提交的順序，否則亂序的binlog在恢復或者slave應用的時候會有問題，及以後廢棄，始終支持兩階段提交。
crash safe
crash-safe就是將relay-info.log的信息保存在InnoDB的事務表中，這時執行relay log中的事務和寫relay info在一個事務中，就能得到原子性保證。從而避免已執行的binlog位點和寫入relay log info的位點信息不一致的情況發生。
IO thread
master-info-repository=TABLE
sync_master_info=N：每N個event刷新一次表
SQL thread
relay-log-info-repository=TABLE
sync_relay_info=N：每N個event刷新一次表
relay-log-recovery
當slave從庫宕機後，假如relay-log損壞了，導致一部分中繼日誌沒有處理，則自動放棄所有未執行的relay-log，並且重新從master上獲取日誌，這樣就保證了relay-log的完整性。
relay_log_info_repository = TABLE
relay_log_recovery = 1
http://mysqlserverteam.com/relay-log-recovery-when-sql-threads-position-is-unavailable/
semi_sync
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after commit：master把每一個事務寫到二進制日誌並保存到磁盤上，並且提交（commit）事務，再把事務發送給從庫，開始等待slave的應答。響應後master返回結果給客戶端，客戶端才可繼續。
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after sync：master把每一個事務寫到二進制日誌並保存磁盤上，並且把事務發送給從庫，開始等待slave的應答。確認slave響應後，再提交（commit）事務到存儲引擎，並返回結果給客戶端，客戶端才可繼續。
GTID
相比位點復制，能減少不一致的概率
參考資料
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MySQL數據丟失討論
http://hatemysql.com/?p=395
-
細看InnoDB數據落盤
http://hatemysql.com/?p=503
-
MySQL5.7 深度解析：Loss-Less半同步復制技術
-
MySQL 5.7 Replication相關新功能說明
下載方式
登錄雲盤http://pan.baidu.com/s/1qYbOOyg，可下載高清版思維導圖。
一張思維導圖縱觀MySQL數據安全體系！