《一張思維導圖縱觀MySQL數據安全體系》要點：
本文介紹了一張思維導圖縱觀MySQL數據安全體系，希望對您有用。如果有疑問，可以聯系我們。

作者介紹 ：
楊奇龍,前阿里數據庫團隊資深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.目前就職于有贊科技,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,本文是基于以上的討論和總結做的思維導圖.

思維導圖

內容展示

OS

• 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
• 防止OS異常斷電導致數據無法正常落盤
• 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

(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

• 主庫insert之后再回滾 ,主備庫自增主鍵不一致
• 使用replace into操作,導致主備庫自增主鍵不一致
• 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

• 事務T1寫入binlog buffer；
• dumper線程通知slave有新的事務T1；
• binlog buffer進行checkpoint；
• 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 .

1. 會話session1在主庫提交update t1 set val=1 where id=10 ；commit；
2. 主庫根據二階段提交將數據持久化到innodb和提交日志binlog；
3. 同步日志到slave ,并等待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.
4. 接收到來自slave的ack信息,返回成功給OK客戶端.

分析：

• 第四步之前,master還未收到slave的ack信息,此時由于事務已經提交,除了session1,其他會話是可以看到 val=1.
• 主庫服務器down或者主庫實例crash,此時發生HA切換.
• 主庫未接收到slave的ack信息,slave接收到日志并落盤,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.
• 如果在slave還未接收到binlog并且主庫掛了,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.

  1. 會話session1在主庫提交 :update t1 set val=1 where id=10；commit；
  2. 主庫將事務寫入binlog.
  3. 將binlog同步給slave,不提交.
  4. 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.
  5. 接收到來自slave的ack信息,主庫進行提交并且返回成功給OK客戶端.

  分析：

  • 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并發送ack給master,則t1.val=1.
  • 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后t1.val會變成5,主備還是一致的.
  • 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,對于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標志時崩潰,則恢復時,會重新對commit標志進行寫入.

    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,及以后廢棄,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從庫宕機后,假如relay-log損壞了,導致一部分中繼日志沒有處理,則自動放棄所有未執行的relay-log,并且重新從master上獲取日志,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

    • after commit：master把每一個事務寫到二進制日志并保存到磁盤上,并且提交(commit)事務,再把事務發送給從庫,開始等待slave的應答.響應后master返回結果給客戶端,客戶端才可繼續.
    • after sync：master把每一個事務寫到二進制日志并保存磁盤上,并且把事務發送給從庫,開始等待slave的應答.確認slave響應后,再提交(commit)事務到存儲引擎,并返回結果給客戶端,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

    • 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

    原文來自微信公眾號：DBAplus社群

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