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cetus-consistent-reads.md

File metadata and controls

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Cetus强一致性读设计方案(v1)

1 解决的问题

有些业务场景是:写后立即读,要求能够读取到写入的数据。当MySQL集群中存在从库时,默认读流量会被中间件路由到从库上,一旦主从复制存在延迟,有可能出现脏读或是读取不到数据。

如果写数据和读数据的SQL均使用同一个连接操作,业界有以下解决方案:

1 有些中间件的解决方案是:强制写数据(effected-rows>0)后的第一条查询路由到主库,从而保障该场景下读到最新的数据。但是这种实现,势必增加主库压力。

2 有些中间件的解决方案是:业务代码中,对这些查询SQL增加一些注释(hint),中间件解析这些注释,将带该类注释的SQL路由到主库。该实现方案,同样也会增加一些主库压力,且要求开发和DBA十分了解业务逻辑。

如果写数据和读数据的SQL来自不同的连接,proxysql的解决方案如下:

中间件实时获取各个从库上的GTID集合。当中间件向后端执行了一些SQL,MySQL5.7.5协议会返回最近一条写/更新操作的GTID,从而后续的查询,可以路由到已经包含了该最新写入的GTID的从库,从而实现了一致性读。

Cetus会参考该思路,设计并实现一致性读功能。

2 方案的制定

实现强一致性读的核心是:1 获取最近一条写/更新操作的GTID;2 获取从库的GTID集合。MySQL5.7.5及其之后的协议已经支持第1点,因此重点讨论第2点的方案。

一般获取GTID的方式有两种:1 pull方式,周期性的查询各个MySQL的GTID的集合,类似于Cetus目前的monitor线程;2 push方式,每当MySQL上有新的事件并生成GTID时,会主动地通知中间件。

上述两种形式,第1种明显时效性较差,因为获取GTID的实时精度,取决于间隔的长短。因此考虑使用第2中方式实现。

考虑当Cetus集群中有多个Cetus实例,或是多进程模式时,每个Cetus都会向各个MySQL实例请求binlog信息。这有两点问题:1 binlog传输量巨大,会对网络带宽造成压力;2 每个Cetus都向MySQL实例获取binlog信息,一旦Cetus实例(或是多进程版本进程数过多),会造成MySQL的压力增加(因为MySQL主从复制时,会对每个slave都建立一个单独的线程),也影响Cetus的水平扩展(或是进程数增加)。

因此,需要一个获取binlog的代理程序,为了减少网络负载,该代理程序应该部署与MySQL实例相同的机器上。该代理程序伪装成从库,向主库请求binlog,并分析出所携带的GTID集合。各个Cetus实例(或是多进程版本的各个子进程)会向该代理请求GTID集合,而此时代理只需要向各个请求GTID集合的Cetus发送GTID集合即可,而非全部的binlog,从而大大减少了网络带宽。

7.2.1

上图中,binlog reader标志便是MySQL的代理,为各个Cetus提供GTID的信息。

3 binlog reader的功能设计

binlog reader按功能主要有三个主要模块:1 伪装成slave,向MySQL请求binlog,其中使用的协议是dump协议;2 分析获取的binlog信息,提取GTID信息;3 作为代理,响应所有Cetus对GTID的请求。

  • 模块1

主要是实现MySQL dump协议,协议主要流程如下:

7.3.1

  • 模块2

主要是提取binlog中的GTID字段信息。考虑到binlog reader 本身有可能被重启之类,定期应该将获取的GTID集合实例化到本地文件,这样一旦binlog reader重启,不需要再重新从主库获取binlog,大大增加效率。

  • 模块3

考虑到多进程版本,应该参考MySQL实现方式,每个请求GTID的cetus进程,单独使用一个线程进行dump,这样可以增加实时性和响应速度。

4 命令设计

  • binlog reader

由于其需要其伪装成slave,因此其应该提供管理端口,进行GTID集合以及复制命令的设计。计划支持的命令有:

1 查看当前复制状态、配置和延迟情况等 slow slave status;

2 清空所有配置和GTID集合信息 reset slave;

3 设置复制配置 change master to; (不需要考虑多主复制)

4 查看所有Cetus复制情况 show dump list;

5 开启关闭 start slave; stop slave;

  • Cetus

由于Cetus 会从binlog reader上获取GTID集合信息,计划支持的命令有:

1 设置复制配置 change master to ... where index = ; (按照每个backend维度设置)

2 清空所有配置和GTID集合信息 reset slave;

3 查看复制状态 slow slave status;

4 开启关闭 start slave; stop slave;

5 约定

支持强一致性读功能,需要满足以下条件:

1 需要使用GTID模式

2 且需要MySQL版本是5.7.5及其以上版本

3 binlog格式需要row格式

4 后端的MySQL需要时Oracle或是Percona版本的,Mariadb暂时不支持

参考