hbstudy #13: Art of MySQL Replication.

1. Art Of MySQL Replicaton
〜 10 年の歴史を誇るレプリケーションの妙技〜
奥野 幹也
@nippondanji
mikiya (dot) okuno (at) gmail (dot) com

2. 免責事項
●
本プレゼンテーションにおいて示されている見解は、
私自身の見解であって、オラクル・コーポレーション
の見解を必ずしも反映したものではありません。ご了
承ください。

3. 自己紹介
●
今日は個人として来ています。
– http://nippondanji.blogspot.com/
– Twitter: @nippondanji
●
現職は MySQL サポートエンジニア。
– 2000 年にサン・マイクロシステムズ入社
– 2007 年に MySQL KK へ転職
– 気付くとまたサン・マイクロシステムズに・・・
– 現在は日本オラクルに在席。
●
日々のしごと
– MySQL トラブルシューティング全般
– Q&A 回答
など

4. レプリケーションの
仕組み！！

5. レプリケーションの仕組み

6. レプリケーションの仕組み
●
マスターとスレーブが同じデータを持っている。
– 同じデータに対して同じ SQL 文を実行すれば、同じ
結果になるんじゃね？
●
不定なヤツはどうするの？（ RAND() とか。）
●
マスターの更新はバイナリログに記録する。
– バイナリログってなにもの？！
●
スレーブの 2 つのスレッド
– I/O スレッド : マスターからバイナリログのデータを
受け取ってリレーログへ記録
– SQL スレッド : リレーログの中身を実行

7. 設定方法概要
●
マスターでバイナリログを有効化
●
マスター上にレプリケーション用のユーザーを作成す
る。
●
マスターのデータをスレーブにコピー
– mysqldump --master-data=2 ...
●
マスターとスレーブで server_id を設定
●
スレーブの設定
– CHANGE MASTER TO ...
– START SLAVE;

8. レプリケーション進化の軌跡
●
バージョン 3.23
– シングルスレッド
– ステートメントベース
●
バージョン 4.0
– バイナリログの受信と適用が別スレッドに
●
遅延の解消！
●
バージョン 5.1
– 行ベースレプリケーション
– MySQL Cluster レプリケーション
●
バージョン 5.5
– Semi-Synchronous!!

9. Semi-Synchronous
レプリケーション

10. 免責事項 - その 2
●
現時点（ 2010 年 7 月）の段階では、 MySQL 5.5 は
マイルストーンリリース（ β 版）です。機能や実装
については、予告無く変更される場合がありますので
ご注意ください。

11. トポロジのお話。

12. 利用可能なトポロジ
Master/Slave Dual Master
Master Slave Master Master
Cascading
Master Slave Slave
Circular
1:N
Master
Slave
Master
Master
Slave
Slave Master

13. さらにその組み合わせ
Slave
Slave
Slave Master
Slave
Master
Slave
Slave
Master
Slave
Slave
Slave
Slave
Slave

14. バイナリログ！

15. バイナリログのレイアウト
タイムスタンプ 4 バイト
タイプコード 1 バイト
ヘッダ サーバ ID 4 バイト
イベント長 4 バイト
次イベント開始位置 4 バイト
イベント フラグ 2 バイト
データ 追加ヘッダ 可変長（ 0 〜 x ）
http://forge.mysql.com/wiki/MySQL_Internals_Binary_Log

16. バイナリログフォーマットの種類
フォーマット 説明 サイズ Non- Trigger
determi
nistic
SBR ステートメント（ SQL 文） 小
がそのままバイナリログ
に記録される。 × ○
更新されたデータそのも 大
○ ×
RBR
のが記録される。
小
○
MBR SBR と RBR を状況に
応じて切り換える。 △

17. Non-deterministic って？
●
非決定性な SQL 文＝実行するたびに結果が変わる可能性
がある。
– UUID() 、 UUID_SHORT()
– USER()
– FOUND_ROWS()
– LOAD_FILE()
– SYSDATE()
– GET_LOCK() 、 RELEASE_LOCK()
– IS_FREE_LOCK() 、 IS_USED_LOCK()
– MASTER_POS_WAIT()
– SLEEP()
– VERSION()
– ソートなしの LIMIT 句
– UDF 、非決定性のストアドプロシージャ / ファンクション
– INFORMATION_SCHEMA の参照
– READ-COMMITTED/READ-UNCOMMITTED

18. SBR でも OK!!
●
NOW()
– バイナリログに記録されたタイムスタンプを利用する
ことで、スレーブでも同じ時刻に！
– SYSDATE() は実時間なので非決定性
●
RAND()
– シードをバイナリログに記録。スレーブ側ではシード
を元に同じ乱数を生成
●
LOAD DATA INFILE
– ファイルをスレーブへ転送
●
REPEATABLE-READ
– 本来、順番に実行すると同じ結果になるという保証が
あるのは SERIALIZABLE だけでは？
– Next-key Locking!! ファントムよ、さようなら。

19. InnoDB の分離レベル
分離レベル 分離性 性能 ダーティ 反復不可能読 ファントム
リード み取り
READ- 低 低 O O O
UNCOMMITTED
READ- 高 X O O
COMMITTED
REPEATABLE- 高 X X X
READ
SERIALIZABLE 高 低 X X X

20. バイナリログの管理
●
有効化 --log-bin=binlog
●
一覧表示 SHOW BINARY LOGS;
●
中見
– SHOW BINLOG EVENTS IN 'binlog.000001'
– mysqlbinlog binlog.000001
●
削除 PURGE BINARY LOGS TO 'binlog.000002'
●
自動削除 --expire-logs-days=30

21. 負荷の分離！

22. マスターから負荷のかかる操作を分離
アプリケーション
マスター
マスター HA
スタンバイ
バックアップ
スレーブ スレーブ
レポーティング

23. ワンポイントアドバイス
●
レポート作成中は SQL スレッドを停止しておく。
– STOP SLAVE SQL_THREAD
– レポート作成がスムーズに！
– バイナリログだけは受け取っておく！
●
--dump-slave オプション
– MySQL 5.5 の mysqldump コマンドに実装。
– マスター上で --master-data オプションを使ったとき
と同じ効果。

24. 特定のデータを捨てる。
マスター スレーブ
TABLE 1 TABLE 1
INNODB INNODB
TABLE 2 TABLE 2
Black
INNODB hole

25. スレーブ de トリガ
マスター スレーブ
SBR Black
INNODB hole
トリガなし。
トリガ実行

26. スケールアウト！

27. スケールアウト戦略
更新処理
アプリケーション
マスター
スレーブ スレーブ スレーブ スレーブ スレーブ スレーブ
参照処理

28. 気合いの多段構成
マスター
スレーブ スレーブ スレーブ スレーブ スレーブ スレーブ
スレーブ スレーブ スレーブ スレーブ スレーブ スレーブ

29. Sharding
更新処理
マスター マスター マスター
スレーブ スレーブ スレーブ スレーブ スレーブ スレーブ スレーブ スレーブ スレーブ スレーブ スレーブ スレーブ

30. High-
Availability

31. スレーブを待機系に使う。
●
利点
– HA と違ってリカバリ不要！
●
超高速フェイルオーバー
– レプリケーションはデフォルトで使える機能
●
課題
– 非同期だから最後に更新したデータを一部失う覚悟が
必要。
– 1:N 構成では昇格に工夫が必要。
– 自動化。
マスター 更新 スレーブ
非同期

32. Semi-Synchronous
レプリケーション

33. InnoDB のログを同期しないという選択
●
innodb_fush_log_at_trx_commit=0
●
スレーブに更新が転送されてるから
失うものは何も無い！
●
マスタークラッシュ時にはマスターのデータは破棄
– スレーブからデータを再度転送・同期

34. ベンチマーク結果
600 sysbench
MySQL 5.5.5-m3
Athlon 64 2 Core
500
7200rpm SATA
Gigabit Ether
400 単位 : TPS
300 ディスク同期あり
ディスク同期なし
200
100
0
Normal Semi-Sync Read-Only

35. スレーブの昇格！
●
何が問題か？
– 1:N 構成
●
スレーブ間に差異が生じてしまう。
●
レプリケーションが成立するためには、開始時には
同じデータでなければならない。
●
--log-slave-updates をしても、スレーブのバイナリ
ログの位置はマスターの位置とズレがある。
– イベントのサイズが違う！！
●
スレーブを自動的に同期する方法はない。

36. スレーブ間の差異：一般的な解決法
●
スレーブ間の差異を無視する。（運がよければ大丈夫・・・）
●
マスターの OS が再起動するのを待って、マスター上のバイナ
リログから差異を抽出する。
– クラッシュ時にバイナリログが欠損すると使えない。
– --sync-binlog=1 は遅い。
●
スレーブ上のバイナリログを活用する： --log-slave-updates
– 頑張ってスクリプト書く書くしかじか？！
– Auto-inc カラムを使って目印に。
●
Global Transaction ID
– 自動化が出来る素晴らしい！けど・・・
– Google Patch の適用が必要。
– MySQL 5.0 しか対応してないよね・・・

37. スレーブ間の差異をなくす新手順
●
Xid を使おう！
– XA トランザクションの ID という意味だが、 XA でな
いトランザクションを利用していると、 COMMIT
時にバイナリログに記録される。
– マスターの query_id （単調増加の 64 ビット整数）
●
マスターが再起動しない限り ID が被らない！
– リレーログにもそっくり同じ Xid が記録される。
●
リレーログの差異を特定できる！！

38. Xid イベント
BEGIN
/*!*/;
# at 174
#100723 0:21:27 server id 1 end_log_pos 269
Query thread_id=8 exec_time=0 error_code=0
use test/*!*/;
SET TIMESTAMP=1279812087/*!*/;
insert into t2 values(1),(2),(3)
/*!*/;
# at 269
#100723 0:21:27 server id 1 end_log_pos 296
Xid = 73
COMMIT/*!*/;
DELIMITER ;

39. 手順その１
●
前提
– 1:N 構成
– XA トランザクションは使用しない。
– InnoDB を利用する。
●
リレーログの設定
– リレーログを一定期間保存： relay_log_purge=0
– 合計サイズの上限： relay_log_space_limit=1G
– 各ファイルサイズ： max_relay_log_size=64M
– ファイル名を分かり易く： relay_log=relay-bin
– スレーブのバイナリログは空にしておく：
log_slave_updates=0

40. 手順その２
●
マスターがクラッシュ！
– スレーブのデータは同期していない（差分がある）も
のとします。
●
各スレーブのリレーログに含まれる Xid を調べて、
「最も進んでいるスレーブ」を特定する。
– DDL など、 Xid が含まれないイベントが最後尾にある
場合には、イベントの数をカウントする。
– SHOW SLAVE STATUS を使っても OK
●
「最も進んでいるスレーブ」を新たなマスターとし
て、更新を開始する。
– 新マスターのバイナリログは、昇格前は空。

41. 手順その３
●
全てのスレーブにおいて、リレーログの適用が終わるのを
待つ。
●
mysqlbinlog コマンドで、「最も進んでいるスレーブ」の
リレーログから各スレーブごとの差分を抜き出す。
●
差分を各スレーブに適用する。
– 適用が完了した時点ではどのスレーブも同じデータ。
●
CHANGE MASTER TO でレプリケーションを開始！
– 新マスターは、昇格する前のバイナリログは空なので、バ
イナリログに含まれるのは「昇格後になされた更新すべ
て」
– スレーブはバイナリログを最初から全て適用すればよい
– CHANGE MASTER TO でファイル名とポジションの指定
が不要！！

42. スレーブ昇格手順の課題
●
mysqlbinlog コマンドは Xid を使って開始位置を指定
することが出来ない。
●
Xid は単調増加ではない。
– query_id は単調増加。
– query_id はクエリ開始時につけられる。
– クエリ終了時点では順序が入れ替わってるかも。
●
現時点ではまだ PoC
– さっさとスクリプト書こうず。
●
監視

43. ディザスタ
リカバリ！

44. 拠点間でレプリケーション！
●
データ圧縮！！
– slave_compressed_protocol=0
– 貴重な帯域を節約しましょう。
●
暗号化して送信
– CHANGE MASTER TO で SSL オプションを指定。
– クラウドでも安心！
– SSL の設定方法については鍵の本 P.441 を。
●
非同期で。
– レイテンシーが大きいので Semi-Sync は使っちゃダ
メ。

45. 拠点間でレプリケーションの図
インターネット
更新 （圧縮＋暗号化） スレーブ
マスター
非同期

46. MySQL
Cluster!!

47. MySQL Cluster 概要
アプリケーション
SQL SQL SQL
ノード ノード ノード
管理
NDB API
ノード
データ データ 管理
ノード ノード ノード
データ データ
ノード ノード

48. MySQL Cluster Replication
SQL ノード
更
新
Binlog write 更新
NDB
binlog スレーブ
ストレージ Injector
エンジン
データ データ ●
通常のレプリケーショ
ノード ノード ンと同じプロトコル
●
RBR のみ
●
競合検出機能 !!
データ データ
ノード ノード

49. 苦手な JOIN を克服する！！
アプリケーション JOIN
更新
マスター
スレーブ
SQL SQL SQL INNODB
ノード ノード ノード
データ データ スレーブ
ノード ノード
INNODB
データ データ
ノード ノード スレーブ
INNODB
:
:

50. PBXT!!

51. Engine Level Replication?
更
新
マスター スレーブ ●
MVCC Snapshot Transfer
●
Asynchronous Replication
●
Synchronous Replication
– Real-time feedback
– No log fush
binlog relay-log – Bi-directional
PBXT PBXT
http://pbxt.blogspot.com/2010/03/pbxt-engine-level-replication-works.html

52. 課題！

53. できないこと。
●
並列化
●
マルチソースレプリケーション
●
行単位でフィルタリング

54. SPIDER ストレージエンジン
APP1 APP2 APP3 APP4
n1 n2 n3 n4
SPIDER SPIDER SPIDER SPIDER
n5 n6 n7 n8
INNODB INNODB INNODB INNODB

55. パラレルレプリケーション！
APP1 APP2 APP3 APP4
n1 n2 n3 n4
SPIDER SPIDER SPIDER SPIDER
n5 n6 n7 n8
INNODB INNODB INNODB INNODB
slave slave slave slave
INNODB INNODB INNODB INNODB
SPIDER
slave

56. マルチソースレプリケーション
Multi Master
Master Master
Multi Source
Master Master
Slave

57. 偽マルチソースレプリケーション
更
新
マスター スレーブ 1 スレーブ 2
DB 1 DB 1 DB 1
DB2 DB2
更
新

58. SPIDER によるマルチソース
Master Master
Slave Slave
SPIDER SPIDER
Slave
INNODB

59. 行単位のフィルタリング
マスター スレーブ
SBR Black
INNODB hole
トリガなし。
更新
INNODB
トリガ実行

60. まとめ！

61. 様々な利用シーン
Master Slave Master
高可用性
バックアップ
Slave
Slave
レポーティング
Slave
Master
Internet Slave
Master 圧縮＋暗号化 Slave
Slave
ディザスタリカバリ スケールアウト

62. まとめ
MySQL 人気の秘訣
レプリケーションは
やっぱり凄かった！
デフォルトで使えるのに！
簡単なのに！

63. Q!!
&
ご静聴ありがとうございました。
A!!