MySQL 主從復制（Replication）是其最核心的高可用性和擴展性功能之一。它的原理是將一個 MySQL 實例（稱為主庫 Master）的數據變更，自動同步到另一個或多個 MySQL 實例（稱為從庫 Slave）的過程。

下面我將詳細解析其工作原理、核心組件和流程。

一、 核心架構與組件

MySQL 主從復制是一個 “異步” 的、基于日志的復制系統，主要涉及三個線程和兩種日志：

二、 主從復制的工作原理（三步流程）

整個過程可以清晰地分為三個步驟，下圖直觀地展示了這一流程：

flowchart TD
A[Client Write Request] --> B[Master Database]subgraph Master[Master Server]B --> C[Write Data<br>Update/Insert/Delete]C --> D[Write Binary Log<br>[binlog]]D --> E[Binlog Dump Thread]
endE -- "Binlog Events" --> F[I/O Thread]subgraph Slave[Slave Server]F --> G[Write Relay Log<br>[relay log]]G --> H[SQL Thread]H --> I[Replay Events]I --> J[Slave Data Updated]
end

步驟一：主庫記錄二進制日志 (Binary Log)

1. 應用程序向主庫發起數據變更請求（如 ??INSERT??, ??UPDATE??, ??DELETE??）。
2. 主庫執行完這些事務后，并不會立即返回，而是將這些更改事件按照一定的格式（??STATEMENT??, ??ROW??, ??MIXED??）寫入到自己的 Binary Log 文件中。

• 注意：只有寫操作會被記錄，讀操作不會。

步驟二：從庫請求并接收日志 (I/O Thread)

1. 從庫的 I/O 線程會啟動一個到主庫的客戶端連接。
2. I/O 線程向主庫的 Binlog Dump 線程發送一個請求，指定從哪個 binlog 文件的哪個位置開始同步。
3. 主庫的 Binlog Dump 線程讀取 binlog 內容，并通過之前建立的連接發送給從庫。
4. 從庫的 I/O 線程接收到這些 binlog 事件后，會將其順序地寫入到本地的 Relay Log 文件中。

步驟三：從庫重放中繼日志 (SQL Thread)

1. 從庫的 SQL 線程會不斷地讀取 Relay Log 文件中的事件。
2. SQL 線程會解析并執行這些事件中的 SQL 語句（或者在 ??ROW?? 格式下，直接應用數據行的變化），從而在從庫上重現主庫上的操作。
3. 一旦 SQL 線程執行完一個事件，它就會更新自己的 ??master.info?? 和 ??relay-log.info?? 文件，記錄當前讀取到的主庫 binlog 位置，以便中斷后能從正確的位置繼續復制。

總結來說，從庫通過兩個線程實現了“接收日志”和“執行日志”的解耦：I/O 線程負責從主庫拉取數據，SQL 線程負責消費這些數據。Relay Log 作為中間的緩沖區，使得兩個線程可以獨立工作，提高了復制的效率和穩定性。

三、 復制的格式 (Binlog Format)

這是理解復制行為和排查問題的關鍵。主庫記錄 binlog 有三種格式：

四、 半同步復制 (Semi-Synchronous Replication)

上述默認的復制是完全異步的。這意味著：

1. 主庫提交事務并寫入binlog后，立即返回給客戶端成功。
2. binlog 通過異步的方式發送給從庫。

風險：如果主庫在返回成功后、binlog還未發送到任何從庫時就宕機了，雖然客戶端認為成功了，但這個事務實際上丟失了。

半同步復制 為了解決這個問題而誕生：

1. 主庫在提交事務時，會等待至少一個從庫的 I/O 線程確認已經接收到了這個事件的 binlog。
2. 只有在收到確認后，主庫才會返回成功給客戶端。
3. 如果超時（可配置）還未收到確認，復制會降級為異步模式，之后一旦有從庫恢復，又會自動升級回半同步。

這就在性能和數據一致性之間提供了一個很好的折衷，確保了數據的冗余性。

五、 主從復制的應用場景

1. 讀寫分離：主庫處理寫操作和實時性要求高的讀操作，從庫處理大量的分析報表類讀操作，顯著提升系統整體性能。
2. 數據備份：在從庫上進行備份，不會對主庫造成任何壓力。
3. 高可用性和故障切換：主庫宕機后，可以快速將一個從庫提升為新的主庫，減少系統停機時間。
4. 地理分布：將數據同步到不同地理位置的從庫，供當地用戶訪問，提升訪問速度。

六、 總結與核心要點

• 基礎原理：基于 Binlog，采用 “拉” 的異步模式。
• 三個線程：主庫的 Binlog Dump，從庫的 I/O 和 SQL。
• 兩個日志：主庫的 Binary Log，從庫的 Relay Log。
• 核心流程：主庫寫Binlog -> 從庫I/O線程拉取并寫Relay Log -> 從庫SQL線程重放Relay Log。
• 格式選擇：推薦使用 ROW 格式，以保證數據一致性。
• 數據安全：對數據可靠性要求極高的場景，可使用半同步復制。

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