[缺陷分析]半同步下多从库复制异常

引言

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本文分析的缺陷是MySQL bug#89370，其主要的现象是：配置半同步(复制)到多个从库，部分从库在一段时间内无法复制数据，但所有复制状态均正常。

缺陷的复现

MySQL版本：5.7.16，5.7.17，5.7.21

配置半同步一个master两个slave，设置master的
rpl_semi_sync_master_wait_for_slave_count=2，保持一定数据压力
检查master的
rpl_semi_sync_master_status状态为ON，确保半同步没有退化为异步
设置master的
rpl_semi_sync_master_wait_for_slave_count=1
重启一个slave “stop slave; start slave”

可以观察到步骤4中重启的那个slave长达数分钟不会有master的复制数据流入，但查看复制状态均正常。

缺陷的原理图解

图一：描述了半同步复制的大致流程

上图中按序解析了MySQL半同步插件在binlog group commit中扮演的角色：

binlog group commit分为三个阶段：

Flush Phase(图中序号2): 将一组事务写入binlog缓存区，向半同步插件注册事务(图中序号2.1)，更新binlog文件位置信息(图中序号2.2)
Sync Phase(图中序号4): 对binlog做fsync操作，将一组事务一起刷入磁盘
Commit Phase(图中序号5): 等待半同步完成，在引擎层提交事务

半同步插件：

图中序号3：在binlog完成位置信息更新后，开始通过复制线程读取binlog文件，将其中的event发送给slave
图中序号5.1：将事务复制完成信息返回master，master根据该信息确定是否可以提交事务

MySQL从5.5版本后引入了半同步插件，以解决传统异步复制在master节点宕机时可能出现的数据丢失。
开启半同步能够保证master接收到的事务，在得到至少一个slave接收确认之后再返回给客户端。
MySQL 5.6版本之前存在一个著名的bug#13669，在开启binlog时为了保证引擎层与binlog的提交顺序一致，使得group commit机制失效。从5.6版本后才真正引入了binlog的group commit，在保证引擎层和binlog事务最终一致的情况下，大幅提高了高并发场景下的处理性能。

图二：描述了MySQL 5.6版本中的ACK接收机制

在MySQL 5.6版本的实现里，master的复制线程同时负责发送事务和接收slave返回的ACK消息，当没有接收到上一个事务的ACK消息之前，无法发送下一个事务。如此串行化的机制成为了半同步的性能瓶颈。

图三：描述了MySQL 5.7版本中的ACK接收机制

在MySQL 5.7版本的实现里，将接收ACK这部分任务从master的复制线程中拆分出来，由半同步插件的ACK接收线程单独处理，使得事务发送和接收ACK得以并行，极大提高了半同步性能。

图四：描述了本文缺陷的发生原因

本文所要描述的缺陷就出现在ACK接收线程中，ACK线程(图中序号1)和复制线程(图中序号2)在抢占互斥锁时产生了竞争。
master在监听slave的ACK消息时，无限的while循环使得ACK线程基本时刻占有互斥锁。当启动另一个slave时，master的新复制线程无法在短时间内抢占该互斥锁，导致复制线程无法启动成功，造成了slave的slave_io_thread 停滞，无法复制数据的现象。

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