16.数据一致性、安全性保障|深入浅出MGR

本文介绍MGR如何保障数据一致性及安全性。

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1. MGR事务一致性

对于MGR这样的"分布式"系统而言，需要在多个节点间保障事务的一致性，无论各个节点状态正常，或者个别节点处于故障修复状态，都要能保证各个节点的事务数据最终一致。所谓的最终一致性是指当所有写事务请求都停止后，各个节点上的事务数据是一致的。

与MGR数据一致性相关的因素有这几种：

• 节点发生变化，添加 或 删除。
• 节点故障修复。
• Primary节点发生切换。

通过选项group_replication_consistency可以设置节点的事务一致性保障等级。这个选项是从MySQL 8.0.14开始引入的，默认值是EVENTUAL，即最终一致性，这也是在8.0.14之前，未引入该选项前MGR的默认事务一致性保障级别。

2. Primary节点切换时如何保障事务一致性

在单主模式中，当Primary节点切换时（无论是手动切换还是因为故障转移），新的Primary节点有两种可选方式应对如何处理积压事务：

1.第一种：不处理积压事务，立即响应读写事务请求。这时，事务可能会读取到旧数据。

2.第二种：优先处理完积压事务后再响应读写事务请求。这时，新的Primary节点可能需要耗时更久才能响应读写事务请求，这取决于积压事务队列大小。

在MySQL 8.0.14前，由于不支持设置事务一致性等级，选择了可用性最大化的方案，即上述的第一种方案。

P.S，多主模式下，由于每个节点都可以响应读写事务请求，因此不存在这个问题。

3. 事务数据一致性保障

在MGR中，并不是所有的事件（事务）都是同步的，部分流程是异步的，因此Secondary节点上可能存在数据延迟，也就是说在Secondary上可能读取到旧事务数据。

从MySQL 8.0.14开始，通过设置选项group_replication_consistency可以控制RO（只读）、RW（读写）事务在读取或写入数据前的一致性等级，可以避免读取到旧数据，或者写入数据后尽快同步到其他节点，以满足各种不同应用场景对事务一致性等级的要求。

我们先了解几个基本概念，事务同步点可分为读时事务同步以及写时事务同步，结合MGR的事务机制，更具体的说就是事务执行前（BEFORE）和事务执行后（AFTER）。

接下来，我们一一介绍选项group_replication_consistency都有哪些可选等级。

P.S，每个节点上可以单独设置不同的事务一致性等级，而且可做session级修改，但是非常不建议这么做。

3.1 EVENTUAL

在这个等级下，RO和RW事务执行前，都不会要求等待积压事务先行应用完成。

这是默认等级，也是在引入该选项前的行为。这意味着以下几点：

• RW事务无需等待，而可能先于其他节点进行外部化（将事务广播到其他节点）。
• RO事务可能读取到旧数据。
• 在Primary节点切换时，新产生的RW事务有可能会因为冲突而回滚。

3.2 BEFORE_ON_PRIMARY_FAILOVER

当发生Primary节点切换时，在新的Primary上需要先等待把所有来自旧Primary节点的积压事务应用完毕，之后才能正式完成切换，转成ONLINE状态，成为新的Primary节点，继续响应新的事务请求。

这么做可以保证在发生故障转移时，客户端不会查到旧数据，保证了数据一致性，不过客户端上也可能会产生延迟等待。

3.3 BEFORE

RW事务在应用之前，RO事务在执行之前，都要先等待前面堆积的事务完成。

这可以保证RO事务总能读取到最新事务，但对于RW事务而言，只是等待堆积事务应用完成，但并不要求其他节点上也完成该事务。

3.4 AFTER

它比BEFORE更近一步，要求RW事务在其他节点上也要等待应用完毕。这样一来，后续的事务在任何节点上就都能获取最新事务数据。

事实上，要慎用该级别及更高以上级别，可能会引发其他问题，可参考这个文章：技术分享 | 为什么MGR一致性模式不推荐AFTER

3.5 BEFORE_AND_AFTER

一致性级别要求最高，对RO和RW事务都要求同步事务数据。也就是说，RW事务在应用之前，要先等待前面堆积的事务完成，并且还需要等待它的事务变更在其他所有节点上也都应用；RO事务在执行之前，也要先等待前面堆积的事务完成。

4. 一致性级别选择建议

对于绝大多数场景，使用默认的 EVENTUAL 等级就足够了；尤其是在使用单主模式时，如果需要实时读取事务数据，只需向Primary节点发起请求即可。

进一步，如果担心Primary节点切换时会读取到旧事务数据，可以提高到BEFORE_ON_PRIMARY_FAILOVER级别。

更进一步，如果希望在Secondary节点也能及时读取到最新事务数据，以此提高读扩展能力，可以提高到BEFORE级别。

更高的一致性级别就不再建议使用了，潜在的风险以及bug比较多。

P.S，各个节点的一致性级别最好都设置成一样，并且在运行过程中也不要修改其session级选项值，避免造成不可预料的影响。

小结

本文介绍了MGR中几个不同的数据一致性保障等级，以及应该选择何种等级的建议。

参考资料、文档：

MySQL 8.0 Reference Manual(​https://dev.mysql.com/doc/refman/8.0/en/group-replication.html)。

数据库内核开发 - 温正湖(​https://www.zhihu.com/column/c_206071340)。

Group Replication原理 - 宋利兵(https://mp.weixin.qq.com/s/1iO-KISAU1HLSzEVLrxG9g)​。

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