基本概念

數(shù)據(jù)的復制指的是通過網(wǎng)絡(luò)鏈接的多臺機器保留相同的副本

• 為什么要進行數(shù)據(jù)的復制
  1. 使得用戶和數(shù)據(jù)在地理上比較接近，因為大數(shù)據(jù)要求我們將計算安排在數(shù)據(jù)存放的位置和我們基本的內(nèi)存模型不是很一樣 ，比如磁盤調(diào)入內(nèi)存之類的。
  2. 即使系統(tǒng)的一部分機器出現(xiàn)了故障，系統(tǒng)也能正常工作，這個指的是如果一個節(jié)點出現(xiàn)宕機，應(yīng)該怎么處理才能使系統(tǒng)正常工作。
  3. 擴展可以接收讀請求機器的數(shù)量，如果有很多個機器進行讀，如果只有一個副本的話，那么系統(tǒng)就會發(fā)生崩潰，有點類似于DNS泛洪攻擊的原理。

領(lǐng)導者和追隨者的復制

我們這里假設(shè)的情景是基于領(lǐng)導者的復制或者是說主從庫的復制。

• 副本的概念：
  當有多個副本的時候我們會思考幾個問題，當存儲多個副本的時候如何確保所有的數(shù)據(jù)落到所有的副本上，就類似于通知從教學秘書下放到計算學部大群， 我們到底是采用讓所有的同學向教學秘書確認他收到消息了才算下放完成，還是說讓輔導員老師通知班長下放消息 然后反饋給教學秘書我已經(jīng)全通知完了。
• 同步和異步的優(yōu)劣
  同步的好處是可靠性很高 但是缺點是消耗資源，異步的優(yōu)點
  
  我們發(fā)現(xiàn)follower1的復制是同步的 但是2的復制是異步的
• 半同步
  實際上 數(shù)據(jù)庫大多是采用半同步復制的策略，也就是上面的圖展示的樣子，指定一個主庫，并且從中指定一個從庫使得主庫和從庫的復制是同步的，主庫和其他從庫的復制是異步的。這樣的好處是如果一個主庫發(fā)生的宕機，那么我們指定好了一個新的主庫之后就把這個同步的從庫的內(nèi)容直接復制過去就行了。
• 半同步背景下，節(jié)點的加入節(jié)點的宕機復制日志的實現(xiàn)細節(jié)
  我們采用比較多的是半同步復制，那么我們不妨看下底層的具體是如何實現(xiàn)的

由于大數(shù)據(jù)具有實時性的特點，任何時候都可能發(fā)生數(shù)據(jù)的更新，所以我們從庫拉取的數(shù)據(jù)也未必是最新的數(shù)據(jù)，我們的數(shù)據(jù)庫需要進行如下處理：首先拉取主庫的一致性快照，快照復制到新的從庫節(jié)點，然后將這些快照復制到新的從庫節(jié)點，之后從庫連接主庫，并拉取復制快照之后的所有變更，這樣新的節(jié)點就趕上主庫了。

系統(tǒng)中任何的節(jié)點都可能宕機：包括主庫 從庫1 從庫n也就是大老板 小老板 打工人都有可能出現(xiàn)故障，如果是從庫發(fā)生故障 那么解決的方法非常簡單，就是和新加入的節(jié)點的方法類似，首先修好之后，從庫連接主庫，并拉取宕機之后的日志，完成追趕。。主庫發(fā)生故障這個問題是非常棘手的，首先我們需要考慮選誰充當主庫，這個可以通過選舉產(chǎn)生，也就是統(tǒng)計相同副本數(shù)量的個數(shù)來選舉其次有可能出現(xiàn)兩個或者多個從庫同時充當主庫的情況（類似于漢高祖失去權(quán)力之后 各路諸侯紛爭）這個時候就會出現(xiàn)一個腦裂的情況，解決方法很粗暴如果兩個的話隨機關(guān)閉一個。還有一個問題就是可能會存在沖突的寫入，老領(lǐng)導回來之后可能會產(chǎn)生沖突的寫入，避免沖突寫入的方法就是忽略老節(jié)點的寫入，但是這樣會破壞數(shù)據(jù)的持久性寫入的原則。

• 日志的復制：
  1. 基于語句的復制：主庫想要寫入什么內(nèi)容，比如情景是關(guān)系數(shù)據(jù)庫update或者是delete之類的語句，但是這樣可能會產(chǎn)生一想不到的后果，比如我讓你們寢室的人都去老師那簽到，本來老師以為是239的人是小明和小方，但是這兩個人串寢室了，所有結(jié)果是小紅和小綠去老師那報道了，所以除非有特別確定的結(jié)果，基于語句的復制是不好的。
  2. 傳輸預寫日志:缺點是需要和存儲引擎打交道，時間開銷比較大。
  3. 邏輯日志的復制：基于行的復制，有利于向后兼容不同的數(shù)據(jù)庫存儲軟件。
  4. 基于觸發(fā)器的復制：

復制的延遲

• 復制的另外一個原因是適用于讀多寫少的情景，我們回顧一下 數(shù)據(jù)庫更新的過程，如果一個客戶想要往數(shù)據(jù)庫寫數(shù)據(jù)，首先發(fā)送請求給領(lǐng)導者，領(lǐng)導者收到數(shù)據(jù)之后寫入其本地的存儲，從庫也被稱作是只讀副本，他不會直接讀取數(shù)據(jù)，領(lǐng)導者將新的數(shù)據(jù)變更發(fā)送給所有的追隨者，也就是復制日志記錄，每個追隨者拉取日志更新更新本地的數(shù)據(jù)庫副本，那么就回到了我們數(shù)據(jù)復制的第三點原因，擴展可讀機器的數(shù)量。

• 最終一致性，在不發(fā)生錯誤的情況下 主庫和從庫數(shù)據(jù)保持一致性的狀態(tài)叫做最終一致性。
• 讀己之寫，我們寫入數(shù)據(jù)庫之后想要快速的看到自己的更新，一種方法是直接看自己從主庫，看別人從其他的庫讀，第二種方法是檢測狀態(tài)。
  

多主復制

• 數(shù)據(jù)中心內(nèi)部：采用主從復制的原則
• 數(shù)據(jù)中心之間：采用多主復制的原則
  

對比內(nèi)容	單主復制	多主復制
出現(xiàn)故障時	故障切換讓數(shù)據(jù)中心的一個追隨者成為領(lǐng)導者	每個數(shù)據(jù)中心可以獨立于其他數(shù)據(jù)中心運行，并且發(fā)生故障時的數(shù)據(jù)中心歸隊時復制會自動趕上
容忍網(wǎng)絡(luò)	敏感，因為寫操作是同步的	臨時的網(wǎng)絡(luò)中斷不影響寫入
應(yīng)用場景	離線的客戶端

并發(fā)控制，當多個人寫入的時候可能存在沖突解決的方法是加鎖 或者是根據(jù)時間戳設(shè)置ID 或者是在讀取的時候設(shè)置限制。