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RDS MySQL只读实例同步延迟原因与处理

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本文介绍常见的RDS MySQL只读实例延迟时间变长的原因及解决方案。

问题描述

由于阿里云云数据库RDS只读实例采用MySQL原生的基于日志复制技术(异步复制或半异步复制),必然会有同步延迟。延迟会导致只读实例与主实例的数据出现不一致,从而导致业务出现问题。另外,延迟也有可能引起日志堆积,导致只读实例空间被迅速消耗。

说明
  • 若主实例正产生大量的日志,有可能会使只读实例被锁定。

  • 日志复制延迟是通过show slave status \G命令的second_behind_master字段透出的。

  • 延迟的计算方法:延迟时长=当前时间(执行show slave status \G命令的时间)-当前备库上正在应用的事务在主库提交的时间。

按照延迟时长可将延迟分为以下两种类型:

  • 小于或等于1秒的延迟:由系统延迟计算精度、计算方法、采样时刻、监控时间粒度引起,无问题,无需关注。

  • 大于1秒的延迟:由只读实例规格过小、主实例的TPS过高、主实例的大事务、主实例的DDL语句执行时间较长引起,需要排查处理。

问题原因

小于或等于1秒的延迟

  • 小于1秒延迟出现原因:由监控时间范围设置过长引起,实际并不存在小于1秒的延迟,无需关注。

    如果设置的监控时间范围比较长,就会导致监控的时间粒度比较大。例如,如果监控的时间范围为3小时,默认的监控的时间粒度就会达到30秒级,每个时刻计算得出的数据就是30秒的平均值,就会出现小于1秒的延迟。而实际每个时刻计算出的延迟最小粒度为1秒。

    如果想看到更准确的延迟,可以到RDS控制台的性能趋势页面,将监控时间范围缩小到6分钟以内,可以看到时间粒度为1秒的监控值。详情请参见性能趋势

  • 1秒延迟出现原因:由系统延迟计算精度、计算方法、采样时刻、是否存在跨秒事务引起,实际并不存在1秒的延迟,无需关注。

    • RDS MySQL中延迟的计算精度是秒级的,会忽略“秒”这一位之后的数据。例如,00:00:00.95会按照00:00:00来计算,00:00:01.05会按照00:00:01来计算。如果采集时刻在整秒刚过(例如00:00:01.05),就可能会导致将不满1秒的延迟(例如0.15秒)计算为1秒,如下表中第4行所示:

      事务

      主库提交时间

      备库提交时间

      当前时间(show slave status命令执行的时间)

      秒级精度的延迟

      Trx1

      00:00:00.30

      00:00:00.50

      00:00:00.35

      0(0.35)-0(0.3)=0秒

      00:00:00.45

      0(0.45)-0(0.3)=0秒

      Trx2

      00:00:00.90

      00:00:01.10

      00:00:00.95

      0(0.95)-0(0.9)=0秒

      00:00:01.05

      1(1.05)-0(0.9)=1秒

      由于采集的间隔是1整秒,所以每次采集时刻都在整秒刚过,如果有业务压力、存在跨秒事务,这样每次都可能采集到1秒的延迟。而如果采集的时刻不是在整秒刚过(例如00:00:00.95),就会将延迟计算为0秒,如上表中第3行所示。

大于1秒的延迟

大于1秒的延迟,由以下几种可能的原因引起:

  • 只读实例规格过小

    这类延迟场景经常出现在只读实例规格和主实例规格相差较大,而且只读实例负载较重的情况下。例如,只读实例IOPS过高。只读实例为了和主实例保持同步,采用了MySQL原生的日志复制技术,由一个IO线程和一个SQL线程来完成。IO线程负责将主实例的日志拉取到只读实例,SQL线程负责将这些日志应用到只读实例。这两个线程会消耗只读实例的IO资源,所以当只读实例的IOPS配置不高时,会导致只读实例数据延迟。可以登录RDS控制台,通过监控信息确认IOPS较高。

  • 主实例的TPS(Transaction Per Second)过高

    由于只读实例与主实例之前的同步采用的是单线程同步,若主实例并发多线程写入数据,在主实例TPS过高的情况下容易出现只读实例的数据延迟,可以通过观察只读实例的TPS与主实例的TPS性能数据来判断。

  • 大事务写入

    • 主实例执行一个涉及数据量非常大的update、delete、insert…select、replace…select等事务操作时,会生成大量的日志数据并同步到只读实例。只读实例需要花费与主实例相同的时间来完成该事务,因此会导致只读实例同步延迟。例如,在主实例上执行一个持续80秒的删除操作,只读实例进行相同操作时也需要花费很长时间,于是会出现延迟情况。

    • 虽然目前支持多表并发事务,但对于单表事务,只能单线程来完成复制,因此也会比较慢。

  • 主实例的DDL语句执行时间较长

    • 只读实例和主实例数据同步是串行进行的,如果DDL操作在主实例操作的表过大,执行时间很长,或者执行大量慢查询,则会产生大量的临时表,将导致磁盘容量不足和磁盘IO增加,从而导致同步延迟。常见操作例如create index、repair table、alter table add column等。

    • 只读实例上执行的查询或未完成的事务阻塞了来自主实例的DDL执行。

  • 特殊情况

    • 复制的SQL语句,没有走到合适的索引,而导致大量的全表扫描,逻辑读暴涨。

    • 如果某张表中只有唯一索引,没有主键,且唯一索引为空,slave复制时,会优先执行UK的执行计划,而不是让优化器选择。所以即使where条件是个不错的过滤项,也一定是执行UK的执行计划。

排查方法

当只读实例出现延迟时,小于或等于1秒的延迟无问题,无需处理。可以根据排查方法定位大于1秒延迟的原因:

  • 只读实例规格过小

  • 主实例的TPS(Transaction Per Second)过高

    确认主实例/只读实例的TPS是否正常,TPS相关数据可以通过自治服务的性能趋势页面查看,详情请参见性能趋势

  • 大事务写入

    • 在大事务同步到只读实例导致延迟出现时,登录数据库,执行show slave status \GSQL语句,确认 Seconds_Behind_Master 不断变化,而 Exec_Master_Log_Pos 却保持不变,说明只读实例的SQL线程在执行一个大事务或者DDL操作,系统显示类似如下结果:返回结果

      最后通过show processlist;语句定位具体的线程。

    • 只读实例执行show slave status \G命令,确定是否存在元数据锁。

    • 如果binlog是row模式,大事务会导致binlog文件比较大。可以通过命令show binary logs;查看File_size的数值,如果大于max_binlog_size参数的大小,则一定是产生了大事务。

  • 主实例的DDL语句执行时间较长

    • binlog来不及切割而变得很大,检查只读实例的binlog增长量,从侧面判断是否存在DDL写入。

    • 检查只读实例是否存在无主键表的删除或者更新操作,可以通过在只读实例上执行show engine innodb status \G语句查看,或者执行show open tables;语句后,查看输出结果的in_use列的值为1的表。

    • 查看慢日志信息,确认是否存在optimize、alter、repair和create等DDL操作,详情请参见慢日志分析

  • 特殊情况【Unique Key为NULL的情况】

    1. 通过 sys.schema_index_statistics 视图,定位业务表是否无主键只有唯一索引的字段。

    2. 进一步确认符合条件字段是否为NULL。

解决方案

重要
  • 如果对实例或数据有修改、变更等风险操作,务必注意实例的容灾、容错能力,确保数据安全。

  • 如果对实例(包括但不限于ECS、RDS)等进行配置与数据修改,建议提前创建快照或开启RDS日志备份等功能。

  • 如果在阿里云平台授权或者提交过登录账号、密码等安全信息,建议及时修改。

根据上述排查方法定位的原因选择对应的解决方法:

  • 只读实例规格过小

    建议升级只读实例规格,使只读实例的配置大于或者等于主实例的配置,避免由于只读实例规格较小导致延迟,详情请参见变更配置

  • 主实例的TPS(Transaction Per Second)过高

    如果TPS过高,则需要对业务进行优化或者拆分,保证主实例的TPS不会导致只读实例出现延迟。

  • 大事务写入

    建议将大事务拆分为小事务分别执行。例如,在delete语句中增加where条件子句,限制每次删除的数据量,将一次删除操作拆分为多次数据量较小的删除操作进行。这样只读实例可以迅速地完成事务的执行,不会造成数据的延迟。

  • 主实例的DDL语句执行时间较长

    • 对于DDL直接引起的只读实例延迟,建议在业务低峰期执行这些DDL。可根据业务情况通过以下方法进行解决:

      • 业务保障角度:优先开启自动扩容,或者设置磁盘报警阈值为90%,及时扩容磁盘,详情请参见如何扩容RDS实例

      • SQL优化的角度:开启SQL洞察,定期进行业务SQL语句性能排查,详情请参见SQL洞察和审计

      • 负载角度:通过设置磁盘报警,开启弹性升配或者手动升配进行解决。

    • 对于来自主实例的DDL语句在只读实例上被阻塞的情况:

      1. 在只读实例上执行show processlist;语句,确认SQL线程的状态为“waiting for table metadata lock”。

      2. 使用kill命令终止只读实例上引起阻塞的会话,恢复只读实例和主实例的数据同步,详情请参见解决MDL锁导致无法操作数据库的问题

  • 特殊情况

    可直接对无主键业务表添加显式主键即可。

常见问题

  • Q:为什么我的实例中,部分只读实例有1秒延迟的现象?

    A:每个实例的采集程序、启动时间都不一样,有的实例的采集刻凑巧在刚过整秒的时间点,就会有此现象。其他实例的采集时刻不在刚过整秒的时间点,就不会有这个现象。详情请参见小于或等于1秒的延迟

  • Q:1秒延迟对我的实例有没有影响?

    A:没有影响。1秒延迟并不代表实际存在1秒的延迟。例如,当实际延迟只有0.1秒时,如果采集时间在刚过整秒的时刻,也会采集到1秒的延迟,它是由系统延迟计算精度、计算方法、采样时刻引起的。详情请参见小于或等于1秒的延迟

    建议在配置告警或者代理的读库延迟阈值时,要根据自己的实际需求与配置,并满足:读库延迟阈值>1秒。

  • Q:只读实例页面中显示复制中断,或收到了 Slave_SQL_Running Slave_IO_Running 的报警,应该如何处理?

    A:可以排查以下三个问题:

    • 检查只读实例存储空间是否充足。

      当存储空间不足时,只读实例无法接收到主实例的Binlog。

      说明

      可以在只读实例基本信息页面的使用量统计区域,查看存储空间使用情况。

    • 检查复制延迟。

      如果复制延迟在5分钟内连续大于5秒,表示只读实例延迟过高,会产生复制延迟的报警。导致复制延迟的原因可能是主库写入过于频繁与实例性能不匹配、长期存在大事务等。

      说明

      可以在只读实例基本信息页面左侧单击监控与报警,在标准监控页签,查看节点复制延迟(second)。

    • 检查慢日志。

      慢日志非常消耗实例性能,可能会增加复制延迟,对复制产生较大影响。

      说明

      可以在只读实例基本信息页面,通过以下两种方式查看慢日志详情:

      • 在左侧单击日志管理,在慢日志明细页签查看。

      • 在左侧选择自治服务>慢SQL,在页面中查看。

    若非上述问题产生的复制中断,则不需要处理,系统会自动巡检,修复产生复制中断的实例。

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