一、背景
公司数据中心从托管机房迁移到阿里云，需要对MySQL迁移（Replication）后的数据一致性进行校验，但又不能对生产环境使用造成影响，pt-table-checksum成为了绝佳也是唯一的检查工具。所以就利用pt-table-checksum工作来检查主从的一致性，以及通过pt-table-sync如何修复这些不一致的数据。
pt-table-checksum是Percona-Toolkit的组件之一，用于检测MySQL主、从库的数据是否一致。其原理是在主库执行基于statement的sql语句来生成主库数据块的checksum，把相同的sql语句传递到从库执行，并在从库上计算相同数据块的checksum，最后，比较主从库上相同数据块的checksum值，由此判断主从数据是否一致。检测过程根据唯一索引将表按row切分为块（chunk），以为单位计算，可以避免锁表。检测时会自动判断复制延迟、 master的负载， 超过阀值后会自动将检测暂停，减小对线上服务的影响。
pt-table-checksum默认情况下可以应对绝大部分场景，官方说，即使上千个库、上万亿的行，它依然可以很好的工作，这源自于设计很简单，一次检查一个表，不需要太多的内存和多余的操作；必要时，pt-table-checksum会根据服务器负载动态改变chunk大小，减少从库的延迟。
为了减少对数据库的干预，pt-table-checksum还会自动侦测并连接到从库，当然如果失败，可以指定–recursion-method选项来告诉从库在哪里。它的易用性还体现在，复制若有延迟，在从库checksum会暂停直到赶上主库的计算时间点（也通过选项–设定一个可容忍的延迟最大值，超过这个值也认为不一致）。
二、percona-toolkit工具安装
1）软件下载：https://www.percona.com/downloads/percona-toolkit
2）安装该工具依赖的软件包
$ yum install perl-IO-Socket-SSL perl-DBD-MySQL perl-Time-HiRes perl-TermReadKey perl-IO-Socket-SSL -y
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$ yum install perl-IO-Socket-SSL perl-DBD-MySQL perl-Time-HiRes perl-TermReadKey perl-IO-Socket-SSL -y |
3）软件安装
$ yum localinstall percona-toolkit-2.2.18-1.noarch.rpm
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$ yum localinstall percona-toolkit-2.2.18-1.noarch.rpm |
三、pt-table-checksum工具使用
使用方法：
$ pt-table-checksum [OPTIONS] [DSN]
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$ pt-table-checksum [OPTIONS] [DSN] |
pt-table-checksum在主（master）上通过执行校验的查询对复制的一致性进行检查，对比主从的校验值，从而产生结果。DSN指向的是主的地址，该工具的退出状态不为零，如果发现有任何差别，或者如果出现任何警告或错误，更多信息请查看官方资料。
下面通过实际的例子来解释该工具如何使用：
主库（3306）和从库（3307）目前主从复制正常运行。
主库（3306）
mysql> create database test; mysql> CREATE TABLE `tt` ( `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT, `count` int(11) DEFAULT NULL, PRIMARY KEY (`id`) ) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=4 DEFAULT CHARSET=utf8mb4; mysql> insert into test.tt values(1,1); mysql> insert into test.tt values(2,2); mysql> insert into test.tt values(3,3);
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mysql> create database test; mysql> CREATE TABLE `tt` ( `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT, `count` int(11) DEFAULT NULL, PRIMARY KEY (`id`) ) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=4 DEFAULT CHARSET=utf8mb4;
mysql> insert into test.tt values(1,1); mysql> insert into test.tt values(2,2); mysql> insert into test.tt values(3,3); |
从库（3307）
mysql> select * from test.tt; +----+-------+ | id | count | +----+-------+ | 1 | 1 | | 2 | 2 | | 3 | 3 | +----+-------+ 3 rows in set (0.00 sec)
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mysql> select * from test.tt; +----+-------+ | id | count | +----+-------+ | 1 | 1 | | 2 | 2 | | 3 | 3 | +----+-------+ 3 rows in set (0.00 sec) |
备库已经自动复制了主库的信息，那么为了模拟数据不一致性，我们可以往主库插入几条数据。
mysql> insert into test.tt values(4,4); Query OK, 1 row affected (0.00 sec) mysql> insert into test.tt values(5,5); Query OK, 1 row affected (0.00 sec)
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mysql> insert into test.tt values(4,4); Query OK, 1 row affected (0.00 sec)
mysql> insert into test.tt values(5,5); Query OK, 1 row affected (0.00 sec) |
很明显主从数据不一致，那么我们使用工具来检测。在检测之前需要有一个前提条件，如下：
1、运行之前需要从库的同步IO和SQL进程是YES状态，因为从库要同步主库的check信息。
2、运行时只能指定一个host，必须为主库的IP。
3、在检查时会向表加S锁。
4、在两个库上都创建一个相同的用户和密码（为了方便后面的pt-table-checksum运行）。
mysql> GRANT all ON *.* TO 'root'@'%' IDENTIFIED BY '123456'; Query OK, 0 rows affected (0.00 sec) mysql> flush privileges; Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
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mysql> GRANT all ON *.* TO 'root'@'%' IDENTIFIED BY '123456'; Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
mysql> flush privileges; Query OK, 0 rows affected (0.00 sec) |
下面开始在主库上运行pt-table-checksum工具。
$ pt-table-checksum --nocheck-replication-filters --no-check-binlog-format --replicate=test.checksums --databases=test --tables=tt h=10.0.60.143,u=root,p='123456',P=3306 Diffs cannot be detected because no slaves were found. Please read the --recursion-method documentation for information.
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$ pt-table-checksum --nocheck-replication-filters --no-check-binlog-format --replicate=test.checksums --databases=test --tables=tt h=10.0.60.143,u=root,p='123456',P=3306 Diffs cannot be detected because no slaves were found. Please read the --recursion-method documentation for information. |
参数的意思：
--nocheck-replication-filters #不检查复制过滤器，建议启用。后面可以用--databases来指定需要检查的数据库； --no-check-binlog-format #不检查复制的binlog模式，要是binlog模式是ROW，则会报错； --replicate-check-only #只显示不同步的信息； --replicate=test.checksums #把checksum的信息写入到指定表中,建议直接写到被检查的数据库当中； --databases=test #指定需要被检查的数据库，多个则用逗号隔开； --tables=tt #指定需要被检查的表，多个用逗号隔开； --socket= #可指定Master的socket； h=127.0.0.1 #Master的地址； u=root #用户名（Master和Slave可共用）； p=123456 #密码（Master和Slave可共用）； P=3306 #Master的端口；
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--nocheck-replication-filters #不检查复制过滤器，建议启用。后面可以用--databases来指定需要检查的数据库； --no-check-binlog-format #不检查复制的binlog模式，要是binlog模式是ROW，则会报错； --replicate-check-only #只显示不同步的信息； --replicate=test.checksums #把checksum的信息写入到指定表中,建议直接写到被检查的数据库当中； --databases=test #指定需要被检查的数据库，多个则用逗号隔开； --tables=tt #指定需要被检查的表，多个用逗号隔开； --socket= #可指定Master的socket； h=127.0.0.1 #Master的地址； u=root #用户名（Master和Slave可共用）； p=123456 #密码（Master和Slave可共用）； P=3306 #Master的端口； |
上面出现了报错信息：Diffs cannot be detected because no slaves were found. Please read the –recursion-method documentation for information.
提示信息很清楚，因为找不到从，所以执行失败。我们需要用参数–recursion-method指定模式解决，关于–recursion-method参数的设置有：
METHOD USES =========== ============================================= processlist SHOW PROCESSLIST hosts SHOW SLAVE HOSTS cluster SHOW STATUS LIKE 'wsrep\_incoming\_addresses' dsn=DSN DSNs from a table none Do not find slaves
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METHOD USES =========== ============================================= processlist SHOW PROCESSLIST hosts SHOW SLAVE HOSTS cluster SHOW STATUS LIKE 'wsrep\_incoming\_addresses' dsn=DSN DSNs from a table none Do not find slaves |
默认是通过show processlist找到slave host的值。还有一种方法是通过show slave hosts；找到slave host的值，前提是从库配置文件里面已经配置自己的地址和端口：
$ grep 'report' /etc/my.cnf report_host = 10.0.60.143 report_port = 3307
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$ grep 'report' /etc/my.cnf report_host = 10.0.60.143 report_port = 3307 |
mysql> show slave hosts; +-----------+-------------+------+-----------+--------------------------------------+ | Server_id | Host | Port | Master_id | Slave_UUID | +-----------+-------------+------+-----------+--------------------------------------+ | 20 | 10.0.60.143 | 3307 | 10 | 47af3f9d-af94-11e6-8b5b-001dd8b71e2b | +-----------+-------------+------+-----------+--------------------------------------+ 1 row in set (0.00 sec)
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mysql> show slave hosts; +-----------+-------------+------+-----------+--------------------------------------+ | Server_id | Host | Port | Master_id | Slave_UUID | +-----------+-------------+------+-----------+--------------------------------------+ | 20 | 10.0.60.143 | 3307 | 10 | 47af3f9d-af94-11e6-8b5b-001dd8b71e2b | +-----------+-------------+------+-----------+--------------------------------------+ 1 row in set (0.00 sec) |
所以找不到从服务器时，在从库配置文件添加：
report_host=slave_ip
report_port=slave_port
现在我们再来检测数据一致性，我这里使用hosts方式找到从库：
$ pt-table-checksum --nocheck-replication-filters --no-check-binlog-format --replicate=test.checksums --databases=test --tables=tt h=10.0.60.143,u=root,p='123456',P=3306 --recursion-method=hosts TS ERRORS DIFFS ROWS CHUNKS SKIPPED TIME TABLE 11-22T11:58:01 0 1 3 1 0 0.092 test.tt
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$ pt-table-checksum --nocheck-replication-filters --no-check-binlog-format --replicate=test.checksums --databases=test --tables=tt h=10.0.60.143,u=root,p='123456',P=3306 --recursion-method=hosts TS ERRORS DIFFS ROWS CHUNKS SKIPPED TIME TABLE 11-22T11:58:01 0 1 3 1 0 0.092 test.tt |
TS：完成检查的时间。
ERRORS：检查时候发生错误和警告的数量。
DIFFS：0表示一致，1表示不一致，当指定–no-replicate-check时，会一直为0；当指定–replicate-check-only会显示不同的信息。
ROWS：表的行数。
CHUNKS：被划分到表中的块的数目。
SKIPPED：由于错误或警告或过大，则跳过块的数目。
TIME：执行的时间。
TABLE：被检查的表名。
好了，命令以及常用参数都介绍了，一起解释下上面执行的效果：
通过DIFFS是1就可以看出主从的表数据不一致。怎么不一致呢？ 通过指定–replicate=test.checksums参数，就说明把检查信息都写到了checksums表中。
进入SLAVE相应的库中查看checksums表的信息：
mysql> select * from test.checksums\G *************************** 1. row *************************** db: test tbl: tt chunk: 1 chunk_time: 0.005582 chunk_index: NULL lower_boundary: NULL upper_boundary: NULL this_crc: 699fed16 this_cnt: 3 master_crc: 699fed16 master_cnt: 3 ts: 2016-11-22 13:25:16 1 row in set (0.00 sec)
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mysql> select * from test.checksums\G *************************** 1. row *************************** db: test tbl: tt chunk: 1 chunk_time: 0.005582 chunk_index: NULL lower_boundary: NULL upper_boundary: NULL this_crc: 699fed16 this_cnt: 3 master_crc: 699fed16 master_cnt: 3 ts: 2016-11-22 13:25:16 1 row in set (0.00 sec) |
通过上面找到了这些不一致的数据表，如何同步数据呢？即如何修复MySQL主从不一致的数据，让他们保持一致性呢？利用另外一个工具pt-table-sync。
四、pt-table-sync工具使用
使用方法：
$ pt-table-sync [OPTIONS] DSN [DSN]
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$ pt-table-sync [OPTIONS] DSN [DSN] |
pt-table-sync高效的同步MySQL表之间的数据，他可以做单向和双向同步的表数据。他可以同步单个表，也可以同步整个库。它不同步表结构、索引、或任何其他模式对象。所以在修复一致性之前需要保证他们表存在。需要注意的是这个命令需要在Slave从库执行。
接着上面的复制情况，主和从的tt表数据不一致，需要修复。我们连接从库开始执行pt-table-sync，使用print参数，他会在屏幕显示修复的SQL语句。然后可以手工确认并执行。
$ pt-table-sync --sync-to-master h=10.0.60.143,u=root,p='123456',P=3307 --print
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$ pt-table-sync --sync-to-master h=10.0.60.143,u=root,p='123456',P=3307 --print |
参数的意义：
--replicate= #指定通过pt-table-checksum得到的表，这2个工具差不多都会一直用。 --databases= #指定执行同步的数据库，多个用逗号隔开。 --tables= #指定执行同步的表，多个用逗号隔开。 --sync-to-master #指定一个DSN，即从的IP、端口、用户、密码等，他会通过show processlist或show slave status去自动的找主。 h=10.0.60.143 #Slave服务器地址。 u=root #帐号。 p=123456 #密码。 P=3307 #端口。 --print #打印SQL语句,但不执行命令。 --execute #执行命令。
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--replicate= #指定通过pt-table-checksum得到的表，这2个工具差不多都会一直用。 --databases= #指定执行同步的数据库，多个用逗号隔开。 --tables= #指定执行同步的表，多个用逗号隔开。 --sync-to-master #指定一个DSN，即从的IP、端口、用户、密码等，他会通过show processlist或show slave status去自动的找主。 h=10.0.60.143 #Slave服务器地址。 u=root #帐号。 p=123456 #密码。 P=3307 #端口。 --print #打印SQL语句,但不执行命令。 --execute #执行命令。 |
也可以通过这个命令自动执行，不过这样会修改从库的数据，感觉不是太安全。
$ pt-table-sync --sync-to-master h=10.0.60.143,u=root,p='123456',P=3307 --execute
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$ pt-table-sync --sync-to-master h=10.0.60.143,u=root,p='123456',P=3307 --execute |
此时应该已经修复了从库的数据，然后检查主从数据的一致性验证一下：
$ pt-table-checksum --nocheck-replication-filters --no-check-binlog-format --replicate=test.checksums --databases=test --tables=tt h=10.0.60.143,u=root,p=123456,P=3306 --recursion-method=hosts TS ERRORS DIFFS ROWS CHUNKS SKIPPED TIME TABLE 04-13T16:27:28 0 0 3 1 0 0.097 test.tt
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$ pt-table-checksum --nocheck-replication-filters --no-check-binlog-format --replicate=test.checksums --databases=test --tables=tt h=10.0.60.143,u=root,p=123456,P=3306 --recursion-method=hosts TS ERRORS DIFFS ROWS CHUNKS SKIPPED TIME TABLE 04-13T16:27:28 0 0 3 1 0 0.097 test.tt |
主库（3306）：
mysql> select * from test.tt; +----+-------+ | id | count | +----+-------+ | 1 | 1 | | 2 | 2 | | 3 | 3 | +----+-------+ 3 rows in set (0.00 sec)
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mysql> select * from test.tt; +----+-------+ | id | count | +----+-------+ | 1 | 1 | | 2 | 2 | | 3 | 3 | +----+-------+ 3 rows in set (0.00 sec) |
从库（3307）：
mysql> select * from test.tt; +----+-------+ | id | count | +----+-------+ | 1 | 1 | | 2 | 2 | | 3 | 3 | +----+-------+ 3 rows in set (0.00 sec)
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mysql> select * from test.tt; +----+-------+ | id | count | +----+-------+ | 1 | 1 | | 2 | 2 | | 3 | 3 | +----+-------+ 3 rows in set (0.00 sec) |
OK，数据已经保持一致了。不过建议还是用–print打印出来的好，这样就可以知道那些数据有问题，可以人为的干预下。不然直接执行了，出现问题之后更不好处理。总之还是在处理之前做好数据的备份工作。
注意：要是表中没有唯一索引或则主键则会报错：
Can't make changes on the master because no unique index exists at /usr/local/bin/pt-table-sync line 10591.
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Can't make changes on the master because no unique index exists at /usr/local/bin/pt-table-sync line 10591. |
五、基本工作原理
5.1 pt-table-checksum工作原理
Step1: 在Master主库执行pt-table-checksum命令。首先对比主库和的从库的表结构进行检查，如果结构不一致则报错，停止修复。
Step2: 如果一行一行去比较，效率会很低，所以pt-table-checksum会根据表的索引，将表分成一个一个的chunk，每个chunk默认1000行，这个值可以根据服务器性能进行调整。
Step3: 将每个chunk中的每一行的所有列都转化为字符串，并用concat_ws()函数将所有列拼接起来的到一个大的”总字符串“，之后我们用BIT_XOR()聚合函数将每个chunk的所有行的”总字符串“进行组合拼接，之后计算出整个chunk的crc32校验核（checksum值）。
Step4: 在从库上执行Step3同样的操作，计算出从库表各个chunk的checksum值。
Step5: 将主库中表的各个chunk块的checkum值和从库表的各个chunk块checksum值都存储在replicate参数指定的checksum结果表中。（都在从库中）
Step6: 检测完毕，我们去检查从库的replicate参数指定的checksum结果表就可以了。master_src列和master_cnt列代表主库，this_src列和this_cnt列代表从库。
注意：Step3在计算checksum时候，为了保证一致性，需要在语句中加入for update锁住具体chunk中的行，会有阻塞产生。如果是MyISAM这类不支持事务的表，则会锁表。
主要函数：使用concat_ws函数将数据合并为一行，然后使用crc32函数生成校验码，最后将其插入到指定的checksums表中。
mysql> select concat_ws(',',id,count) from tt; +-------------------------+ | concat_ws(',',id,count) | +-------------------------+ | 1,1 | | 2,2 | | 3,3 | +-------------------------+ 3 rows in set (0.00 sec) mysql> select crc32(concat_ws(',',id,count)) from test.tt; +--------------------------------+ | crc32(concat_ws(',',id,count)) | +--------------------------------+ | 2986818849 | | 692638402 | | 1603111011 | +--------------------------------+ 3 rows in set (0.00 sec)
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mysql> select concat_ws(',',id,count) from tt; +-------------------------+ | concat_ws(',',id,count) | +-------------------------+ | 1,1 | | 2,2 | | 3,3 | +-------------------------+ 3 rows in set (0.00 sec)
mysql> select crc32(concat_ws(',',id,count)) from test.tt; +--------------------------------+ | crc32(concat_ws(',',id,count)) | +--------------------------------+ | 2986818849 | | 692638402 | | 1603111011 | +--------------------------------+ 3 rows in set (0.00 sec) |
5.2 pt-table-sync工作原理
Step1: 首先，定位到每个database中的每个表中的每一个chunk，发现有不一致的chunk后，查询主库的show master status。之后在从库执行select master_pos_wait(‘主库当前binglog日志名’,’主库当前binlog日志位置’);该步骤的目的主要是阻塞从库，使其达到主库的二进制日志位置，从而主从同步。
Step2: 过滤不一致chunk中的每一行，依然采用checksum来比较其是否不一致。检测到不一致后进行记录。
Step3: 将不一致的行，在主库转化为replace into语句（此语句会将主键不存在数据插入到表中，主键重复的进行update），通过binlog传播到从库，并在从库执行。
Step4: 如此往复，将所有的数据库、表和每个chunk的每一行进行修复。
另外，有一些注意事项：
1）pt-table-checksum工具检查的表可以没有主键或者唯一索引。
2）pt-table-sync工具修复表的时候，表必须有主键或者唯一索引。
3）两个工具在运行的过程中，都会产生对于chunk行块的写锁和一定的负载。所以大家尽量采用脚本的方式在业务低峰期进行。（MyISAM引擎需要锁住全表）
<参考>
https://yq.aliyun.com/articles/280417?spm=a2c4e.11153959.0.0.37da147cWHTxoH
https://www.percona.com/doc/percona-toolkit/LATEST/pt-table-checksum.html
https://www.percona.com/doc/percona-toolkit/LATEST/pt-table-sync.html