原文：http://mysql.taobao.org/monthly/2018/12/04/
MySQL的事務處理—兩階段事務提交2PC
MySQL數據庫的INNODB是一款支持OLTP的存儲引擎，爲支持MySQL的高可用，支持跨機搭建高可用數據庫集羣，MySQL採用了一種簡單有效的機制-基於binlog的複製，binlog是binary log的簡稱，實際上它是一種邏輯日誌，相對InnoDB引擎的物理日誌，它的數據量更小，格式也更簡單，更易於跨機複製，尤其是對於網絡環境不是很好的情況下，更具有天然的優勢。 那麼MySQL是如何協調InnoDB引擎與Binlog日誌之間的關係呢？MySQL採用了兩階段事務提交(Two-Phase Commit Protocol)協議，當操作完成後，首先Prepare事務，在binlog中實際上只是fake一下，不作任何事情，而是innodb層需要將prepare寫入redolog中；然後執行commit事務，首先在binlog文件中寫入這些操作的binlog日誌，完成後再在Innodb的redolog中寫入commit日誌。
注意在寫binlog日誌時，有個參數sync_binlog來控制何時將binlog fsync到磁盤。
- 參數爲0時，並不是立即fsync文件到磁盤，而是依賴於操作系統的fsync機制；
- 參數爲1時，立即fsync文件到磁盤；
- 參數大於1時，則達到指定提交次數後，統一fsync到磁盤。 因此只有當sync_binlog參數爲1時，纔是最安全的，當其不爲1時，都存在binlog未fsync到磁盤的風險，若此時發生斷電等故障，就有可能出現此事務並未刷出到磁盤，從而故障恢復時將此事務回滾的情況。
基於binlog的事務恢復流程
瞭解了MySQL關於Innodb與Binlog的兩階段提交機制後，就可以更深入去探究MySQL在故障恢復時的處理過程。
在MySQL啓動時，首先會初始化存儲引擎，如本例中的InnoDB引擎，然後InnoDB引擎層會讀取redolog進行InnoDB層的故障恢復，回滾未prepared和commit的事務，但對於已經prepared，但未commit的事務，暫時掛起，保存到一個鏈表中，等待後續讀取binlog日誌，然後根據binlog日誌再對這部分prepared的事務進行處理。
接下來，MySQL會讀取最後一個binlog文件。binlog文件通常是以固定的文件名加一組連續的編號來命名的，並且將其記錄到一個binlog索引文件中，因此索引文件中的最後一個binlog文件即是MySQL將要讀取的最後一個binlog文件。
讀取這個binlog文件時，通過文件頭上是否存在標記LOG_EVENT_BINLOG_IN_USE_F，通過這個標記可以知道上次MySQL是正常關閉還是異常關閉，如果是異常關閉，則會進入故障恢復過程。
進入故障恢復過程後，會依次讀取最後一個binlog文件中的所有log event，並將所有已提交事務的binlog日誌中記錄的xid提取出來添加到hash表中，以備後續對前述InnoDB故障恢復後遺留的Prepared事務繼續處理。另外此處還要定位最後一個完整事務的位置，防止在上次系統異常關閉時有部分binlog日誌未刷到磁盤上，即存在寫了一半的binlog事務日誌，這部分寫了一半binlog日誌的事務在MySQL中會按事務未提交來處理，後續會將其在存儲引擎層回滾。當此文件中的內容全部讀出之後，一是得到一個已提交事務的列表，另一個是最後一個完整事務的位置。
然後檢查由InnoDB層得到的Prepared事務列表，若Prepared事務在從Binlog中得到的提交事務列表中，則在InnoDB層提交此事務，否則回滾此事務。
最後MySQL將最後一個完整事務位置之後的binlog清除，完成故障恢復全部過程。
基於binlog的兩階段提交對高可用複製解決方案的影響
MySQL最常見的高可用解決方案就是基於binlog複製來完成的，通過將master的binlog複製到slave上，然後在slave上重放，從而達到master與slave上數據一致的效果。
正常情況下，這個方案簡單、易用，基本滿足大部分用戶的高可用需求，但在一些特殊情況下，這個方案還是存在一些不足，可能會導致master與slave存在數據不一致的情況。
如果master與slave之間採用異步模式進行binlog複製，顯然就會存在部分binlog未複製到slave的情況。爲提高可用性，MySQL支持semi-sync模式，也就是當master在提交事務之前，保證binlog已經複製到slave，並且收到slave回覆的ACK後，master再將事務提交。Semi-sync模式的複製機制雖然已經極大提高了可用性，但是在極端情況下還是存在master與slave數據不一致的風險，甚至數據丟失的風險。
考慮一下master出現故障後無法立即恢復的情況，爲保障應用的持續性，需要將slave切換爲master。若在故障發生前，master恰好有事務正準備提交，並且binlog日誌已經刷到磁盤，但在將binlog複製給slave過程中master故障了，備機未收到或只收到部分binlog日誌，若此時slave切換爲master，顯然這些未收到或只收到部分binlog日誌的事務是無法重現的，也就是這部分事務是丟失的。理論上應用層並未得到事務提交的反饋，即使事務不存在也不是什麼問題。問題是若此時用戶查詢這些事務不存在，準備重做這些事務，更糟的事情發生了，新的mater也發生故障了，並且無法立即恢復。萬幸的是原來的master可以恢復工作了，直接作爲master就好了，但問題出現了，用戶已經在重做這些事務了，但這些事務在這個master已經存在了，原因如前述的基於binlog的事務恢復。這就好比之前買東西已經付錢給商家200塊了，結果人家說沒收到，我一查賬戶，也沒少錢，那就再付一次吧，結果杯具了，付了400塊給人家？？？
如上圖所示：若T2的binlog日誌尚未複製到slave時，master故障，原slave切換爲master，而原master重啓恢復後成爲新的slave，如下圖所示：
高可用必殺技–基於RAFT的多副本集羣
基於RAFT協議的多副本架構，每一條數據都會被複制多份，通過多副本來增加系統的可用性，防止單副本失效而導致數據不可用。多副本之間基於RAFT協議來實現數據的一致性，只有數據存在於半數以上副本方可認爲數據有效，而無效的副本數據系統會自動修復，從而確保系統只會提供一個統一的一致性視圖。
阿里雲的MySQL金融版就是基於RAFT的多副本集羣，從根本上徹底解決了多副本集羣故障切換後的數據不一致的問題，從而實現RPO等於0的目標，相比傳統的主備集羣有以下優勢：
- 消除master故障後由於切換master導致的數據不一致；
- 提供更高可用性，提供鏈路冗餘，防止兩節點主備集羣中主備鏈路不穩定導致的主機hang；
- 不低於兩節點主備集羣的性能；
- 節點故障或網絡故障後自動切換master，響應及時；
- 管理透明，用戶無需額外管理及學習成本；
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