系统高可用/容灾，是每个系统运维人员非常关心的一个话题。只有高可用做好，才从容的应对区域性系统灾难故障。而数据才是需要保护的核心。
那基于AWS云平台的数据库，我们能做哪些高可用的架构设计呢？
目前中国区，有北京和宁夏两个独立的Region。关于RDS，不仅能做到Multi-AZ的设置，同时AWS还支持RDS的跨Region主从同步。
今天，我们就讨论基于Mysql的高可用/容灾架构的性能测试。
1. 创建Replica Slave
2. 这里我们可以选择将Replica slave创建到“北京region”或者“宁夏region”。
3. 由于北京和宁夏的距离因素，大家都会关心北京Master和宁夏Replica的同步，会不会因为网络延时，而导致lag较大？
今天我就进行测试，看看网络延迟，会对主从同步有多大影响。
（注： 北京region和宁夏region是没有直接连通的，也就是说，客户的EC2或者其他服务的跨Region数据同步，都只能通过公网，或者自己准备的专线方式传输数据。但是AWS内部，会为RDS的主从同步，以及S3 的 Cross Region Replication功能提供专用的线路，并且针对每个account提供一定的带宽）
测试环境准备，
<1. EC2 m4.xlarge （4CPU 16G） <2. RDS db.r4.xlarge （4CPU 16G ） Mysql版本5.7.12 <3. 创建两个replica，一个在宁夏，一个在北京，主要是为了比较同步情况，确认和区分网络因素的差异 <4. Mysql创建20个表，每个表1000W行数据，数据量在40G左右 <5. 主库使用sysbench进行压力测试 ,sysbench使用方法参考： https://blog.51cto.com/hsbxxl/2068181 <6. 主库的参数修改 binlog_format=row <7. 从库的下面参数设置，利用5.7的relay work的并发性能 slave_parallel_workers=50
4. sysbench脚本
通过定时任务，执行sysbench脚本，每5分钟执行一次 # crontab -l */5 * * * * /root/test.sh 每次执行150s，50个session并发读写20个表，每个表1000W行数据 # cat test.sh date >> sync.log sysbench /usr/share/sysbench/tests/include/oltp_legacy/oltp.lua \ --mysql-host=bjs.cbchwkqr6lfg.rds.cn-north-1.amazonaws.com.cn --mysql-port=3306 \ --mysql-user=admin --mysql-password=admin123 --mysql-db=testdb2 --oltp-tables-count=20 \ --oltp-table-size=10000000 --report-interval=10 --rand-init=on --max-requests=0 \ --oltp-read-only=off --time=150 --threads=50 \ run >> sync.log
5. 在主库上，sysbench测试数据输出如下，可以根据输出，确定主库的读写数据，进行参考：
[ 10s ] thds: 50 tps: 1072.24 qps: 21505.53 (r/w/o: 15060.08/4296.37/2149.08) lat (ms,95%): 89.16 err/s: 0.00 reconn/s: 0.00 [ 20s ] thds: 50 tps: 759.83 qps: 15195.04 (r/w/o: 10640.78/3034.21/1520.05) lat (ms,95%): 215.44 err/s: 0.00 reconn/s: 0.00 [ 30s ] thds: 50 tps: 631.10 qps: 12645.47 (r/w/o: 8853.55/2529.71/1262.21) lat (ms,95%): 262.64 err/s: 0.00 reconn/s: 0.00 ...... [ 130s ] thds: 50 tps: 765.94 qps: 15295.77 (r/w/o: 10701.91/3062.27/1531.59) lat (ms,95%): 125.52 err/s: 0.00 reconn/s: 0.00 [ 140s ] thds: 50 tps: 690.08 qps: 13776.96 (r/w/o: 9636.39/2761.41/1379.16) lat (ms,95%): 150.29 err/s: 0.00 reconn/s: 0.00 [ 150s ] thds: 50 tps: 749.51 qps: 15033.64 (r/w/o: 10532.97/3000.45/1500.22) lat (ms,95%): 147.61 err/s: 0.00 reconn/s: 0.00 SQL statistics: queries performed: read: 1458030 write: 416580 other: 208290 total: 2082900 transactions: 104145 (689.50 per sec.) queries: 2082900 (13790.04 per sec.) ignored errors: 0 (0.00 per sec.) reconnects: 0 (0.00 per sec.) General statistics: total time: 151.0422s total number of events: 104145 Latency (ms): min: 8.92 avg: 72.39 max: 7270.55 95th percentile: 167.44 sum: 7538949.20 Threads fairness: events (avg/stddev): 2082.9000/18.44 execution time (avg/stddev): 150.7790/0.44
现在我们一起看一下，在北京和宁夏的两个replica的同步情况
6. 指标Replica Lag (Milliseconds)
可以看到，北京和宁夏的replica的同步性能基本是一致的，在每个150s的写周期，都会有lag的上升，基本延迟在40～50s左右。这说明，网络不是瓶颈，因为北京的replica和Master在同一个AZ的同一个subnet。
北京
宁夏
7. 根据上图结果可以分析，主从的延迟，在Mysql自身replay的过程没有跟上导致的延迟。
那么，我将两个replica的RDS机型升级到 8CPU 32G，进行测试，并比较结果。
可以看到，升级机型，还是有帮助的，lag明显下降不少，将延迟维持在20～30S
北京
宁夏
也保持和北京相同的lag，更说明了，网络不是同步的瓶颈。Mysql自身replay log，是一个性能瓶颈。
8. 再观察CPU的使用率
由于两个replica只有同步数据的负载，所以可以看到，同步数据的性能消耗，只有15%
后面的曲线是在我升级到8CPU 32G之后，只有7.5%的负载。说明硬件资源是足够的，但是Mysql自身的原因导致同步lag。
北京
宁夏
9. Write IOPS
稳定在4000左右，我实际分配的IOPS是6000，所以磁盘也不是瓶颈。另外，主库能完成读写操作，理论上从库只有写操作，负载更低。物理硬件资源不会是限制。
北京
宁夏
10. 主库的性能指标,可以看到，同样的配置，主库的资源还是够用的。能满足读和写的需求。
CPU性能指标
11. Write IOPS性能指标
12. Read IOPS性能指标
13. Write throughput性能指标
14. 既然数据库主机资源，和网络不是瓶颈。那么Mysql自身的问题，就需要我们去逐步调整了。
接下来，针对mysql的参数进行调整优化。
说是优化，是尽量降低备库相关参数的影响，将IO相关的参数基本全部关闭，去跟随OS层面的机制进行落盘。
实际上，replica的数据安全性要求相对主库要小很多，所以，在从库同步速度较慢的时候，结合实际情况，调整下面参数，会有显著的效果。
innodb_flush_log_at_trx_commit=0 innodb_flush_neighbors=0 innodb_flush_sync=0 sync_binlog=0 sync_relay_log=0 slave_parallel_workers=50 master-info-repository = TABLE relay-log-info-repository = TABLE
15. 调优之后的结果
宁夏
在调整完参数之后，效果立竿见影，从40s的延迟，降低到 5s左右
16. 再观察一下北京区的replica（未调整Mysql参数）
依然还是维持之前的lag，保持在50s的延迟情况。
北京
17. 最后再调整一个参数，让worker并行.默认情况下，这个参数是database，也就是只有在多个database被修改的情况下，worker才会并行工作。而实际情况下，大部分客户都是一个database（schema）多个tables的情况。所以，将参数修改成LOGICAL_CLOCK，才能起到并行的作用。
slave_parallel_type＝LOGICAL_CLOCK
当worker并行之后，已经能够将主从延迟降低到2S以内了，基本能满足绝大部分业务场景了。
18. 测试总结
基于以下条件
硬件：4CPU 16G内存 6000IOPS磁盘
50个并发，每秒700个TPS，1.5W个QPS，1W个写，的情况下。
北京到宁夏的Mysql主从，能控制在10S以内的延迟。
如果对于replica的数据安全性要求比较高，即不调整Mysql落盘的参数情况下，延迟在40～50s范围。
根据实际情况，大家可以通过调整mysql参数，加大replica机型的方式，来获取更好的同步性能。
Mysql作为一个开源RDBMS，虽然在Oracle的技术支持下，有了很大的进步。但是replica的种种性能，和Oracle的Dataguard的同步相比，还是有很大的差距。
后续我会继续研究，如何能让Mysql同步的更快。
19. 关于Mysql主从同步的调优：
<1. MySQL数据库主从同步延迟原理。
答：谈到MySQL数据库主从同步延迟原理，得从mysql的数据库主从复制原理说起，mysql的主从复制都是单线程的操作，主库对所有DDL和 DML产生binlog，binlog是顺序写，所以效率很高，slave的Slave_IO_Running线程到主库取日志，效率很比较高，下一步， 问题来了，slave的Slave_SQL_Running线程将主库的DDL和DML操作在slave实施。DML和DDL的IO操作是随即的，不是顺 序的，成本高很多，还可能可slave上的其他查询产生lock争用，由于Slave_SQL_Running也是单线程的，所以一个DDL卡主了，需要 执行10分钟，那么所有之后的DDL会等待这个DDL执行完才会继续执行，这就导致了延时。有朋友会问：“主库上那个相同的DDL也需要执行10分，为什 么slave会延时？”，答案是master可以并发，Slave_SQL_Running线程却不可以。
<2. MySQL数据库主从同步延迟是怎么产生的。
答：当主库的TPS并发较高时，产生的DDL数量超过slave一个sql线程所能承受的范围，那么延时就产生了，当然还有就是可能与slave的大型query语句产生了锁等待。
<3. MySQL数据库主从同步延迟解决方案
答：最简单的减少slave同步延时的方案就是在架构上做优化，尽量让主库的DDL快速执行。还有就是主库是写，对数据安全性较高，比如 sync_binlog=1，innodb_flush_log_at_trx_commit = 1 之类的设置，而slave则不需要这么高的数据安全，完全可以讲sync_binlog设置为0或者关闭binlog，innodb_flushlog也 可以设置为0来提高sql的执行效率。另外就是使用比主库更好的硬件设备作为slave。
参考文档：
https://www.cnblogs.com/cnmenglang/p/6393769.html
https://dev.mysql.com/doc/refman/5.7/en/replication-options-slave.html