本文介紹MGR如何保障數據一致性及安全性。

1. MGR事務一致性

對于MGR這樣的"分布式"系統而言，需要在多個節點間保障事務的一致性，無論各個節點狀態正常，或者個別節點處于故障修復狀態，都要能保證各個節點的事務數據最終一致。所謂的最終一致性是指當所有寫事務請求都停止后，各個節點上的事務數據是一致的。

與MGR數據一致性相關的因素有這幾種：

• 節點發生變化，添加 或 刪除。
• 節點故障修復。
• Primary節點發生切換。

通過選項group_replication_consistency可以設置節點的事務一致性保障等級。這個選項是從MySQL 8.0.14開始引入的，默認值是EVENTUAL，即最終一致性，這也是在8.0.14之前，未引入該選項前MGR的默認事務一致性保障級別。

2. Primary節點切換時如何保障事務一致性

在單主模式中，當Primary節點切換時（無論是手動切換還是因為故障轉移），新的Primary節點有兩種可選方式應對如何處理積壓事務：

1.第一種：不處理積壓事務，立即響應讀寫事務請求。這時，事務可能會讀取到舊數據。

2.第二種：優先處理完積壓事務后再響應讀寫事務請求。這時，新的Primary節點可能需要耗時更久才能響應讀寫事務請求，這取決于積壓事務隊列大小。

在MySQL 8.0.14前，由于不支持設置事務一致性等級，選擇了可用性最大化的方案，即上述的第一種方案。

P.S，多主模式下，由于每個節點都可以響應讀寫事務請求，因此不存在這個問題。

3. 事務數據一致性保障

在MGR中，并不是所有的事件（事務）都是同步的，部分流程是異步的，因此Secondary節點上可能存在數據延遲，也就是說在Secondary上可能讀取到舊事務數據。

從MySQL 8.0.14開始，通過設置選項group_replication_consistency可以控制RO（只讀）、RW（讀寫）事務在讀取或寫入數據前的一致性等級，可以避免讀取到舊數據，或者寫入數據后盡快同步到其他節點，以滿足各種不同應用場景對事務一致性等級的要求。

我們先了解幾個基本概念，事務同步點可分為讀時事務同步以及寫時事務同步，結合MGR的事務機制，更具體的說就是事務執行前（BEFORE）和事務執行后（AFTER）。

接下來，我們一一介紹選項group_replication_consistency都有哪些可選等級。

P.S，每個節點上可以單獨設置不同的事務一致性等級，而且可做session級修改，但是非常不建議這么做。

3.1 EVENTUAL

在這個等級下，RO和RW事務執行前，都不會要求等待積壓事務先行應用完成。

這是默認等級，也是在引入該選項前的行為。這意味著以下幾點：

• RW事務無需等待，而可能先于其他節點進行外部化（將事務廣播到其他節點）。
• RO事務可能讀取到舊數據。
• 在Primary節點切換時，新產生的RW事務有可能會因為沖突而回滾。

3.2 BEFORE_ON_PRIMARY_FAILOVER

當發生Primary節點切換時，在新的Primary上需要先等待把所有來自舊Primary節點的積壓事務應用完畢，之后才能正式完成切換，轉成ONLINE狀態，成為新的Primary節點，繼續響應新的事務請求。

這么做可以保證在發生故障轉移時，客戶端不會查到舊數據，保證了數據一致性，不過客戶端上也可能會產生延遲等待。

3.3 BEFORE

RW事務在應用之前，RO事務在執行之前，都要先等待前面堆積的事務完成。

這可以保證RO事務總能讀取到最新事務，但對于RW事務而言，只是等待堆積事務應用完成，但并不要求其他節點上也完成該事務。

3.4 AFTER

它比BEFORE更近一步，要求RW事務在其他節點上也要等待應用完畢。這樣一來，后續的事務在任何節點上就都能獲取最新事務數據。

事實上，要慎用該級別及更高以上級別，可能會引發其他問題，可參考這個文章：技術分享 | 為什么MGR一致性模式不推薦AFTER

3.5 BEFORE_AND_AFTER

一致性級別要求最高，對RO和RW事務都要求同步事務數據。也就是說，RW事務在應用之前，要先等待前面堆積的事務完成，并且還需要等待它的事務變更在其他所有節點上也都應用；RO事務在執行之前，也要先等待前面堆積的事務完成。

4. 一致性級別選擇建議

對于絕大多數場景，使用默認的 EVENTUAL 等級就足夠了；尤其是在使用單主模式時，如果需要實時讀取事務數據，只需向Primary節點發起請求即可。

進一步，如果擔心Primary節點切換時會讀取到舊事務數據，可以提高到BEFORE_ON_PRIMARY_FAILOVER級別。

更進一步，如果希望在Secondary節點也能及時讀取到最新事務數據，以此提高讀擴展能力，可以提高到BEFORE級別。

更高的一致性級別就不再建議使用了，潛在的風險以及bug比較多。

P.S，各個節點的一致性級別最好都設置成一樣，并且在運行過程中也不要修改其session級選項值，避免造成不可預料的影響。

小結

本文介紹了MGR中幾個不同的數據一致性保障等級，以及應該選擇何種等級的建議。

參考資料、文檔：

MySQL 8.0 Reference Manual(?https://dev.mysql.com/doc/refman/8.0/en/group-replication.html)。

數據庫內核開發 - 溫正湖(?https://www.zhihu.com/column/c_206071340)。

Group Replication原理 - 宋利兵(https://mp.weixin.qq.com/s/1iO-KISAU1HLSzEVLrxG9g)?。