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- [Replication](#replication)
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- [Configuration Replication](#configuration-replication)
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- [binary log file position based replication configuration overview](#binary-log-file-position-based-replication-configuration-overview)
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- [Replication with Global Transaction Identifiers](#replication-with-global-transaction-identifiers)
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- [GTID Format and Storage](#gtid-format-and-storage)
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- [GTID Sets](#gtid-sets)
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- [msyql.gtid\_executed](#msyqlgtid_executed)
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- [mysql.gtid\_executed table compression](#mysqlgtid_executed-table-compression)
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- [GTID生命周期](#gtid生命周期)
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- [What changes are assign a GTID](#what-changes-are-assign-a-gtid)
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- [Replication Implementation](#replication-implementation)
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- [Replication Formats](#replication-formats)
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- [使用statement-based和row-based replication的优缺点对比](#使用statement-based和row-based-replication的优缺点对比)
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- [Advantages of statement-based replication](#advantages-of-statement-based-replication)
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- [Disadvantages of statement-based replication](#disadvantages-of-statement-based-replication)
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- [Advantages of row-based replication](#advantages-of-row-based-replication)
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- [disadvantages of row-based replication](#disadvantages-of-row-based-replication)
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- [Replay Log and Replication Metadata Repositories](#replay-log-and-replication-metadata-repositories)
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- [The Relay Log](#the-relay-log)
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# Replication
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Replication允许数据从一个database server被复制到一个或多个mysql database servers（replicas）。replication默认是异步的；replicas并无需永久连接即可接收来自source的更新。基于configuration，可以针对所有的databases、选定的databases、甚至database中指定的tables进行replicate。
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mysql中replication包含如下优点：
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- 可拓展方案：可以将负载分散到多个replicas，从而提升性能。在该环境中，所有的writes和updates都发生在source server。但是，reads则是可以发生在一个或多个replicas上。通过该模型，能够提升writes的性能（因为source专门用于更新），并可以通过增加replicas的数量来提高read speed
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- data security： 因为replica可以暂停replication过程，故而可以在replica中运行备份服务，而不会破坏对应的source data
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- analytics：实时数据可以在source中生成，而对信息的分析则可以发生在replica，分析过程不会影响source的性能
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- long-distance data distribution：可以replication来对remote site创建一个local copy，而无需对source的永久访问
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在mysql 8.4中，支持不同的replication方式。
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- 传统方式基于从source的binary log中复制事件，并且需要log files和`在source和replica之间进行同步的position`。
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- 新的replication方式基于global transaction identifiers（GTIDs），是事务的，并且不需要和log files、position进行交互，其大大简化了许多通用的replication任务。使用GTIDs的replication保证了source和replica的一致性，所有在source提交的事务都会在replica被应用。
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mysql中的replication支持不同类型的同步。
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- 原始的同步是单向、异步的复制，一个server作为source、其他一个或多个servers作为replicas。
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- NDB Cluster中，支持synchronous replication
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- 在mysql 8.4中，支持了半同步复制，通过半同步复制，在source中执行的提交将会被阻塞，直到至少一个replica收到transaction并对transaction进行log event，且向source发送ack
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- mysql 8.4同样支持delayed replication，使得replica故意落后于source至少指定的时间
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## Configuration Replication
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### binary log file position based replication configuration overview
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在该section中，会描述mysql servers间基于binary log file position的replication方案。（source会将database的writes和updates操作以events的形式写入到binary log中）。根据database记录的变更，binary log中的信息将会以不同的logging format存储。replicas可以被配置，从source的binary log读取events，并且在replica本地的binary log中执行时间。
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每个replica都会接收binary log的完整副本内容，并由replica来决定binary log中哪些statements应当被执行。除非你显式指定，否则binary log中所有的events都会在replica上被执行。如果需要，你可以对replica进行配置，仅处理应用于特定databases、tables的events。
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每个replica都会记录二进制日志的坐标：其已经从source读取并处理的file name和文件中的position。这代表多个replicas可以连接到source，并执行相同binary log的不同部分。由于该过程受replicas控制，故而独立的replicas可以和source建立连接、取消连接，并且不会影响到source的操作。并且，每个replica记录了binary log的当前position，replica可以断开连接、重新连接并重启之前的过程。
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source和每个replica都配置了unique ID（使用`server_id` system variable），除此之外，每个replica必须配置如下信息：
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- source's host name
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- source's log file name
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- position of source's file
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这些可以在replica的mysql session内通过`CHANGE REPLICATION SOURCE TO`语句来管理，并且这些信息存储在replica的connection metadata repository中。
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### Replication with Global Transaction Identifiers
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在该章节中，描述了使用global transaction identifiers（GTIDs）的transaction-based replication。当使用GTIDs时，每个在source上提交的事务都可以被标识和追踪，并可以被任一replica应用。
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在使用GTIDs时，启动新replica或failover to a new source时并不需要参照log files或file position。由于GTIDs时完全transaction-based的，其更容易判断是否source和replicas一致，只要在source中提交的事务全部也都在replica上提交，那么source和replica则是保证一致的。
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在使用GTIDs时，可以选择是statement-based的还是row-based的，推荐使用row-based format。
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GTIDs在source和replica都是持久化的。总是可以通过检测binary log来判断是否source中的任一事务是否在replica上被应用。此外，一旦给定GTID的事务在给定server上被提交，那么后续任一事务如果拥有相同的GTID，其都会被server忽略。因此，在source上被提交的事务可以在replica上应用多次，冗余的应用会被忽略，其可以保证数据的一致性。
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#### GTID Format and Storage
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一个global transation identifier（GTID）是一个唯一标识符，该标识符的创建并和`source上提交的每一个事务`进行关联。GTID不仅在创建其的server上是唯一的，并且在给定replication拓扑的所有servers间是唯一的。
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GTID的分配区分了client trasactions（在source上提交的事务）以及replicated transactions（在replica上reproduced的事务）。当client transaction在source上提交时，如果transaction被写入到binary log中，其会被分配一个新的GTID。client transactions将会被保证单调递增，并且生成的编号之间不会存在间隙。`如果client transaction没有被写入到binary log，那么其在source中并不会被分配GTID`。
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Replicated transaction将会使用`事务被source server分配的GTID`。在replicated transaction开始执行前，GTID就已经存在，并且，即使replicated transaction没有写入到replica的binary log中或是被replica过滤，该GTID也会被持久化。`mysql.gtid_executed` system table将会被用于保存`应用到给定server的所有事务的GTID，但是，已经存储到当前active binary log file的除外`。
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> `active binary log file`中的gtid最终也会被写入到`gtid_executed`表中，但是，对于不同的存储引擎，写入时机可能不同。对于innodb而言，在事务提交时就会写入gtid_executed表，而对于其他存储引擎而言，则会在binary log发生rotation/server shutdown后才会将active binary log中尚未写入的GTIDs写入到`mysql.gtid_executed`表
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GTIDs的auto-skip功能代表一个在source上提交的事务最多只能在replica上应用一次，这有助于保证一致性。一旦拥有给定GTID的事务在给定server上被提交，任何后续执行的事务如果拥有相同的GTID，都会被server忽略。并不会抛出异常，并且事务中的statements都不会被实际执行。
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如果拥有给定GTID的事务在server上已经开始执行，但是尚未提交或回滚，那么任何尝试开启一个`拥有相同GTID事务的操作都会被阻塞`。该server并不会开始执行拥有相同GTID的事务，也不会将控制权交还给client。一旦第一个事务提交或回滚，那么被阻塞的事务就可以开始执行。如果第一次执行被回滚，那么被阻塞事务可以实际执行；如果第一个事务成功提交，那么被阻塞事务并不会被实际执行，而是会被自动跳过。
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GTID的表示形式如下：
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```
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GTID = source_id:transaction_id
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```
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- `source_id`表示了originating server，通常为source的`server_uuid`
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- `transaction_id`则是一个由`transaction在source上提交顺序`决定的序列号。例如，第一个被提交的事务，其transaction_id为1；而第十个被提交的事务，其transaction_id则是为10.
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- 在GTID中，transaction_id部分的值不可能为0
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例如，在UUID为`3E11FA47-71CA-11E1-9E33-C80AA9429562`上的server提交的第23个事务，其GTID为
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```
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3E11FA47-71CA-11E1-9E33-C80AA9429562:23
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```
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在GTID中，序列号的上限值为`2^63 - 1, or 9223372036854775807`(signed 64-bit integer)。如果server运行时超过GTIDs，其将执行`binlog_error_action`指定的行为。当server接近该限制时，会发出一个warning message。
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在mysql 8.4中，也支持tagged GTIDs，一个tagged GTID由三部分组成，通过`:`进行分隔，示例如下所示：
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```
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GTID = source_id:tag:transaction_id
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```
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在该示例中，`source_id`和`transaction_id`的含义和先前相同，`tag`则是一个用户自定义的字符串，用于表示`specific group of transactions`。
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例如，在UUID为`ed102faf-eb00-11eb-8f20-0c5415bfaa1d`的server上第117个提交的tag为`Domain_1`的事务，其GTID为
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```
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ed102faf-eb00-11eb-8f20-0c5415bfaa1d:Domain_1:117
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```
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事务的GTID会展示在`mysqlbinlog`的输出中，用于分辨`performance schema replication status tables`中独立的事务，例如`replication_applier_status_by_worker`表。
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`gtid_next` system variable的值是单个GTID。
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##### GTID Sets
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一个GTID set由`一个或多个GTIDs`或`GTIDs`范围构成。`gtid_executed`或`gtid_purged` system variables存储的就是GTID sets。`START REPLICA`选项`UNTIL SQL_BEFORE_GTIDS`和`UNTIL SQL_AFTER_GTIDS`可令replica在处理事务时，`最多只处理到GTID set中的第一个GTID`或`在处理完GTID set中的最后一个GTID后停止`。内置的`GTID_SUBSET()`和`GTID_SUBTRACT()`函数需要`GTID sets`作为输入。
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在相同server上的GTIDs范围可以按照如下形式来表示：
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```
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3E11FA47-71CA-11E1-9E33-C80AA9429562:1-5
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```
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上述示例表示在uuid为`3E11FA47-71CA-11E1-9E33-C80AA9429562`的server上提交的顺序为`1~5`之间的事务。
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相同server上的多个single GTIDs或ranges of GTIDs可以通过如下形式来表示
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```
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3E11FA47-71CA-11E1-9E33-C80AA9429562:1-3:11:47-49
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```
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GTID set可以包含任意`single GTIDs`和`GTIDs range`的组合，也可以包含来自不同server的GTIDs。如下实例中展示了`gtid_executed` system variable中存储的GTID set，代表replica中应用了来自超过一个source的事务：
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```
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2174B383-5441-11E8-B90A-C80AA9429562:1-3, 24DA167-0C0C-11E8-8442-00059A3C7B00:1-19
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```
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当GTID set从server variables中返回时，UUID按照字母排序返回，而序列号间区间则是合并后按照升序排列。
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当构建GTID set时，用户自定义tag也会被作为UUID的一部分，这代表来自相同server且tag相同的多个GTIDs可以被包含在一个表达式中，如下所示：
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```
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3E11FA47-71CA-11E1-9E33-C80AA9429562:Domain_1:1-3:11:47-49
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```
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来源相同server，但是tags不同的GTIDs表示方式如下：
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```
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3E11FA47-71CA-11E1-9E33-C80AA9429562:Domain_1:1-3:15-21, 3E11FA47-71CA-11E1-9E33-C80AA9429562:Domain_2:8-52
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```
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GTID set的完整语法如下所示：
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```
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gtid_set:
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uuid_set [, uuid_set] ...
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| ''
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uuid_set:
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||
uuid:[tag:]interval[:interval]...
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uuid:
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hhhhhhhh-hhhh-hhhh-hhhh-hhhhhhhhhhhh
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||
h:
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[0-9|A-F]
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||
tag:
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||
[a-z_][a-z0-9_]{0,31}
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interval:
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m[-n]
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(m >= 1; n > m)
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```
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##### msyql.gtid_executed
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GTIDs被存储在`mysql.gtid_executed`表中，该表中的行用于表示GTID或GTID set，行包含信息如下
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- source server的uuid
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- 用户自定义的tag
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- starting transaction IDs of the set
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- ending transaction IDs of the set
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如果行代表single GTID，那么最后两个字段的值相同。
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`mysql.gtid_executed`表在mysql server安装或升级时会被自动创建，其表结构如下：
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```sql
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CREATE TABLE gtid_executed (
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source_uuid CHAR(36) NOT NULL,
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interval_start BIGINT NOT NULL,
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interval_end BIGINT NOT NULL,
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gtid_tag CHAR(32) NOT NULL,
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PRIMARY KEY (source_uuid, gtid_tag, interval_start)
|
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);
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```
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`mysql.gtid_executed`用于mysql server内部使用，其允许replica在binary logging被禁用的情况下使用GTIDs，其也可以在binary logs丢失时保留GTID的状态。如果执行`RESET BINARY LOGS AND GTIDS`，那么`mysql.gtid_executed`表将会被清空。
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只有当`gtid_mode`被设置为`ON`或`ON_PERMISSIVE`时，GTIDs才会被存储到mysql.gtid_executed中。如果binary logging被禁用，或者`log_replica_updates`被禁用，server在事务提交时将会把属于个各事务的GTID和事务一起存储到buffer中，并且background threads将会周期性将buffer中的内容以entries的形式添加到`mysql.gtid_executed`表中。
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对于innodb存储引擎而言，如果binary logging被启用，server更新`mysql.gtid_executed`表的方式将会和`binary logging或replica update logging被启用`时一样，都会在每个事务提交时存储GTID。对于其他存储引擎，则是在binary log rotation发生时或server shut down时更新`mysql.gtid_executed`表的内容。
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||
如果mysql.gtid_executed表无法被写访问，并且binary log file因`reaching the maximum file size`之外的任何理由被rotated，那么current binary log file将仍被使用。并且，当client发起rotation时将会返回错误信息，并且server将会输出warning日志。如果`mysql.gtid_executed`无法被写访问，并且binary log单个文件大小达到`max_binlog_size`，那么server将会根据`binlog_error_action`设置来执行操作。如果`IGNORE_ERROR`被设置，那么server将会输出error到日志，并且binary logging将会被停止；如果`ABORT_SERVER`被设置，那么server将会shutdown。
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> 因为写入到active binary log的GTIDs最终也要被写入`mysql.gtid_executed`表，但是该表若当前不可写访问，那么此时将无法触发`binary log rotation`。
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||
>
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> MySQL.gtid_executed中缺失的GTIDs必须包含在active binary log file中，如果log file触发rotation，但是无法向mysql.gtid_executed中写入数据，那么rotation是不被允许的。
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##### mysql.gtid_executed table compression
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随着时间的推移，mysql.gtid_executed表会填满大量行，行数据代表独立的GTID，示例如下：
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```
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+--------------------------------------+----------------+--------------+----------+
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| source_uuid | interval_start | interval_end | gtid_tag |
|
||
|--------------------------------------+----------------+--------------|----------+
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| 3E11FA47-71CA-11E1-9E33-C80AA9429562 | 31 | 31 | Domain_1 |
|
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| 3E11FA47-71CA-11E1-9E33-C80AA9429562 | 32 | 32 | Domain_1 |
|
||
| 3E11FA47-71CA-11E1-9E33-C80AA9429562 | 33 | 33 | Domain_1 |
|
||
| 3E11FA47-71CA-11E1-9E33-C80AA9429562 | 34 | 34 | Domain_1 |
|
||
| 3E11FA47-71CA-11E1-9E33-C80AA9429562 | 35 | 35 | Domain_1 |
|
||
| 3E11FA47-71CA-11E1-9E33-C80AA9429562 | 36 | 36 | Domain_2 |
|
||
| 3E11FA47-71CA-11E1-9E33-C80AA9429562 | 37 | 37 | Domain_2 |
|
||
| 3E11FA47-71CA-11E1-9E33-C80AA9429562 | 38 | 38 | Domain_2 |
|
||
| 3E11FA47-71CA-11E1-9E33-C80AA9429562 | 39 | 39 | Domain_2 |
|
||
| 3E11FA47-71CA-11E1-9E33-C80AA9429562 | 40 | 40 | Domain_1 |
|
||
| 3E11FA47-71CA-11E1-9E33-C80AA9429562 | 41 | 41 | Domain_1 |
|
||
| 3E11FA47-71CA-11E1-9E33-C80AA9429562 | 42 | 42 | Domain_1 |
|
||
| 3E11FA47-71CA-11E1-9E33-C80AA9429562 | 43 | 43 | Domain_1 |
|
||
| 3E11FA47-71CA-11E1-9E33-C80AA9429562 | 44 | 44 | Domain_2 |
|
||
| 3E11FA47-71CA-11E1-9E33-C80AA9429562 | 45 | 45 | Domain_2 |
|
||
| 3E11FA47-71CA-11E1-9E33-C80AA9429562 | 46 | 46 | Domain_2 |
|
||
| 3E11FA47-71CA-11E1-9E33-C80AA9429562 | 47 | 47 | Domain_1 |
|
||
| 3E11FA47-71CA-11E1-9E33-C80AA9429562 | 48 | 48 | Domain_1 |
|
||
```
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||
|
||
为了节省空间，可以对gtid_executed表周期性的进行压缩，将多个`single GTID`替换为单个`GTID set`，压缩后的数据如下；
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||
```
|
||
+--------------------------------------+----------------+--------------+----------+
|
||
| source_uuid | interval_start | interval_end | gtid_tag |
|
||
|--------------------------------------+----------------+--------------|----------+
|
||
| 3E11FA47-71CA-11E1-9E33-C80AA9429562 | 31 | 35 | Domain_1 |
|
||
| 3E11FA47-71CA-11E1-9E33-C80AA9429562 | 36 | 39 | Domain_2 |
|
||
| 3E11FA47-71CA-11E1-9E33-C80AA9429562 | 40 | 43 | Domain_1 |
|
||
| 3E11FA47-71CA-11E1-9E33-C80AA9429562 | 44 | 46 | Domain_2 |
|
||
| 3E11FA47-71CA-11E1-9E33-C80AA9429562 | 47 | 48 | Domain_1 |
|
||
...
|
||
```
|
||
server可通过名为`thread/sql/compress_gtid_table`的前台线程来执行gtid_executed表的压缩操作，该线程并不会在`show processlist`的输出中被列出，但是可以通过查询`threads`表来查看，示例如下：
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||
```sql
|
||
mysql> SELECT * FROM performance_schema.threads WHERE NAME LIKE '%gtid%'\G
|
||
*************************** 1. row ***************************
|
||
THREAD_ID: 26
|
||
NAME: thread/sql/compress_gtid_table
|
||
TYPE: FOREGROUND
|
||
PROCESSLIST_ID: 1
|
||
PROCESSLIST_USER: NULL
|
||
PROCESSLIST_HOST: NULL
|
||
PROCESSLIST_DB: NULL
|
||
PROCESSLIST_COMMAND: Daemon
|
||
PROCESSLIST_TIME: 1509
|
||
PROCESSLIST_STATE: Suspending
|
||
PROCESSLIST_INFO: NULL
|
||
PARENT_THREAD_ID: 1
|
||
ROLE: NULL
|
||
INSTRUMENTED: YES
|
||
HISTORY: YES
|
||
CONNECTION_TYPE: NULL
|
||
THREAD_OS_ID: 18677
|
||
```
|
||
当server启用了binary log时，上述压缩方式并不会被使用，`mysql.gtid_executed`在每次binary log rotation时会被压缩。但是，当binary logging被禁用时，`thread/sql/compress_gtid`线程处于sleep状态，每有一定数量的事务被执行时，线程会wake up并执行压缩操作。在table被压缩之前经过的事务数量，即压缩率，可由system variable `gtid_executed_compression_period`来进行控制。如果将值设置为0，代表该thread永远不会wake up。
|
||
|
||
相比于其他存储引擎，innodb事务写入`mysql.gtid_executed`的过程有所不同，在innodb存储引擎中，过程通过线程`innodb/clone_gtid_thread`来执行。此GTID持久化线程将会分组收集GTIDs，并将其刷新到`mysql.gtid_executed`表中，并对table进行压缩。如果server中既包含innodb事务，又包含non-innodb事务，那么由`compress_gtid_table`线程执行的压缩操作将会干扰`clone_gtid_thread`的工作，并对其效率进行显著下降。为此，在此场景下更推荐将`gtid_executed_compression_period`设置为0，故而`compress_gtid_table`线程将永远不被激活。
|
||
|
||
`gtid_executed_compression_period`的默认值为0，且所有事务不论其所属存储引擎，都会被`clone_gitid_thread`写入到`mysql.gtid_exec uted`中。
|
||
|
||
当server实例启动后，如果`gtid_executed_compression_preiod`被设置为非0值，并且`compress_gtid_table`线程也启动，在多数server配置中，将会对`msyql.gtid_executed`表执行显式压缩。压缩通过线程的启动触发。
|
||
|
||
#### GTID生命周期
|
||
GTID生命周期由如下步骤组成：
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||
1. 事务在source上被执行并提交，client transaction将会被分配GTID，GTID由`source UUID`和`smallest nonzero transaction sequence number not yet used on this server`组成。GTID也会被写入到binary log中（在log中，GTID被写入在事务之前）。如果client transaction没有被写入binary log（例如，事务被过滤或事务为read-only），那么该事务不会被分配GTID
|
||
2. 如果为事务分配了GTID，那么在事务提交时GTID会被原子的持久化。在binary log中，GTID会被写入到事务开始的位置。不管何时，如果binary log发生rotation或server shutdown，server会将所有写入到binary log file中事务的GTIDs写入到`mysql.gtid_executed`表中
|
||
3. 如果为事务分配了GTID，那么GTID的外部化是`non-atomically`的（在事务提交后非常短的时间）。外部化过程会将GTID添加到`gtid_executed` system variable所代表的GTID set中（`@@GLOBAL.gtid_executed`）。该GTID set中包含`representation of the set of all committed GTID transactions`，并且在replication中会作为代表server state的token使用。
|
||
1. 当binary logging启用时，`gtid_executed` system variable代表的GTIDs set是已被应用事务的完整记录。但是`mysql.gtid_executed`表则并记录所有GTIDs，可能由部分GTIDs仍存在于active binary log file中尚未被写入到gtid_executed table
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4. 在binary log data被转移到replica并存储在replica的relay log中后，replica会读取GTID的值，并且将其设置到`gtid_next` system variable中。这告知replica下一个事务将会使用`gtid_next`所代表的GTID。replica在session context中设置`gtid_next`
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5. replica在处理事务前，会验证没有其他线程已经持有了`gtid_next`中GTID的所有权。通过该方法，replica可以保证该该GTID关联的事务在replica上没有被应用过，并且还能保证没有其他session已经读取该GTID但是尚未提交关联事务。故而，如果并发的尝试应用相同的事务，那么server只会让其中的一个运行。
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1. replica的`gtid_owned` system variable（`@@GLOBAL.gtid_owned`）代表了当前正在使用的每个GTID和拥有该GTID的线程ID。如果GTID已经被使用过，并不会抛出错误，`auto-skip`功能会忽略该事务
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6. 如果GTID尚未被使用，那么replica将会对replicated transaction进行应用。因为`gtid_next`被设置为了`由source分配的GTID`，replica将不会尝试为事务分配新的GTID，而是直接使用存储在`gtid_next`中存储的GTID
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7. 如果replica上启用了binary logging，GTID将会在提交时被原子的持久化，写入到binary log中事务开始的位置。无论何时，如果binary log发生rotation或server shutdown，server会将`先前写入到binary log中事务的GTIDs`写入到`mysql.gtid_executed`表中
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8. 如果replica禁用binary log，GTID将会原子的被持久化，直接被写入到`mysql.gtid_executed`表中。mysql会向事务中追加一个statement，并且将GTID插入到table中该操作是原子的，在该场景下，`mysql.gtid_executed`表记录了完整的`transactions applied on the replica`。
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9. 在replicated transaction提交后很短的时间，GTID会被非原子的externalized，GTID会被添加到replica的`gtid_executed` system variable代表的GTIDs中。在source中，`gtid_executed` system variable包含了所有提交的GTID事务。
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在source上被完全过滤的client transactions并不会被分配GTID，因此其不会被添加到`gtid_executed` system variable或被添加到`mysql.gtid_executed`表中。然而，replicated transaction中的GTIDs即使在replica被完全过滤，也会被持久化。
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- 如果binary logging在replica开启，被过滤的事务将会作为gtid_log_event的形式被写入到binary log，后续跟着一个empty transaction，事务中仅包含BEGIN和COMMIT语句
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- 如果binary logging在replica被禁用，给过滤事务的GTID将会被写入到`mysql.gtid_executed`表
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将filtered-out transactions的GTIDs保留，可以确保`mysql.gtid_executed`表和`gtid_executed`system variable中的GTIDs可以被压缩。同时其也能确保replica重新连接到source时，filtered-out transactions不会被重新获取
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在多线程的replica上（`replica_parallel_workers > 0`），事务可以被并行的应用，故而replicated transactions可以以不同的顺序来提交（除非`replica_preserve_commit_order = 1`）。在并行提交时，`gtid_executed`system variable中的GTIDs将包含多个GTID ranges，多个范围之间存在空隙。在多线程replicas上，只有最近被应用的事务间才会存在空隙，并且会随着replication的进行而被填充。当replication threads通过`STOP REPLICA`停止时，这些空隙会被填补。当发生shutdown event时（server failure导致），此时replication 停止，空隙仍可能保留。
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##### What changes are assign a GTID
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GTID生成的典型场景为`server为提交事务生成新的GTID`。然而，GTIDs可以被分配给除事务外的其他修改，且在某些场景下一个事务可以被分配多个GTIDs。
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每个写入binary log的数据库修改(`DDL/DML`)都会被分配一个GTID。其包含了自动提交的变更、使用`BEGIN...COMMIT`的变更和使用`START TRANSACTION`的变更。一个GTID会被分配给数据库的`creation, alteration, deletion`操作，并且`non-table` database object例如`procedure, function, trigger, event, view, user, role, grant`的`creation, alteration, deletion`也会被分配GTID。
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非事务更新和事务更新都会被分配`GTID`，额外的，对于非事务更新，如果在尝试写入binary log cahche时发生disk write failure，导致binary log中出现间隙，那么生成的日志事件将会被分配一个GTID。
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## Replication Implementation
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在replication的设计中，source server会追踪其binary log中所有对databases的修改。binary log中记录了自server启动时所有修改数据库结构或内容的事件。通常，`SELECT`语句将不会被记录，其并没有对数据库结构或内容造成修改。
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每个连接到source的replica都会请求binary log的副本，replica会从source处拉取数据，而不是source向replica推送数据。replica也会执行其从binary log收到的事件。`发生在source上的修改将会在replica上进行重现`。在重现过程中，会发生表创建、表结构修改、数据的新增/删除/修改等操作。
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由于每个replica都是独立的，每个连接到source的replica，其对`source中binary log`内容的replaying都是独立的。此外，因为每个replica只通过请求source来接收binary log的拷贝，replica能够以其自身的节奏来读取和更新其数据副本，并且其能在不对source和其他replicas造成影响的条件下开启或停止replication过程。
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### Replication Formats
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在binary log中，events根据其事件类型以不同的格式被记录。replication使用的foramts取决于事件被记录到source server的binary log中时所使用的foramt。binary log format和replciation过程中使用到的format，其关联关系如下：
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- 当使用statement-based binary logging时，source会将sql statements写入到binary log。从source到replica的replication将会在replica上执行该sql语句。这被称之为statement-based replication，关联了mysql statement-based binary logging format
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- 当使用row-based loggging时，source将会将`table rows如何变更`的事件写入到binary log中。在replica中，将会重现events对table rows所做的修改。则会被成为row-based replication
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- `row-based logging`是默认的方法
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- 可以配置mysql使用`mix-format logging`，但使用`mix-format logging`时，将默认使用statement-based log。但是对于特定的语句，也取决于使用的存储引擎，在某些床惊吓log也会被自动切换到row-based。使用mixed format的replication被称之为mix-based replication或mix-format replication
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mysql server中的logging format通过`binlog_format` system variable来进行控制。该变量可以在session/global级别进行设置
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- 在将variable设置为session级别时，将仅会对当前session生效，并且仅持续到当前session结束
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- 将variable设置为global级别时，该设置将会对`clients that connect after the change`生效，`但对于any current client sessions，包括.发出该修改请求的session都不生效`
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#### 使用statement-based和row-based replication的优缺点对比
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每个binary logging format都有优缺点。对大多数users，mixed replication format能够提供性能和数据完整性的最佳组合。
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##### Advantages of statement-based replication
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- 在使用statement-based格式时，会向log files中写入更少的数据。特别是在更新或删除大量行时，使用statement-based格式能够导致更少的空间占用。在从备份中获取和恢复时，其速度也更快
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- log files包含所有造成修改的statements，可以被用于审核database
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##### Disadvantages of statement-based replication
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- 对于Statement-based replication而言，statements并不是安全的。并非所有对数据造成修改的statements都可以使用statement-based replication。在使用statement-based replication时，任何非确定性的行为都难以复制（例如在语句中包含随机函数等非确定性行为）
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- 对于复杂语句，statement必须在实际对目标行执行修改前重新计算。而当使用row-based replication时，replica可以直接修改受影响行，而无需重新计算
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##### Advantages of row-based replication
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- 所有的修改可以被replicated，其是最安全的replication形式
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##### disadvantages of row-based replication
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- 相比于statement-based replication，row-based replication通常会向log中ieur更多数据，特别是当statement操作大量行数据是
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- 在replica并无法查看从source接收并执行的statements。可以通过`mysqlbinlog`的`--base64-output=DECODE-ROWS`和`--verbose`选项来查看数据变更
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### Replay Log and Replication Metadata Repositories
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replica server会创建一系列仓库，其中存储在replication过程中使用的信息；
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- `relay log`: 该日志被replication I/O线程写入，包含从source server的binary log读取的事务。relay log中记录的事务将会被replication SQL thread应用到replica
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- `connection metadata repository`: 包含replication receiver thread连接到source server并从binary log获取事务时，需要的信息。connection metadata repository会被写入到`mysql.slave_master_info`中
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- `applier metadata repository`: 包含replication applier thread从relay log读取并应用事务时所需要的信息。applier metadata repository会被写入到`mysql.slave_relay_log_info`表中
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#### The Relay Log
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relay log和binary log类似，由一些`numbered files`构成，文件中包含`描述数据库变更的事件`。relay log还包含一个index file，其中记录了所有被使用的relay log files的名称。默认情况下，relay log files位于data directory中
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relay log files拥有和binary log相同的格式，也可以通过mysqlbinlog进行读取。如果使用了binary log transaction compression，那么写入relay log的事务payloads也会按照和binary log相同的方式被压缩。
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对于默认的replication channel，relay log file命名形式如下`host_name-relay-bin.nnnnnn`:
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- `host_name`为replica server host的名称
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- `nnnnnn`是序列号，序列号从000001开始
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对于非默认的replication channels，默认的名称为`host_name-relay-bin-channel`：
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- `channel`为replciation channel的名称
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replica会使用index file来追踪当前在使用的relay log files。默认relay log index file的名称为`host_name-relay-bin.index`。
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当如下条件下，replica server将会创建新的relay log file：
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- 每次replication I/O thread开启时
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- 当logs被刷新时（例如，当执行`FLUSH LOGS`命令时）
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- 当当前relay log file的大小太大时，大小上限可以通过如下方式决定
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- 如果`max_relay_log_size`的大小大于0，那么其就是relay log file的最大大小
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- 如果`max_relay_log_size`为0，那么relay log file的最大大小由`max_binlog_size`决定
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replication sql thread在其执行完文件中所有events之后，都不再需要该文件，被执行完的relay log file都会被自动删除。目前没有显式的机制来删除relay logs，relay log的删除由replciation sql thread来处理。但是，`FLUSH LOGS`可以针对relay logs进行rotation。
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