MySQL故障切换笔记之应用无感知设计详解

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1. 简介

大家都知道，在数据库中间件读写分离应用场景中，如何保证底层数据库出现故障节点的时，中间件可以快速断开或迁移数据库连接，让用户无感知。

在MySQL数据库中，提供了一个session_track_transaction_info参数来提供解决方案。

因为官方文档上没有对该参数的说明，本文专门介绍该参数的可选值并验证了实际的影响。下面话不多说了，来随着小编一起看看详细的介绍吧

2. session_track_transaction_info参数

2.1 参数介绍

MySQL5.7中，可以通过设置session_track_transaction_info变量来跟踪事务的状态。

该参数存在global以及session两个级别，可以动态修改。
该参数可以设置的值为0（默认OFF），1,2

/**
 Transaction tracking level
*/
enum enum_session_track_transaction_info {
 TX_TRACK_NONE = 0, ///< do not send tracker items on transaction info
 TX_TRACK_STATE = 1, ///< track transaction status
 TX_TRACK_CHISTICS = 2 ///< track status and characteristics
};

该参数允许设置的值为0，1，2

设置为0的时候，show variables like '%session_track_transaction_info%'显示为OFF，表示不开启事务状态跟踪
设置为1的时候，show variables like '%session_track_transaction_info%'显示为STATE，表示跟踪事务状态
设置为2的时候，show variables like '%session_track_transaction_info%'显示为CHARACTERISTICS，表示跟踪事务状态和语句

2.2 参数设置影响

开启session_track_transaction_info参数的时候，在数据库中无法直接查询到事务状态记录。

根据[WL#4797]，MySQL是将事务状态跟踪的信息记录到了每一个Query请求返回的OK packet中。

可以通过抓包的方式查看事务状态信息。

2.2.1 原生MySQL OK packet格式

OK Packet的数据包格式定义

类型	名字	描述
int<1>	头部	用0x00或者0xFE表示该数据包是一个OK Packet
int	影响的行数	影响的行数
int	上次插入的id	上次插入的id
int<2>	状态标识	如果定义了CLIENT_PROTOCOL_41,会有这一部分
int<2>	警告数量	警告的数量，如果定义了CLIENT_PROTOCOL_41,会有这一部分
int<2>	状态标识	如果定义了CLIENT_TRANSACTIONS,会有这一部分
string	信息	人类可读的状态信息，如果定义了CLIENT_SESSION_TRACK，会有这一部分
string	会话状态	会话状态信息，如果定义了SERVER_SESSION_STATE_CHANGED,会有这一部分
string	信息	人类可读的信息

其中int<lenenc>和string<lenenc>中的lenenc表示的是LengthEcode。

MySQL-5.7.19代码中封装OK packet的代码部分在protocol_classic.cc文件中的net_send_ok()函数中。

2.2.3 session_track_transaction_info 额外补充信息

session_track_transaction_info使用8个字符位来表示事务的信息，并且这8个字符信息是保存在COM_QUERY请求语句的返回数据包中的（客户端执行一条语句，都会被封装成MySQL协议中的COM_QUERY请求发送给server端，server端解析执行之后将结果封装在数据包中返回）。

位置	表示信息	具体代表含义
Place 1	Transaction	T 显式的开启一个事务 I 隐式的开启一个事务（@autocommit=0） _ 没有活跃的事务
Place 2	unsafe read	r 当前事务中读取了非事务性存储引擎的表 _ 当前事务中没有读取非事务性存储引擎的表
Place 3	transaction read	R 当前事务中读取了事务性存储引擎的表 _ 当前事务中没有读取事务性存储引擎的表
Place 4	unsafe wirte	w 当前事务中写入了非事务性存储引擎的表 _ 当前事务中没有写入非事务性存储引擎的表
Place 5	transaction write	W 当前事务中写入了事务性存储引擎的表 _ 当前事务中没有写入事务性存储引擎的表
Place 6	unsafe statement	s 当前事务中使用了不安全的语句，类似于UUID() _ 没有使用类似的不安全的语句
Place 7	result-set	S 发送给了客户端一个结果集 _ 没有结果集
Place 8	LOCKed TABLES	L 表被显式的通过LOCK TABLES 语句上锁了 _ 当前事务中没有锁表

2.2.2 session_track_transaction_info = 0时OK packet格式解析

session_track_transaction_info=0表示不记录事务信息，所有在server端返回的数据包中没有事务状态跟踪信息。

## session_track_transaction_info = 0
客户端执行begin；封装的数据包
06 00 00 # playload_length
00 # sequence_id
03 # command_type COM_QUERY
62 65 67 69 6e # begin

server端返回的数据包：response 
07 00 00 # playload_length 
01 # sequence_id
00 # 头部 0x00表示是一个OK包
00 # 影响的行数 0
00 # 上次插入的id
03000000

客户端执行insert into t1 values(55)封装的数据包
1a 00 00 # playload_length 
00 # sequence_id
03 # command_type COM_QUERY
696e7365727420696e746f2074312076616c75657328353529 # insert into t1 values(55)

server端返回的数据包：response
07 00 00 # playload_length
01 # sequence_id
00010003000000

客户端执行commit；封装的数据包
07 00 00 # playload_length
00 # sequence_id
03 # command_type COM_QUERY
636f6d6d6974 # commit

server端返回的数据库包：response
07 00 00 # playload_length
01 # sequence_id
00000002000000

2.2.4 session_track_transaction_info = 1时OK packet格式解析

## session_track_transaction_info = 1
客户端执行begin；封装的数据包
06 00 00 # playload_length
00 # sequence_id
03 # command_type COM_QUERY
626567696e # begin

server端返回的数据包：response
14 00 00 # playload_length
01 # sequence_id
00 # 头部 0x00表示是一个OK包
00 # 影响的行数 0
00 # 上次插入的id
03400000000b050908
54 5f 5f 5f 5f 5f 5f 5f 
# 事务状态信息 T_______
# Place 1: 54 //显式的开启一个事务
# Place 2: 5f //当前事务中没有读取非事务性存储引擎的表
# Place 3: 5f //当前事务中没有读取事务性存储引擎的表
# Place 4: 5f //当前事务中没有写入非事务性存储引擎的表
# Place 5: 5f //当前事务中没有写入事务性存储引擎的表
# Place 6: 5f //当前事务中没有使用不安全的语句
# Place 7: 5f //没有结果集
# Place 8: 5f //没有锁表

客户端执行insert into t1 values(111)封装的数据包
1b 00 00 # playload_length
00 # sequence_id
03 # command_type COM_QUERY
696e7365727420696e746f2074312076616c7565732831313129 # insert into t1 values(111)

server端返回的数据包：response
14 00 00 # playload_length
01 # sequence_id
00010003400000000b050908 
54 5f 5f 5f 57 5f 5f 5f # 事务状态信息 T___W___
# Place 1: 54 //显式的开启一个事务
# Place 2: 5f //当前事务中没有读取非事务性存储引擎的表
# Place 3: 5f //当前事务中没有读取事务性存储引擎的表
# Place 4: 5f //当前事务中没有写入非事务性存储引擎的表
# Place 5: 57 //当前事务中有写入事务性存储引擎的表
# Place 6: 5f //当前事务中没有使用不安全的语句
# Place 7: 5f //没有结果集
# Place 8: 5f //没有锁表

客户端执行commit；封装的数据包
07 00 00 # playload_length
00 # sequence_id
03 # command_type COM_QUERY
636f6d6d6974 # commit

server端返回的数据包：response
1400000100000002400000000b050908
5f 5f 5f 5f 5f 5f 5f 5f # 事务状态信息________
# Place 1: 5f //没有活跃的事务
# Place 2: 5f //当前事务中没有读取非事务性存储引擎的表
# Place 3: 5f //当前事务中没有读取事务性存储引擎的表
# Place 4: 5f //当前事务中没有写入非事务性存储引擎的表
# Place 5: 5f //当前事务中没有写入事务性存储引擎的表
# Place 6: 5f //当前事务中没有使用不安全的语句
# Place 7: 5f //没有结果集
# Place 8: 5f //没有锁表

2.2.5 session_track_transaction_info = 2时OK packet格式解析

将session_track_transaction_info参数设置为2的时候，会显示更加详细的事务状态信息。

客户端执行begin；封装的数据包
06 00 00 # playload_length
00 # sequence_id
03 # command_type COM_QUERY
626567696e # begin

server端返回的数据包：response
29 00 00 # playload_length
01 # sequence_id
000000034000000020050908
54 5f 5f 5f 5f 5f 5f 5f # 事务状态信息 T_______
0413125354415254205452414e53414354494f4e3b # START TRANSACTION;
# Place 1: 54 //显式的开启一个事务
# Place 2: 5f //当前事务中没有读取非事务性存储引擎的表
# Place 3: 5f //当前事务中没有读取事务性存储引擎的表
# Place 4: 5f //当前事务中没有写入非事务性存储引擎的表
# Place 5: 5f //当前事务中没有写入事务性存储引擎的表
# Place 6: 5f //当前事务中没有使用不安全的语句
# Place 7: 5f //没有结果集
# Place 8: 5f //没有锁表


客户端执行 insert into t1 values(222)封装的数据包
1b 00 00 # playload_length
00 # sequence_id
03 # command_type COM_QUERY
696e7365727420696e746f2074312076616c7565732832323229 # insert into t1 values(222)

server端返回的数据包：response
14 00 00 # playload_length
01 # sequence_id
00010003400000000b050908
54 5f 5f 5f 57 5f 5f 5f # 事务状态信息 T___W___
# Place 1: 5f //没有活跃的事务
# Place 2: 5f //当前事务中没有读取非事务性存储引擎的表
# Place 3: 5f //当前事务中没有读取事务性存储引擎的表
# Place 4: 5f //当前事务中没有写入非事务性存储引擎的表
# Place 5: 5f //当前事务中没有写入事务性存储引擎的表
# Place 6: 5f //当前事务中没有使用不安全的语句
# Place 7: 5f //没有结果集
# Place 8: 5f //没有锁表


客户端执行commit；封装的数据包
07 00 00 # playload_length
00 # sequence_id
03 # command_type COM_QUERY
636f6d6d6974 # commit

server端返回的数据包：response
17 00 00 # playload_length
01 # sequence_id
00000002400000000e050908 
5f 5f 5f 5f 5f 5f 5f 5f # 事务状态信息 ________
040100
# Place 1: 5f //没有活跃的事务
# Place 2: 5f //当前事务中没有读取非事务性存储引擎的表
# Place 3: 5f //当前事务中没有读取事务性存储引擎的表
# Place 4: 5f //当前事务中没有写入非事务性存储引擎的表
# Place 5: 5f //当前事务中没有写入事务性存储引擎的表
# Place 6: 5f //当前事务中没有使用不安全的语句
# Place 7: 5f //没有结果集
# Place 8: 5f //没有锁表

3. 总结

在设置session_track_transaction_info参数之后，在MySQL的返回数据包中可以获取到当前连接的事务状态信息。

在数据库中间件上，利用这一特性，使得MySQL故障的情况下，能够自动迁移连接，减少对用户影响。

在部分场景下能够达到底层MySQL节点故障切换了，对应用来说可以无感知的切换过去。

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