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MySQL之主从复制与读写分离

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MySQL数据库的理论相关知识

前言

在很多项目，特别是互联网项目中，在使用MySQL时都会采用主从复制、读写分离的架构。对数据库的读和写都在同一个数据库服务器中，是不能满足实际需求的。无论在安全性、高可用性还是高并发等各个方面都是不能满足实际需求的。因此，通过主从复制的方式来同步数据，再通过读写分离来提升数据库的并发负载能力。

1. 什么是读写分离？

读写分离，基本的原理是让主数据库处理事务性增、改、删操作（INSERT、UPDATE、DELETE），而从数据库处理SELECT查询操作。数据库复制被用来把事务性操作导致的变更同步到集群中的从数据库。

2. 为什么要使用主从复制、读写分离

主从复制、读写分离一般是一起使用的。目的很简单，就是为了提高数据库的并发性能。你想，假设是单机，读写都在一台MySQL上面完成，性能肯定不高。如果有三台MySQL，一台mater只负责写操作，两台slave只负责读操作，性能不就大大提高了吗？

3. 什么时候要读写分离？

数据库不一定要读写分离，如果程序使用数据库较多时，而更新少，查询多的情况下会考虑使用。利用数据库主从同步，再通过读写分离可以分担数据库压力，提高性能。 所以主从复制、读写分离就是为了数据库能支持更大的并发。

随着业务量的扩展、如果是单机不说的MySQL，会导致I/O频率。采用主从复制、读写分离可以提高数据库的可用性。

4. 主从复制与读写分离

在实际的生产环境中，对数据库的读和写都在同一个数据库服务器中，是不能满足实际需求的。无论是在安全性、高可用性还是高并发等各个方面都是完全不能满足实际需求的。因此，通过主从复制的方式来同步数据，再通过读写分离来提升数据库的并发负载能力。有点类似于rsync，但是不同的是rsync是对磁盘文件做备份，而mysql主从复制是对数据库中的数据、语句做备份。

5. MySQL支持的复制类型

  • 基于语句的复制（STATEMENT）：在主服务器上执行的SQL语句，在从服务器上执行同样的语句。MySQL默认采用基于语句的复制，效率比较高。
  • 基于行的复制（ROW）：把改变的内容复制过去，而不是把命令在从服务器上执行一遍。
  • 混合类型的复制（MIXED）：默认采用基于语句的复制，一旦发现基于语句无法精确复制时，就会采用基于行的复制。

6. 主从复制的过程

MySQL之主从复制与读写分离 （1） Master节点将数据的改变记录成二进制日志（bin log），当Master上的数据发生改变时，则将其改变写入二进制日志中。

（2） Slave节点会在一定时间间隔内对Master的二进制日志进行探测其是否发生改变，如果发生改变，则开始一个I/O线程请求 Master的二进制事件。

（3）同时Master节点为每个I/O线程启动一个dump线程，用于向其发送二进制事件，

（4）并保存至Slave节点本地的中继日志（Relay log）中，

（5 ）Slave节点将启动SQL线程从中继日志中读取二进制日志，在本地重放，即解析成 sql 语句逐一执行，使得其数据和 Master节点的保持一致，最后I/O线程和SQL线程将进入睡眠状态，等待下一次被唤醒。

注：

  • 中继日志通常会位于 OS 缓存中，所以中继日志的开销很小。
  • 复制过程有一个很重要的限制，即复制在 Slave上是串行化的，也就是说 Master上的并行更新操作不能在 Slave上并行操作。

7. MySQL 读写分离原理

读写分离就是只在主服务器上写，只在从服务器上读。基本的原理是让主数据库处理事务性操作，而从数据库处理 select 查询。数据库复制被用来把主数据库上事务性操作导致的变更同步到集群中的从数据库。

8. 目前较为常见的 MySQL 读写分离分为以下两种：

（1） 基于程序代码内部实现

在代码中根据 select、insert 进行路由分类，这类方法也是目前生产环境应用最广泛的。 优点是性能较好，因为在程序代码中实现，不需要增加额外的设备为硬件开支；缺点是需要开发人员来实现，运维人员无从下手。 但是并不是所有的应用都适合在程序代码中实现读写分离，像一些大型复杂的Java应用，如果在程序代码中实现读写分离对代码改动就较大。

（2）基于中间代理层实现

代理一般位于客户端和服务器之间，代理服务器接到客户端请求后通过判断后转发到后端数据库，有以下代表性程序。

  1. MySQL-Proxy。MySQL-Proxy 为 MySQL 开源项目，通过其自带的 lua 脚本进行SQL 判断。
  2. Atlas。是由奇虎360的Web平台部基础架构团队开发维护的一个基于MySQL协议的数据中间层项目。它是在mysql-proxy 0.8.2版本的基础上，对其进行了优化，增加了一些新的功能特性。360内部使用Atlas运行的mysql业务，每天承载的读写请求数达几十亿条。支持事物以及存储过程。
  3. Amoeba。由陈思儒开发，作者曾就职于阿里巴巴。该程序由Java语言进行开发，阿里巴巴将其用于生产环境。但是它不支持事务和存储过程。
  4. Mycat。是一款流行的基于Java语言编写的数据库中间件，是一个实现了MySql协议的服务器，其核心功能是分库分表。配合数据库的主从模式还可以实现读写分离。

由于使用MySQL Proxy 需要写大量的Lua脚本，这些Lua并不是现成的，而是需要自己去写。这对于并不熟悉MySQL Proxy 内置变量和MySQL Protocol 的人来说是非常困难的。 Amoeba是一个非常容易使用、可移植性非常强的软件。因此它在生产环境中被广泛应用于数据库的代理层。

MySQL主从复制和读写分离实验部署

要求：只在主服务器上写，在从服务器上读； 主服务器处理事务性查询，从服务器处理SELECT查询； 进行读操作时，是在两个从服务器上轮流读取，利用虚拟模块MySQL-Proxy做读取从服务器时的轮询。

MySQL之主从复制与读写分离

# 关闭防火墙与核心防护
systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld
setenforce  0

3.1、搭建MySQL主从复制

（1）为了保证数据可同步，MySQL主从服务器时间同步

yum -y install  ntp
#与阿里云时间同步
ntpdate ntp.aliyun.com

（2）主服务器上配置（IP：192.168.44.130） 修改配置文件

vim /etc/my.cnf
server-id = 1   # 服务器ID 唯一
log-bin = master-bin  #添加，主服务器开启二进制日志
log-slave-updates=true #添加，允许从服务器更新二进制日志

systemctl restart mysqld

登录主数据库给从数据库授权：

#进入数据库 
mysql -uroot -p123456
#授权给从服务器，允许192.168.44网段的用户使用myslave用户登录本服务器库和表
grant replication slave on *.* to 'myslave'@'192.168.44.%' identified by '123456';

#刷新mysql的系统权限相关表，不刷新，上条配置不生效
flush privileges;
#查看主数据库状态
show master status;

MySQL之主从复制与读写分离

(3)从服务器的mysql配置 slave1服务器：192.168.44.140 slave2服务器：192.168.44.150 修改配置文件：

vim /etc/
server-id=22 #另一台服务器为33
relay-log = relay-log-bin  #从服务器上同步日志文件记录到本地
relay-log-index=slave-relay-bin.index #建立索引文件，定义relay-log的位置和名称

systemctl restart mysqld

#登录从数据库配置同步，注意master_log_file和master_log_pos的值要与Master查询的一致
change master to master_host='192.168.44.130',master_user='myslave',master_password='123456',master_log_file='master-bin.0000001',master_log_pos=604;
#启动同步
start slave;
#查看slave状态
show slave status\G
//确保IO和SQL线程都是yes，代表同步正常
Slave_IO_Running:Yes  #负责与主机的io通信
Slave_SQL_Running:Yes #负责自己的slave mysql进程

注意： 一般Slave_IO_Running:No 的可能性：

  • 网络不通
  • my.cnf 配置有问题
  • 密码、file文件名、pos偏移量不对
  • 防火墙没有关闭

（4）验证主从复制效果

  • 主服务器上进入执行create database test

MySQL之主从复制与读写分离

MySQL之主从复制与读写分离

搭建MySQL读写分离

Amoeba服务器：192.168.44.170

（1）先安装JDK环境

cd /opt/
cp jdk-6u14-linux-x64.bin /usr/local/

cd /usr/local/
chmod +x jdk-6u14-linux-x64.bin
./jdk-6u14-linux-x64.bin
按空格到最后一行
按yes，按enter

mv jdk1.6.0_14/ /usr/local/jdk1.6

vim /etc/profile
export JAVA_HOME=/usr/local/jdk1.6
export CLASSPATH=$CLASSPATH:$JAVA_HOME/lib:$JAVA_HOME/jre/lib
export PATH=$JAVA_HOME/lib:$JAVA_HOME/jre/bin/:$PATH:$HOME/bin
export AMOEBA_HOME=/usr/local/amoeba
export PATH=$PATH:$AMOEBA_HOME/bin

source /etc/profile
java -version

（2）安装Amoeba软件

mkdir /usr/local/amoeba
tar zxvf /opt/ameoba-mysql-binary-2.2.0.tar.gz -C /usr/local/amoeba/
chmod -R 755 /usr/local/amoeba/
/usr/local/amoeba/bin/amoeba

#开启amoeba
/usr/local/amoeba/bin/amoeba
amoeba start|stop #显示这个说明安装成功

（3）在从服务器的mysql上授权

  • 先在Master、Slave1、Slave2的mysql上开放权限给Amoeba访问
grant all on *.* to 'test'@'192.168.44.%' identified by 'abc123';

(4)配置Amoeba读写分离，两个Slave读负载均衡\

Amoeba服务器：192.168.44.170

修改amoeba配置文件

cd /usr/local/amoeba/conf/

cp amoeba.xml amoeba.xml.bak
vim amoeba.xml           #修改amoeba配置文件
#---------30修改------------------------------
<property name="user">amoeba</property>
#---------32修改------------------------------
<property name="password">123456</property>
#---------115修改-----------------------------
<property name="defaultPool">master</property>
#---------117去掉注释–------------------------
<property name="writePool">master</property>
<property name="readPool">slaves</property>

修改数据库配置文件

cp dbServers.xml dbServers.xml.bak

vim dbServers.xml
#---------23注释掉--------------------------------------
作用：默认进入test库 以防mysql中没有test库时，会报错
<!-- mysql schema
<property name="schema">test</property>
-->
#---------26修改-----------------------------------------
<!-- mysql user -->
<property name="user">test</property>
#---------28-30去掉注释----------------------------------
<property name="password">abc123</property>
#---------45修改，设置主服务器的名Master------------------
<dbServer name="master"  parent="abstractServer">
#---------48修改，设置主服务器的地址----------------------
<property name="ipAddress">192.168.44.130</property>
#---------52修改，设置从服务器的名slave1-----------------
<dbServer name="slave1"  parent="abstractServer">
#---------55修改，设置从服务器1的地址---------------------
<property name="ipAddress">192.168.44.140</property>
#---------58复制上面6行粘贴，设置从服务器2的名slave2和地址---
<dbServer name="slave2"  parent="abstractServer">
<property name="ipAddress">192.168.44.150</property>
#---------修改后的65或66修改-------------------------------------
<dbServer name="slaves" virtual="true">
#---------71修改----------------------------------------
<property name="poolNames">slave1,slave2</property>

/usr/local/amoeba/bin/amoeba start&	 #启动Amoeba软件，按ctrl+c 返回
netstat -anpt | grep java		   	 #查看8066端口是否开启，默认端口为TCP 8066

测试读写分离

在客户端上进行测试 使用yum快速安装MySQL虚拟客户端

yum -y install mysql mysql-server

mysql -u amoeba -p123456 -h 192.168.44.130 -P8066

通过amoeba服务器代理访问mysql，再通过客户端mysql后写入的数据只有主服务会记录，然后同步给从服务器

在主服务器上

use test;
create table test (id int(10),name varchar(10),address varchar(20));

show tables;

两台服务器上

stop slave;
use test;

在slave1上

insert into test values（'1','slave1','this_is_slave1'）;

select * from test;

在slave2上

insert into test values('2','slave2',this_is_slave2);

select * from test;

在主服务器上

insert into test values('3','master','this_is_master');

select * from test;

在客户端服务器上

use test;
select * from test; #客户端会分别向slave1和slave2读取数据，显示的只有在两个从服务器上添加的数据，没有在主服务器上添加的数据

into test values('4','client','this is client');#只有主服务上有此数据

再在两个从服务器上执行start slave；即可实现同步在主服务器上添加的数据

start slave;