Mysql主从复制与读写分离

前言：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。

一.Mysql主从复制

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，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.复制类型

- 基于语句的复制（STATEMENT , MySQL默认类型）       #在服务器上执行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，执行效率高。
- 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。

2.MySQL主从复制的工作过程

• 在每个事务更新数据完成之前，Master 在二进制日志（Binary log）记录这些改变。写入二进制日志完成后，Master 通知存储引擎提交事务。
• Slave 将 Master 的复制到其中继日志（Relay log）。首先slave 开始一个工作线程（I/O），I/O线程在 Master 上打开一个普通的连接，然后开始 Binlog dump process。Binlog dump process 从 Master 的二进制日志中读取事件，如果已经跟上 Master，它会睡眠并等待 Master 产生新的事件，I/O线程将这些事件写入中继日志。
• SQL slave thread（SQL从线程）处理该过程的最后一步，SQL线程从中继日志读取事件，并重放其中的事件而更新 Slave 数据，使其与 Master 中的数据一致，只要该线程与 I/O 线程保持一致，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。

二.Mysql读写分离

原理：

• 只在主服务器上写，只在从服务器上读。
• 主数据库处理事务性查询，从数据库处理SELECT查询。
• 数据库复制用于将事务性查询的变更同步到集群中的从数据库。
• 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。
• 也就是说读写分离就是在主服务器上修改，数据会同步到从服务器，从服务器只能提供读取数据，不能写入，实现备份的同时也实现了数据库性能的优化，以及提升了服务器安全。
  

1.分离方案

• 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下应用最广泛的。优点是性能较好，因为程序在代码中实现，不需要增加额外的硬件开支，缺点是需要开发人员来实现，运维人员无从下手。

• 基于中间代理层实现
  代理一般介于应用服务器和数据库服务器之间，代理数据库服务器接收到应用服务器的请求后根据判断后转发到，后端数据库，有以下代表性的程序。

MySQL-Proxy        #mysql_proxy是Mysql的一个开源项目，通过其自带的lua脚本进行sql判断。
Amoeba             #由阿里巴巴集团在职员工陈思儒使用序java语言进行开发，阿里巴巴集团将其用户生产环境下，但是他并不支持事物以及存数过程。
Atlas              #是由 Qihoo 360, 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。

经过上述简单的比较，不是所有的应用都能够在基于程序代码中实现读写分离，像一些大型的java应用，如果在程序代码中实现读写分离对代码的改动就较大，所以，像这种应用一般会考虑使用代理层来实现，那么今天就使用Amoeba为例，完成主从复制和读写分离。

2.为什么要做读写分离

因为数据库的“写”（写10000条数据可能要3分钟）操作是比较耗时的。
但是数据库的“读”（读10000条数据可能只要5秒钟）。
所以读写分离，解决的是，数据库的写入，影响了查询的效率

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。

4.amoeba配置文件

• 1.主配置文件： $AMOEBA_HOME/conf/amoeba.xml，用来配置Amoeba服务的基本参数，如Amoeba主机地址、端口、认证方式、用于连接的用户名、密码、线程数、超时时间、其他配置文件的位置等。

• 2.数据库服务配置文件： $AMOEBA_HOME/conf/dbServers.xml，用来存储和配置Amoeba所代理的数据库服务器的信息，如:主机IP、端口、用户名、密码等。

• 3.切分规则配置文件： $AMOEBA_HOME/conf/rule.xml，用来配置切分规则。

• 4.数据库函数配置文件： $AMOEBA_HOME/conf/functionMap.xml，用来配置数据库函数的处理方法，Amoeba将使用该配置文件中的方法解析数据库函数。

• 5.切分规则函数配置文件： $AMOEBA_HOME/conf/ruleFunctionMap.xml，用来配置切分规则中使用的用户自定义函数的处理方法。

• 6.访问规则配置文件： $AMOEBA_HOME/conf/access_list.conf，用来授权或禁止某些服务器IP访问Amoeba。

• 7.日志规格配置文件： $AMOEBA_HOME/conf/log4j.xml，用来配置Amoeba输出日志的级别和方式。

三.实验

• 环境准备

master服务器：192.168.200.10				软件：mysql5.7
slave1服务器：192.168.200.20				软件：mysql5.7
slave2服务器：192.168.200.30				软件：mysql5.7
amoeba服务器：192.168.200.40				软件：jdk1.6、Amoeba
客户端：192.168.200.50			        软件：mysql5.7

1.搭建MySQL主从复制

----Mysql主从服务器时间同步----
##主服务器设置##
yum install ntp -y

vim /etc/ntp.conf
--末尾添加--
server 127.127.200.0							#设置本地是时钟源，注意修改网段
fudge 127.127.200.0 stratum 8					#设置时间层级为8（限制在15内）

service ntpd start

##所有从服务器设置##
yum install ntp ntpdate -y

service ntpd start
/usr/sbin/ntpdate 192.168.200.10				#进行时间同步，指向Master服务器IP

crontab -e
*/30 * * * * /usr/sbin/ntpdate 192.168.200.10


##主服务器的mysql配置##
vim /etc/my.cnf
server-id = 11
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

mysql -u root -p
GRANT REPLICATION SLAVE ON *.* TO 'myslave'@'192.168.200.%' IDENTIFIED BY '123456';			#给从服务器授权
FLUSH PRIVILEGES;

show master status;
#File 列显示日志名，Fosition 列显示偏移量


##从服务器的mysql配置##
vim /etc/my.cnf
server-id = 22								#修改，注意id与Master的不同，两个Slave的id也要不同
relay-log=relay-log-bin						#添加，开启中继日志，从主服务器上同步日志文件记录到本地
relay-log-index=slave-relay-bin.index		#添加，定义中继日志文件的位置和名称

systemctl restart mysqld

mysql -u root -p
CHANGE master to master_host='192.168.200.10',master_user='myslave',master_password='123456',master_log_file='master-bin.000001',master_log_pos=604;					#配置同步，注意 master_log_file 和 master_log_pos 的值要与Master查询的一致，这里的是例子，每个人的都不一样

start slave;						#启动同步，如有报错执行 reset slave;
show slave status\G					#查看 Slave 状态
//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

#一般 Slave_IO_Running: No 的可能性：
1、网络不通
2、my.cnf配置有问题
3、密码、file文件名、pos偏移量不对
4、防火墙没有关闭


----验证主从复制效果----
主服务器上进入执行 create database db_test;

去从服务器上查看 show databases;

2.搭建MySQL读写分离

##安装 Java 环境##
因为 Amoeba 基于是 jdk1.5 开发的，所以官方推荐使用 jdk1.5 或 1.6 版本，高版本不建议使用。
将jdk-6u14-linux-x64.bin 和 amoeba-mysql-binary-2.2.0.tar.gz.0 上传到/opt目录下。
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

##安装 Amoeba软件##
mkdir /usr/local/amoeba
tar zxvf /opt/amoeba-mysql-binary-2.2.0.tar.gz -C /usr/local/amoeba/
chmod -R 755 /usr/local/amoeba/
/usr/local/amoeba/bin/amoeba
//如显示amoeba start|stop 说明安装成功

##配置 Amoeba读写分离，两个 Slave 读负载均衡##
#先在Master、Slave1、Slave2 的mysql上开放权限给 Amoeba 访问
grant all on *.* to test@'192.168.200.%' identified by '123.com';

#再回到amoeba服务器配置amoeba服务：
cd /usr/local/amoeba/conf/

cp amoeba.xml amoeba.xml.bak
vim amoeba.xml									#修改amoeba配置文件
--30行--
amoeba
--32行-- 
123456
--115行--
master
--117-去掉注释--
master
slaves

cp dbServers.xml dbServers.xml.bak
vim dbServers.xml								#修改数据库配置文件
--23行--注释掉  作用：默认进入test库 以防mysql中没有test库时，会报错
 

--26--修改
test
--28-30--去掉注释
123.com
--45--修改，设置主服务器的名Master

--48--修改，设置主服务器的地址
192.168.200.10
--52--修改，设置从服务器的名slave1

--55--修改，设置从服务器1的地址
192.168.200.20
--58--复制上面6行粘贴，设置从服务器2的名slave2和地址

192.168.200.30
--65行--修改

--71行--修改
slave1,slave2


/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

3.测试读写分离

在客户端服务器上进行测试：
##使用yum快速安装MySQL虚拟客户端##
yum install -y mysql mysql-server

mysql -u amoeba -p123456 -h 192.168.200.40 -P8066		
//通过amoeba服务器代理访问mysql ，在通过客户端连接mysql后写入的数据只有主服务会记录，然后同步给从--从服务器

在主服务器上：
use db_test;
create table test (id int(10),name varchar(10),address varchar(20));

在两台从服务器上：
stop slave;											#关闭同步
use db_test;
//在slave1上：
insert into test values('1','zhangsan','this_is_slave1');

//在slave2上：
insert into test values('2','lisi','this_is_slave2');

//在主服务器上：
insert into test values('3','wangwu','this_is_master');

//在客户端服务器上：
use db_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

insert into test values('4','qianqi','this_is_client');		//只有主服务器上有此数据

//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;