MySQL数据库之主从复制与读写分离

前言:上章和拐友们讲解了数据库中的高阶语句，这章来讲讲数据库的主从复制，因为在实际的生产环境中，如果对MySQL数据库的读和写都在一台数据库服务器中操作，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，本章首先讲解MySQL主从复制和MySQL读写分离的原理，然后介绍如何配置MySQL主从复制

目录

 一.MySQL的主从复制

1.1MySQL主从复制的类型

1.2主从复制的工作过程和原理

1.2.1主从复制工作过程为两日志和三线程

 1.2.2主从复制的工作原理

1.3主从复制延迟的原因

1.4主从复制的架构

1.5.MySQL四种同步方式

1.5.1异步复制(Async Replication)

1.5.2 同步复制（Sync Replication）

1.5.3 半同步复制（Semi-Sync Replication）

1.5.4增强半同步复制（lossless Semi-Sync Replication、无损复制）

二.Mysql的读写分离

2.1读写分离的原理以及概述

2.2为什么要写读写分离

2.3什么时候要写读写分离

2.4读写分离的种类

2.4.1基于程序代码内部实现

2.4.2基于中间代理层实现

2.5关于主从复制和读写分离

三.实际操作

 3.1环境准备

 3.2配置主服务器(192.168.226.10)

 3.3配置从服务器1(192.168.226.20)

 3.4.配置从服务器2(192.168.226.30)

 3.5主服务器的mysql配置

 3.6从服务器1的mysql配置

 3.7从服务器2的mysql配置

 3.8主从复制测试

  3.8.1在主服务器上创建一张表

 3.8.2查看从服务器1和2

4.搭建Amoeba 实现读写分离(192.168.226.50)

 4.1配置amoeba读写分离

5.客户端测试(192.168.226.40)

6.总结

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 一.MySQL的主从复制

1.1MySQL主从复制的类型

• 基于语句的复制（STATEMENT）：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
• 混合类型的复制（MIXED）:混合类型的复制。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。

1.2主从复制的工作过程和原理

1.2.1主从复制工作过程为两日志和三线程

• master二进制日志和slave中继日志
• IO线程，dump线程和SQL线程

 1.2.2主从复制的工作原理

• 第一步：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
• 第二步：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
• 第三步：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，并保存至Slave节点本地的中继日志（Relay log）中
• 第四步：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

总结：master将数据保存在二进制日志中，I/O向dump发出同步请求，dump把数据发送给I/O线程，I/O写入本地的中继日志SQL会读取本地的中继日志数据，同步到自己的数据库中，完成同步

1.3主从复制延迟的原因

• master服务器高并发，形成大量事务
• 网络延迟
• 主从硬件设备导致
• 本来就不是同步复制、而是异步复制
  从库优化Mysql参数。比如增大innodb_buffer_pool_size，让更多操作在Mysql内存中完成，减少磁盘操作。从库使用高性能主机。包括cpu强悍、内存加大。避免使用虚拟云主机，使用物理主机，这样提升了i/o方面性。从库使用SSD磁盘网络优化，避免跨机房实现同步。

1.4主从复制的架构

 

1.5.MySQL四种同步方式

1.5.1异步复制(Async Replication)

• 默认同步方式是异步复制。主库将更新写入Binlog日志文件后，不需要等待数据更新是否已经复制到从库中，就可以继续处理更多的请求。Master将事件写入binlog，但并不知道Slave是否或何时已经接收且已处理。在异步复制的机制的情况下，如果Master宕机，事务在Master上已提交，但很可能这些事务没有传到任何的Slave上。假设有Master->Salve故障转移的机制，此时Slave也可能会丢失事务。MySQL复制默认是异步复制，异步复制提供了最佳性能。

1.5.2 同步复制（Sync Replication）

• 主库将更新写入Binlog日志文件后，需要等待数据更新已经复制到从库中，并且已经在从库执行成功，然后才能返回继续处理其它的请求。同步复制提供了最佳安全性，保证数据安全，数据不会丢失，但对性能有一定的影响。

1.5.3 半同步复制（Semi-Sync Replication）

• 主库提交更新写入二进制日志文件后，等待数据更新写入了从服务器中继日志中，然后才能再继续处理其它请求。该功能确保至少有1个从库接收完主库传递过来的binlog内容已经写入到自己的relay log里面了，才会通知主库上面的等待线程，该操作完毕。
  半同步复制，是最佳安全性与最佳性能之间的一个折中。
  MySQL 5.5版本之后引入了半同步复制功能，主从服务器必须安装半同步复制插件，才能开启该复制功能。如果等待超时，超过rpl_semi_sync_master_timeout参数设置时间（默认值为10000，表示10秒），则关闭半同步复制，并自动转换为异步复制模式。当master dump线程发送完一个事务的所有事件之后，如果在rpl_semi_sync_master_timeout内，收到了从库的响应，则主从又重新恢复为增强半同步复制。
  ACK (Acknowledge character）即是确认字符。

1.5.4增强半同步复制（lossless Semi-Sync Replication、无损复制）

• 增强半同步是在MySQL 5.7引入，其实半同步可以看成是一个过渡功能，因为默认的配置就是增强半同步，所以，大家一般说的半同步复制其实就是增强的半同步复制，也就是无损复制。
  增强半同步和半同步不同的是，等待ACK时间不同
  rpl_semi_sync_master_wait_point = AFTER_SYNC（默认）
  半同步的问题是因为等待ACK的点是Commit之后，此时Master已经完成数据变更，用户已经可以看到最新数据，当Binlog还未同步到Slave时，发生主从切换，那么此时从库是没有这个最新数据的，用户看到的是老数据。
  增强半同步将等待ACK的点放在提交Commit之前，此时数据还未被提交，外界看不到数据变更，此时如果发送主从切换，新库依然还是老数据，不存在数据不一致的问题。

二.Mysql的读写分离

2.1读写分离的原理以及概述

• 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。
• 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

2.2为什么要写读写分离

• 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。

2.3什么时候要写读写分离

• 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。

2.4读写分离的种类

2.4.1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。

2.4.2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。
• MySQL-Proxy。MySQL-Proxy 为 MySQL 开源项目，通过其自带的 lua 脚本进行SQL 判断。
• 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。
• 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。
• ps：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。

2.5关于主从复制和读写分离

• 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。

三.实际操作

3.1环境准备

master服务器:192.168.226.10
slave1服务器:192.168.226.20
slave2服务器:192.168.226.30
Amoeba服务器： 192.168.226.50     jdk、Amoeba
客户端服务器： 192.168.226.40	   mysql

3.2配置主服务器(192.168.226.10)

systemctl stop firewalld
setenforce 0   #关闭防火墙和增强功能

yum install -y ntp   #安装ntp服务

#修改配置文件
vim /etc/ntp.conf

server 127.127.226.0
fudge 127.127.226.0 stratum 8

service ntpd start #重启服务

 3.3配置从服务器1(192.168.226.20)

yum install ntp ntpdate -y #安装所需要的包

service ntpd start
/usr/sbin/ntpdate 192.168.226.10
crontab -e
*/30 * * * * /usr/sbin/ntpdate 192.168.226.10

3.4.配置从服务器2(192.168.226.30)

yum install ntp ntpdate -y #安装所需要的包

service ntpd start
/usr/sbin/ntpdate 192.168.226.10
crontab -e
*/30 * * * * /usr/sbin/ntpdate 192.168.226.10

 3.5主服务器的mysql配置

vim /etc/my.cnf
server-id = 1
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
binlog_format = MIXED
 
systemctl restart mysqld
 
mysql -u root -p
GRANT REPLICATION SLAVE ON *.* TO 'myslave'@'192.168.226.%' 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

 3.6从服务器1的mysql配置

vim /etc/my.cnf
server-id = 2           #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
relay_log_recovery = 1                       #选配项
#当 slave 从库宕机后，假如 relay-log 损坏了，导致一部分中继日志没有处理，则自动放弃所有未执行的 relay-log，并且重新从 master 上获取日志，这样就保证了relay-log 的完整性。默认情况下该功能是关闭的，将 relay_log_recovery 的值设置为 1 时， 可在 slave 从库上开启该功能，建议开启。
 
systemctl restart mysqld
 
mysql -u root -p
change master to master_host='192.168.226.10' , master_user='myslave',master_password='123456',master_log_file='master-bin.000004',master_log_pos=775;
#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

 

 3.7从服务器2的mysql配置

vim /etc/my.cnf
server-id = 3           #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
relay_log_recovery = 1                       #选配项
#当 slave 从库宕机后，假如 relay-log 损坏了，导致一部分中继日志没有处理，则自动放弃所有未执行的 relay-log，并且重新从 master 上获取日志，这样就保证了relay-log 的完整性。默认情况下该功能是关闭的，将 relay_log_recovery 的值设置为 1 时， 可在 slave 从库上开启该功能，建议开启。
 
systemctl restart mysqld
 
mysql -u root -p
change master to master_host='192.168.226.10' , master_user='myslave',master_password='123456',master_log_file='master-bin.000004',master_log_pos=775;
#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

 3.8主从复制测试

  3.8.1在主服务器上创建一张表

 3.8.2查看从服务器1和2

4.搭建Amoeba 实现读写分离(192.168.226.50)

################安装 Java 环境###############
1.#下载安装包：jdk-6u14-linux-x64.bin、amoeba-mysql-binary-2.2.0.tar.gz 
cd /opt
 
2.#把jdk复制到/usr/local下
cp jdk-6u14-linux-x64.bin /usr/local/
 
3.#赋予jdk权限并执行
chmod +x /usr/local/jdk-6u14-linux-x64.bin
cd /usr/local/
./jdk-6u14-linux-x64.bin  #一路回车到底，最后输入yes 自动安装
 
4.#jdk改个名字
mv jdk1.6.0_14/ jdk1.6
 
5.#配置环境并刷新
vim /etc/profile
插入：
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      #刷新配置文件
java -version            #查看java版本

 4.1配置amoeba读写分离

############## 安装amoeba ###########
 
1.#在/usr/local目录下创建amoeba目录
mkdir /usr/local/amoeba
 
2.#切换至opt解压amoeba
cd /opt/
tar zxvf amoeba-mysql-binary-2.2.0.tar.gz -C /usr/local/amoeba
 
cd /usr/local/ 切换至目录查看
 
 
3.#给目录/usr/local/amoeba赋予执行权限
chmod -R 755 /usr/local/amoeba/
 
4.#运行amoeba
/usr/local/amoeba/bin/amoeba
 
 
###########配置 Amoeba读写分离 ###############
5.#先在Master、Slave1、slave2的mysql上开放权限给 Amoeba 访问
grant all on *.* to root@'192.168.226.%' identified by '123456';
flush privileges;
 
6.#备份amoeba配置
cd /usr/local/amoeba/conf/
cp amoeba.xml amoeba.xml.bak
cp dbServers.xml  dbServers.xml.bak
 
7.#修改amoeba配置
vim amoeba.xml
30 amoeba
#设置登录用户名
32123456
#设置密码
 
115master
#设置默认池为master
118master
#设置写池
119slaves
#设置读池
 
vim dbServers.xml 
23 
#23行注释
26test
#设置登录用户
28 
#删除
29123456
#解决28注释，添加密码
 
45
#服务池名
48192.168.10.4
#添加地址
 
52
55192.168.10.5
复制6行 添加另一从节点
59
62192.168.10.6
 
66
#定义池名
72slave1,slave2
#写上从节点名
 
8.#启动amoeba，并测试
amoeba start
netstat -ntap |grep java

 

 在主从服务器上给amoeba设置开放权限并刷新

首先备份amoeba的配置文件

 修改配置文件amoeba.xml

修改配置文件dbServers.xml

5.客户端测试(192.168.226.40)

1.#安装mariadb
yum install mariadb mariadb-server.x86_64 -y
 
2.#登入并查看数据库
mysql -uamoeba -p123456 -h 192.168.10.7 -P8066
 
 3.#测试读写分离
#停止slave1和slave2的slave同步功能
stop slave;
 
#在master、slave1和slave2上插入数据

总结一点就是当客户端写入数据的时候，主服务器上能够查询到客户端写入的数据，在写入的同时要关掉两台从服务器，这个时候主服务器上就能够看见客户端写入的数据,也验证了读写分离的实验结果

6.总结

本章就是和拐友们介绍了数据库中的主从分离和读写分离.