Linux-MySQL数据库之主从复制与读写分离

前言

在企业应用中，成熟的业务通常数据量都比较大单台MysQL在安全性、―高可用性和高并发方面都无法满足实际的需求配置多台主从数据库服务器以实现读写分离。

一、MySQL 主从复制

1、mysql支持的复制类型

MysQL的复制类型

• 基于语句的复制(STATEMENT，MySQL默认类型)
  在服务器上执行SQL语句，在从服务器上执行相同的语句，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)
  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、原理

1、主服务器 master 记录数据库通过 dump 线程将操作记录到 Binary log

2、从服务器开启 I/O 线程向主服务器发送同步日志请求

3、主服务器把二进制日志内容发送给从服务器

4、从服务器将二进制日志记录的操作同步到relay log (中继日志) (存在从服务器的缓存中)

5、从服务器中的sql线程将relay log日志记录的操作在从服务器执行后写入从服务器数据库。

主从复制的工作过程
（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，并保存至Slave节点本地的中继日志（Relay log）中，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。

PS：
●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

主从复制简化内容:

主从复制核心部分就是两个日志三个线程（高版本的mysql以及异步复制、半同步复制、全同步复制
二个日志:二进制和中继日志
三个线程: master的dump和slave的I/O、SQL

主要原理: master将数据保存在二进制日志中,/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线程读取本地的中继日志数据，同步到自己数据库中，完成同步

3、主从复制相关线程

主节点：
dump Thread： 为每个Slave的I/O Thread启动一个dump线程，用于向其发送binary log events

从节点：

I/O Thread： 向Master请求二进制日志事件，并保存于中继日志中

SQL Thread： 从中继日志中读取日志事件，在本地完成重放

4、复制功能相关的文件

master.info：用于保存slave连接至master时的相关信息，例如账号、密码、服务器地址等

relay-log.info：保存在当前slave节点上已经复制的当前二进制日志和本地relay log日志的对应关系

mariadb-relay-bin.00000#: 中继日志,保存从主节点复制过来的二进制日志,本质就是二进制日志

5、 复制的作用

• 数据分布
• 负载均衡读操作
• 备份
• 高可用和故障切换
• MySQL升级测试

6、MySQL主从复制延迟

1、master服务器高并发，形成大量事务

2、网络延迟

3、主从硬件设备导致cpu主频、内存io、硬盘io

4、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

7、mysql架构演变的方向

1、单台mysql有单点故障

2、集群—》主从复制

3、主从复制读和写的压力不均衡

4、读写分离

5、读写分离的基础是主从复制

6、 mysql的高可用架构MHA (master HA高可用)

二、MySQL 读写分离

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、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。

5、目前较为常见的 MySQL 读写分离分为以下两种

5.1、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。

5.2、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。

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。

三、主从复制实验

环境准备

Master 服务器: 192.168.159.51
Slave1 服务器: 192.168.159.52
Slave2 服务器: 192.168.159.53

配置每台服务器之前都需关闭防火墙等

systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld
setenforce 0

----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 127.127.159.0     #设置本地是时钟源，注意修改网段
fudge 127.127.159.0 stratum 8   #设置时间层级为8(限制在15内)

service ntpd start

##从服务器设置##
yum install ntp ntpdate -y

service ntpd start
/usr/sbin/ntpdate 192.168.159.51   #进行时间同步

crontab -e
*/30 ****/usr/sbin/ntpdate 192.168.159.51

----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
binlog_format = MIXED
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 -p123456
GRANT REPLICATION SLAVE ON *.* TO 'myslave'@'192.168.159.%' IDENTIFIED BY '123456' ;   #给从服务器授权
FLUSH PRIVILEGES;

show master status;

#File列显示日志名，Position 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
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 -p123456
CHANGE master to master_host='192.168.159.51',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

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 mysq1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

1、配置主服务器

安装ntp

修改ntp配置文件
vim /etc/ntp.conf # 末尾添加
server 127.127.159.0 #设置本地是时钟源，注意修改网段
fudge 127.127.159.0 stratum 8 #设置时间层级为8(限制在15内)

启动ntp

开启二进制日志

重启数据库

进入数据库给从服务器授权

File列显示日志名，Position 列显示偏移量

2、配置从服务器1

安装ntp

启动ntp

进行时间同步

创建周期计划任务

添加，开启中继日志

配置同步


检验：
主服务器

从服务器1

2、配置从服务器2

与从服务器1配置相同
检验：
主服务器：

从服务器2：

四、读写分离

Master 服务器: 192.168.159.51
Slave1 服务器: 192.168.159.52
Slave2 服务器: 192.168.159.53
Amoeba 服务器：192.168.159.50
客户端 ： 192.168.159.100

1、搭建配置读写分离

搭建MySQL读写分离
----Amoeba服务器配置
##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。
cd /opt/
cp jdk-6u14-1inux-x64.bin /usr/local/
cd /usr/local/
chmod +x jdk-6u14-linux-x64
./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 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mysq1l_ 上开放权限给Amoeba 访问
grant all on *.* to test@'192.168.159.%' identified by '123456';

#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--
<property name="user">amoeba</property>
--32行--
<property name="password">123456</property>
--115行--
<property name="defaultPool">master</property>
--117-去掉注释-
<property name= "writePool">master</property>
<property name= "readPool">slaves</property>

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mysq1中没有test库时， 会报错
<!-- <property name= "schema">test</property> -->
--26--修改
<property name="user">test</property>
--28-30--去掉注释，然后再把28行注释或删除
<property name="password"> 123.com</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">192.168.80.10</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">192.168.80.11</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">192.168.80.12</property>
--65行--修改
<dbServer name="slaves" virtual="true">
--71行--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

1.1、安装JDK

按yes，按enter

1.2、安装Amoeba软件

1.3、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

1.4、修改配置文件

amoeba.xml

dbServers.xml

2、测试读写分离

----测试读写分离----
安装虚拟数据库
yum install -y mariadb-server mariadb
systemctl start mariadb.service

在客户端服务器上测试:
mysql -u amoeba -p123456 -h 192. 168.159.50 -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 dxfl;
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 dxfl;
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

客户端添加
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startslave;即可实现同步在主服务器上添加的数据
start slave;