【简单认识MySQL主从复制与读写分离】

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一、MySQL主从复制

1、配置主从复制的原因：

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

2、主从复制原理

1、 MySQL的复制类型

• 基于语句的复制(STATEMENT, MySQL默认类型)
• 基于行的复制(ROW)
• 混合类型的复制(MIXED)

2、 MySQL主从复制的工作过程;

两日志、三线程：
（1）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。
（2）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。
（3）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。

1、 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等
4、本来就不是同步复制、而是异步复制

2、优化方案：

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

问题解决方法
半同步复制- 解决数据丢失的问题
并行复制—解决从库复制延迟的问题

3、 MySQL 有几种同步方式： 三种

1、异步复制（Async Replication）
2、同步复制（sync Replication）
3、半同步复制（Async Replication）
4、增强半同步复制（lossless Semi-Sync Replication）、无损复制

4、异步复制（Async Replication）

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。

5、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。

6、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。

7、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。

3、 Mysql应用场景

mysql 数据库
主要的性能是读和写，一般场景来说读请求更多。
根据主从复制可以演变成读写分离，因为读写分离基于主从复制，使用读写分离从而解决高并发的问题。

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、主从复制渡河写的压力不均衡
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） MGR MMM

二、读写分离

1.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。

2.配置读写分离的原因

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.应用场景

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.主从复制与读写分离的关系

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.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。

6.企业 使用MySQL 读写分离场景

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。

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.实验

实验准备
Master服务器：192.168.116.50
Slave1服务器：192.168.116.20
Slave2服务器：192.168.116.40
Amoeba服务器：192.168.116.30
客户端：192.168.116.100

1.主从复制

（1）mysql主从服务器时间同步

Master服务器配置

yum install -y ntp
vim /etc/ntp.conf
#设置本地为时钟源（116.0为我局域网网段）
server 127.127.116.0
#设置时间层级为8（限制在15内）
fudge 127.127.116.0 stratum 8
service ntpd start

从服务器设置

yum install -y ntp ntpdate
 
service ntpd start
 
#指定时钟源地址
/usr/sbin/ntpdate 192.168.116.50
 
#定时同步
crontab -e
*/30 * * * * /usr/sbin/ntpdate 192.168.116.50

（2）配置Master服务器

#修改配置文件
vim /etc/my.cnf
[mysqld]
...
 
server-id=1
log_bin=mysql-bin
binlog_format=MIXED
log-slave-updates=true
expire_logs_days=10
max_binlog_size=500M
 
#重启服务使配置生效
systemctl restart mysqld.service
 
#给从服务授权
mysql -uroot -p123123
GRANT REPLICATION SLAVE ON *.* TO 'myslave'@'192.168.116.% IDENTIFIED BY '123123';
FLUSH PRIVILEGES;
#查看二进制日志文件和pos节点
show master status;

（3）配置两台Slave服务器

#修改配置文件
vim /etc/my.cnf
server-id = 2
relay-log = relay-log-bin
relay-log-index = slave-relay-bin.index
relay_log_recovery = 1
 
#重启服务使配置生效
systemctl restart mysqld.service
 
#登入数据库做salve配置
mysql -uroot -p123123
 
change master to master_host='192.168.116.50',master_user='myslave',master_password='123123',master_log_file='mysql-bin.000007',master_log_pos=3464;
 
#开启slave和查看状态
start slave;
 
show slave status\G

（4）测试

在主服务器创建库和表

查看两台slave服务器（存在说明同步成功）

2.配置主从读写分离（Amoeba）

（1）安装jdk1.6环境

#首先把jdk-6u14-linux-x64.bin放在/usr/local/下
chmod +x /usr/local/jdk-6u14-linux-x64.bin
 
#执行安装
./jdk-6u14-linux-x64.bin
 
#添加环境变量并启用文件
vim /etc/profile
export JAVA_HOME=/usr/local/jdk1.6.0_14/
export JRE_HOME=$JAVA_HOME/jre
export CLASSPATH=.:$JAVA_HOME/lib:$JRE_HOME/lib
export PATH=$JAVA_HOME/bin:$JRE_HOME/bin:$PATH
 
source /etc/profile
 
#查看java环境
java -version

（2）安装配置amoeba服务

#先将amoeba-mysql-binary-2.2.0.tar.gz压缩包放在/opt下
mkdir /usr/local/amoeba
cd /opt
tar xf amoeba-mysql-binary-2.2.0.tar.gz -C /usr/local/amoeba
 
#添加amoeba环境变量（在上一步的java环境变量的基础上修改）
vim /etc/profile
export JAVA_HOME=/usr/local/jdk1.6.0_14/
export JRE_HOME=$JAVA_HOME/jre
export CLASSPATH=.:$JAVA_HOME/lib:$JRE_HOME/lib
export AMOEBA_HOME=/usr/local/amoeba
export PATH=$JAVA_HOME/bin:$JRE_HOME/bin:$AMOEBA_HOME/bin:$PATH
 
source /etc/profile

先在所有主从数据库中授权amoeba用户访问

mysql -uroot -p123123
grant all on *.* to 'amoeba'@'192.168.116.%' identified by '123123';

修改服务器配置文件/usr/local/amoeba/conf/dbServers.xml


启动服务并查看是否开启成功

/usr/local/amoeba/bin/amoeba start
 
netstat -nltp |grep 8066