基于Mycat的读写分离

1 读写分离原理

让主数据库处理事务性增，改，删操作；而从数据库处理查询操作。数据库复制被用来把事务性操作倒置的变更同步到集群中的从数据库。

2 实现方式

多种实现方式，分为内部配置和使用中间件，例如：
配置多个数据源，根据业务需求访问不同的是数据，制定对应的策略：增加，删除，修改操作访问对应数据，查询访问对应数据，不同数据库做好数据一致性的处理
动态切换数据源，根据配置的文件，业务动态切换访问的数据库：此方案通过spring的AOP，Aspactj来实现动态织入，通过变成继承实现spring中的AbstractRoutingDataSource，来实现数据库访问的动态切换，不仅可以方便扩展。不影响现有程序。而且对此功能的增删也比较容易
通过mycat来实现读写分离：使用mycat提供的读写分离功能，mycat链接多个数据库，数据源只需要链接mycat，对于开发人员而言，他还是链接了一个数据库（实际是mysql的mycat中间件），而且也不需要根据不同业务来选择不同的库，这样就不会多余的代码产生

3. mycat介绍

官网：http://www.mycat.org.cn/

3.1 概述

mycat是一个开源的分布式数据库系统，是一个实现了mysql协议的服务器，前端用户可以把它看做一个数据库代理，用mysql客户端工具和命令行访问，后端可以用mysql原生协议与多个mysql服务器通信，也可以用JDBC协议与大多数主流数据库服务器通信

3.2 功能

（1）分库分表
（2）主从
（3）热备
（4）读写分离
实现数据库的分布式架构

3.3 mycat原理

mycat拦截用户发送的sql语句，并对sql语句做出特定的分析，如：分片分析，路由分析，读写分离分析，缓存分析等。然后将此sql发往后端的真实服务器，并将返回结果做适当的处理，最终返回给客户。

应用程序不能直接访问数据库，而是访问mycat，由mycat与数据库交互，数据库数据再返回给mycat，mycat再返回数据给用户

3.4 mycat应用场景

（1）读写分离，配置最为简单，支持主从切换
（2）分表分库，对于超过1000万的表进行分片，最大支持1000亿的单表分片
（3）多租户应用，每个应用一个库，但应用程序只链接mycat，从而不改造程序本身，实现多租户化
（4）报表系统，借助于mycat的分表能力，处理大规模报表的统计替代Hbase，分析大数据

mycat长期路线图
（1）强化分布式数据库中间件的方面的功能，使之具备丰富的插件，强大的数据库智能优化功能，全面的系统监控功能，以及方便的数据运维工具，实现在线数据扩容，迁移等高级功能
（2）进一步挺进大数据计算领域，深度结合Spark Stream和storm等分布式实时流引擎，能够完成快速的据表关联、排序、分组聚合等OLAP方向的能力，并集成一系列的实时分析算法，能够更容易用mycat实现一些高级数据分析处理功能
（3）不断强化mycat开元社区的技术水平，吸引更多的IT技术专家，打造更好的mycat社区，并将mycat推到apache基金会，成为国内顶级开源项目。

4. mycat安装配置

4.1 安装JDK

[root@mycat ~]#  wget http://dl.mycat.org.cn/jdk-8u20-linux-x64.tar.gz
[root@mycat ~]# tar xf jdk-8u20-linux-x64.tar.gz -C /usr/local/src
[root@mycat local]# ln -s /usr/local/src/jdk1.8.0_20 ./java
[root@mycat local]# cd java/bin/
[root@mycat bin]# ./java -version
java version "1.8.0_20"
Java(TM) SE Runtime Environment (build 1.8.0_20-b26)
Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM (build 25.20-b23, mixed mode)

4.2 创建mycat用户

[root@mycat ~]# useradd mycat
[root@mycat ~]# passwd mycat

4.3 下载软件包解压并赋予权限

[root@mycat ~]# wget http://dl.mycat.org.cn/1.6.7.1/Mycat-server-1.6.7.1-release-20190627191042-linux.tar.gz
[root@mycat ~]# tar xzf Mycat-server-1.6.7.1-release-20190627191042-linux.tar.gz -C /usr/local/src/
[root@mycat local]# ln -s /usr/local/src/mycat/ ./mycat
[root@mycat ~]# chown -R mycat:mycat /usr/local/mycat

4.4 配置环境变量

[root@mycat ~]# vim /etc/profile.d/mycat.sh
## jdk env
JAVA_HOME=/usr/local/java
CLASSPATH=$JAVA_HOME/lib/
PATH=$PATH:$JAVA_HOME/bin
export PATH JAVA_HOME CLASSPATH
## mycat env
export MYCAT_HOME=/usr/local/mycat
export PATH=$PATH:$MYCAT_HOME/bin
# 加载环境变量
[root@mycat ~]# source /etc/profile.d/mycat.sh

4.5 配置文件详解（/usr/local/mycat/conf下）

server.xml      Mycat 的配置文件，设置账号，参数等
schema.xml    Mycat对应的物理数据库和数据库表的配置
rule.xml		  Mycat分片（分库分表）规则

（1）wrapper.conf

配置jdk
wrapper.java.command=/usr/local/java/bin/java    # 配置jdk工作目录

（2）server.xml

• user标签

<user name="root">
<property name="password"></property>
<property name="schemas">TESTDB</property>
</user>
user 用户配置节点
--name 登录的用户名，也就是连接Mycat的用户名
--password 登录的密码，也就是连接Mycat的密码
--schemas 数据库名，这里会和schema.xml中的配置关联，多个用逗号分开，例如需要这个用户需要管理两个数据库db1,db2，则配置db1,dbs

• privileges标签

对用户的schema以及表进行精细化的DML权限控制
<privileges check="false">
</privileges>
--check 表示是否开启DML权限检查。默认是关闭。server.dtd文件中 <!ELEMENT privileges(schema)*> 说明可以有多个schema的配置。
--dml 顺序说明：insert,update,select,delete
<schema name="db1" dml="0110" >
<table name="tb01" dml="0000"></table>
<table name="tb02" dml="1111"></table>
</schema>
db1的权限是update,select。
tb01的权限是啥都不能干。
tb02的权限是insert,update,select,delete。
其他表默认是udpate,select。

• system标签

这个标签内嵌套的所有 property 标签都与系统配置有关。
<property name="charset">utf8</property>
字符集
<property name="processors">1</property>
处理线程数量，默认是cpu数量。

<property name="processorBufferChunk">4096</property>
每次读取留的数量，默认4096。

<property name="processorBufferPool">409600</property>
创建共享buffer需要占用的总空间大小。processorBufferChunk*processors*100。

<property name="processorBufferPoolType">0</property>
默认为0。0表示DirectByteBufferPool，1表示ByteBufferArena。

<property name="processorBufferLocalPercent">100</property>
二级共享buffer是processorBufferPool的百分比，这里设置的是百分比。

<property name="sequnceHandlerType">100</property>
全局ID生成方式。(0:为本地文件方式，1:为数据库方式；2:为时间戳序列方式；3:为ZK生成ID；4:为ZK递增ID生成。
          
<property name="useCompression">1</property>
是否开启mysql压缩协议。1为开启，0为关闭，默认关闭。

<property name="packetHeaderSize">4</property>
指定 Mysql 协议中的报文头长度。默认 4。
          
<property name="maxPacketSize">16M</property>
指定 Mysql 协议可以携带的数据最大长度。默认 16M。         
          
<property name="idleTimeout">1800000</property>
指定连接的空闲超时时间。某连接在发起空闲检查下，发现距离上次使用超过了空闲时间，那么这个连接会被回收，就是被直接的关闭掉。默认 30 分钟，单位毫秒。          
          
<property name="txIsolation">3</property>
前端连接的初始化事务隔离级别，只在初始化的时候使用，后续会根据客户端传递过来的属性对后端数据库连接进行同步。默认为 REPEATED_READ，设置值为数字默认 3。
READ_UNCOMMITTED = 1;          
READ_COMMITTED = 2;
REPEATED_READ = 3;
SERIALIZABLE = 4;        

<property name="sqlExecuteTimeout">300</property>
SQL 执行超时的时间，Mycat 会检查连接上最后一次执行 SQL 的时间，若超过这个时间则会直接关闭这连接。默认时间为 300 秒，单位秒。
          
<property name="processorCheckPeriod">1000</property>
清理 NIOProcessor 上前后端空闲、超时和关闭连接的间隔时间。默认是 1 秒，单位毫秒。          

<property name="dataNodeIdleCheckPeriod">300000</property>
对后端连接进行空闲、超时检查的时间间隔，默认是 300 秒，单位毫秒。
          
<property name="dataNodeHeartbeatPeriod">10000</property>
对后端所有读、写库发起心跳的间隔时间，默认是 10 秒，单位毫秒。
          
<property name="bindIp">0.0.0.0</property>
mycat 服务监听的 IP 地址，默认值为 0.0.0.0。
          
<property name="serverPort">8066</property>
定义 mycat 的使用端口，默认值为 8066。
          
<property name="managerPort">9066</property>
定义 mycat 的管理端口，默认值为 9066。
          
<property name="fakeMySQLVersion">5.6</property>
mycat 模拟的 mysql 版本号，默认值为 5.6 版本，如非特需，不要修改这个值，目前支持设置5.5,5.6,5.7 版本，其他版本可能会有问题。
      
<property name="useSqlStat">0</property>
是否开启实时统计。1为开启；0为关闭 。
          
<property name="useGlobleTableCheck">0</property>
是否开启全局表一致性检测。1为开启；0为关闭 。

<property name="handleDistributedTransactions">0</property>
分布式事务开关。0为不过滤分布式事务；1为过滤分布式事务；2 为不过滤分布式事务,但是记录分布式事务日志。  
          
<property name="maxStringLiteralLength">65535</property>
默认是65535。 64K 用于sql解析时最大文本长度
以上举例的属性仅仅是一部分，可以配置的变量很多，具体可以查看SystemConfig这个类的属性内容。System标签下的属性，一般是上线后，需要根据实际运行的情况，分析后调优的时进行修改。

• Firewalld标签

顾名思义，这个就是关于防火墙的设置，也就是在网络层对请求的地址进行限制，主要是从安全角度来保证
Mycat不被匿名IP进行访问
<firewall>
<whitehost>
<host host="127.0.0.1" user="mycat"/>
<host host="127.0.0.2" user="mycat"/>
</whitehost>
<blacklist check="false">
</blacklist>
</firewall>
设置很简单，很容易理解，只要设置了白名单，表示开启了防火墙，只有白名单的连接才可以进行连接。

• schema.xml

--schema 数据库设置，此数据库为逻辑数据库，name与server.xml中schema对应
--dataNode 分片信息，也就是分库相关配置
--dataHost 物理数据库，真正存储数据的数据库

# 1 schema标签
<schema name="TESTDB" checkSQLschema="false" sqlMaxLimit="10">
</schema>
schema标签用来定义mycat实例中的逻辑库，mycat可以有多个逻辑库，每个逻辑库都有自己的相关配置。
可以使用schema标签来划分这些不同的逻辑库
如果不配置schema标签，所有表的配置会属于同一个默认的逻辑库。逻辑库的概念和MySql的database的概念一样，我们在查询两个不同逻辑库中的表的时候，需要切换到该逻辑库下进行查询。
          
--name 逻辑数据库名，与server.xml中的schema对应
--checkSQLschema 数据库前缀相关设置，当该值为true时，例如我们执行语句select * from TESTDB.company 。mycat会把语句修改为 select * from company 去掉TESTDB。
--sqlMaxLimit 当该值设置为某个数值时，每条执行的sql语句，如果没有加上limit语句，Mycat会自动加上对应的值。不写的话，默认返回所有的值。
需要注意的是，如果运行的schema为非拆分库的，那么该属性不会生效。需要自己sql语句加limit。

# 2 table标签
<table name="travelrecord" dataNode="dn1,dn2,dn3" rule="auto-sharding-long" />
<table name="company" primaryKey="ID" type="global" dataNode="dn1,dn2,dn3" />
--name 表名，物理数据库中表名
--dataNode 表存储到哪些节点，多个节点用逗号分隔。节点为下文dataNode设置的name
--primaryKey 主键字段名，自动生成主键时需要设置
--autoIncrement 是否自增
--rule 分片规则名，具体规则下文rule详细介绍
--type 该属性定义了逻辑表的类型，目前逻辑表只有全局表和普通表。全局表： global 普通表：无
注：全局表查询任意节点，普通表查询所有节点效率低
--autoIncrement mysql对非自增长主键，使用last_insert_id() 是不会返回结果的，只会返回0.所以，只有定义了自增长主键的表，才可以用last_insert_id()返回主键值。
mycat提供了自增长主键功能，但是对应的mysql节点上数据表，没有auto_increment,那么在mycat层调用last_insert_id()也是不会返回结果的。
--needAddLimit 指定表是否需要自动的在每个语句后面加上limit限制，由于使用了分库分表，数据量有时候会特别庞大，这时候执行查询语句，忘记加上limt就会等好久，所以mycat自动为我们加上了limit 100，这个属性默认为true，可以自己设置为false禁用。如果使用这个功能，最好配合使用数据库模式的全局序列。
--subTables 分表，分表目前不支持Join。

# 3 childTable标签
<table name="customer" primaryKey="ID" dataNode="dn1,dn2" rule="sharding-by-intfile">
<childTable name="c_a" primaryKey="ID" joinKey="customer_id" parentKey="id" />
</table>
--childTable 标签用于定义 E-R 分片的子表。通过标签上的属性与父表进行关联。
--name 子表的名称
--joinKey 子表中字段的名称
--parentKey 父表中字段名称
--primaryKey 同Table
--needAddLimit 同Table

# 4 dataNode标签
<dataNode name="dn1" dataHost="localhost1" database="db1" />
datanode标签定义了mycat中的数据节点，也就是我们所说的数据分片。一个datanode标签就是一个独立的数据分片。
例子中的表述的意思为，使用名字为localhost1数据库实例上的db1物理数据库，这就组成一个数据分片，最后我们用dn1来标示这个分片。
--name 定义数据节点的名字，这个名字需要唯一。我们在table标签上用这个名字来建立表与分片对应的关系
--dataHost 用于定义该分片属于哪个数据库实例，属性与datahost标签上定义的name对应
--database 用于定义该分片属于数据库实例上 的具体库。

# 5 dataHost标签
这个标签直接定义了具体数据库实例，读写分离配置和心跳语句。
<dataHost name="localhost1" maxCon="1000" minCon="10" balance="0" writeType="0" dbType="mysql" dbDriver="native" switchType="1" slaveThreshold="100">
<heartbeat>select user()</heartbeat>
<writeHost host="hostM1" url="192.168.1.100:3306" user="root" password="123456">
<readHost host="hostS1" url="192.168.1.101:3306" user="root" password="123456"/>
</writeHost>
</dataHost>
--name 唯一标示dataHost标签，供上层使用
--maxCon 指定每个读写实例连接池的最大连接。
--minCon 指定每个读写实例连接池的最小连接，初始化连接池的大小
--balance 负载均称类型
balance="0"：不开启读写分离机制，所有读操作都发送到当前可用的writeHost上
balance="1"：全部的readHost与stand by writeHost参与select语句的负载均衡，简单的说，当双主双从模式（M1-S1，M2-S2 并且M1 M2互为主备），正常情况下，M2,S1,S2都参与select语句的负载均衡。
balance="2"：所有读操作都随机的在writeHost、readHost上分发
balance="3"：所有读请求随机的分发到writeHst对应的readHost执行，writeHost不负担读写压力。（1.4之后版本有）
--writeType 负载均衡类型。
writeType="0", 所有写操作发送到配置的第一个 writeHost，第一个挂了切到还生存的第二个
writeHost，重新启动后已切换后的为准，切换记录在配置文件中:dnindex.properties .
writeType="1"，所有写操作都随机的发送到配置的 writeHost。1.5以后版本废弃不推荐。
--switchType -1不自动切换
1 默认值 自动切换
2 基于MySql主从同步的状态决定是否切换心跳语句为 show slave status
3 基于mysql galary cluster 的切换机制（适合集群）1.4.1 心跳语句为 show status like 'wsrep%'
--dbType 指定后端链接的数据库类型目前支持二进制的mysql协议，还有其他使用jdbc链接的数据库，例如：mongodb，oracle，spark等
--dbDriver 指定连接后段数据库使用的driver，目前可选的值有native和JDBC。使用native的话，因为这个值执行的是二进制的mysql协议，所以可以使用mysql和maridb，其他类型的则需要使用JDBC驱动来支持。
如果使用JDBC的话需要符合JDBC4标准的驱动jar 放到mycat\lib目录下，并检查驱动jar包中包括如下目录结构文件 META-INF\services\java.sql.Driver。 在这个文件写上具体的driver类名，例如com.mysql.jdbc.Driver
writeHost readHost指定后端数据库的相关配置给mycat，用于实例化后端连接池。
--tempReadHostAvailable
如果配置了这个属性 writeHost 下面的 readHost 仍旧可用，默认 0 可配置（0、1）。
          
1）heartbeat标签
这个标签内指明用于和后端数据库进行心跳检查的语句。
例如：MYSQL 可以使用 select user()，Oracle 可以使用 select 1 from dual 等。
2) writeHost /readHost 标签
这两个标签都指定后端数据库的相关配置，用于实例化后端连接池。唯一不同的是，writeHost 指定写实例、readHost 指定读实例。
在一个 dataHost 内可以定义多个 writeHost 和 readHost。但是，如果 writeHost 指定的后端数据库宕机，那么这个 writeHost 绑定的所有 readHost 都将不可用。
另一方面，由于这个 writeHost 宕机，系统会自动的检测到，并切换到备用的 writeHost 上去。这两个标签的属性相同，这里就一起介绍。

--host 用于标识不同实例，一般 writeHost 我们使用*M1，readHost 我们用*S1。
--url 后端实例连接地址。Native：地址：端口 JDBC：jdbc的url
--password 后端存储实例需要的密码
--user 后端存储实例需要的用户名字
--weight 权重 配置在 readhost 中作为读节点的权重
--usingDecrypt 是否对密码加密，默认0。具体加密方法看官方文档。

• Relu.xml

Rule.xml 里面就定义了我们对表进行拆分所涉及到的规则定义。我们可以灵活的对表使用不同的分片算法，或者对表使用相同的算法但具体的参数不同。 包含的标签 tableRule 和 function。

# 1 tableRule标签
这个标签定义表规则。
定义的表规则，在 schema.xml：
<tableRule name="rule1">
<rule>
<columns>id</columns>
<algorithm>func1</algorithm>
</rule>
</tableRule>
--name 属性指定唯一的名字，用于标识不同的表规则。 内嵌的 rule 标签则指定对物理表中的哪一列进行拆分和使用什么路由算法。
--columns 内指定要拆分的列名字。
--algorithm 使用 function 标签中的 name 属性。连接表规则和具体路由算法。当然，多个表规则可以连接到 同一个路由算法上。table 标签内使用。让逻辑表使用这个规则进行分片。

# 2 function标签
<function name="hash-int"
class="org.opencloudb.route.function.PartitionByFileMap">
<property name="mapFile">partition-hash-int.txt</property>
</function>
--name 指定算法的名字。
--class 制定路由算法具体的类名字。
--property 为具体算法需要用到的一些属性。

5. 基于mycat的数据库读写分离实现

5.1 节点规划

主机名	IP	节点	配置
mycat	192.168.10.11	mycat节点	4U4G
mysql01	192.168.10.102	mysql节点	1U1G
mysql02	192.168.10.103	mysql节点	1U1G
localhost	192.168.10.61	mysql(5.7)	1U1G

注意：
mycat节点配置需要大一点，java资源占用较多
测试mysql的客户端不要使用mysql8，使用mysql5.7，navicat以及php的connect()函数都是没有问题的

5.2 初始化环境配置

（1）配置主机名及域名解析

hostnamectl set-hostname HostName

（2）同步时间（四个节点）

yum -y install ntp ntpdate
ntpdate cn.pool.ntp.org
hwclock --systohc

（3）处理防火墙

systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld
sed -i 's/SELINUX=enforcing/SELINUX=disabled/g' /etc/selinux/config
setenforce 0

5.3 节点部署

（1）mycat部署
注：上面 标题4
（2）mysql主从同步配置
前面刚写，点击此处跳转

5.4 架构图

5.5 读写分离配置

（1）修改wrapper.xml文件设置为java程序路径，调整Java程序执行占用

[root@mycat conf]# pwd
/usr/local/mycat/conf

若资源不够，可以修改

（2）修改server.xml配置文件，设置设置mysql账号、参数。此账户等需要在mysql上面配置，和此配置文件中配置相同

（3）修改schema.xml（配置mysql账户，ip，库，表等信息）

（4）主库创建角色，并授权（192.168.10.102）

mysql> create user 'mycat'@'%' identified with mysql_native_password by 'ABC123.com';
Query OK, 0 rows affected (0.01 sec)

mysql> grant all on *.* to 'mycat'@'%';
Query OK, 0 rows affected (0.09 sec)

mysql> flush privileges;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

（5）启动mycat

注：
启动MyCat： mycat start （后台启动），mycat console（前台启动）查看启动状态： mycat status
停止：mycat stop
重启：mycat restart

（6）查看端口

（7）查看日志

发现报错，没有配置文件中的库，

# 主库创建库和表，和配置文件对应
mysql> create database test01;
Query OK, 1 row affected (0.14 sec)

mysql> use test01\
ERROR 1049 (42000): Unknown database 'test01\'
mysql> use test01
Database changed
mysql> create table test1(id int);
Query OK, 0 rows affected (0.20 sec)

再次查看日志

5.6 mysql5.7上测试

（1）登录（9066管理端口，8066测试端口，用户为mycat配置文件 server.xml中的用户和密码）

（2）查看库

（3）查看读写入口

5.7 读写分离功能测试

（1）登录8066端口测试（localhost端）

（2）创建表

（3）mysql01上查看

（4）mysql02端查看

（5）开启mycat日志debug模式，修改mycat端的/usr/local/mycat/conf/log4j2.xml文件

（6）重启mycat

[root@mycat ~]# mycat restart
Stopping Mycat-server...
Stopped Mycat-server.
Starting Mycat-server...

（7）mysql5.7端登录插入内容，查看


（8）动态打印日志查看验证

[root@mycat ~]# tac /usr/local/mycat/logs/mycat.log |head -20 > file
[root@mycat ~]# cat file

从mysql01（192.168.10.102）写入

从mysql02（192.168.10.103）查看

6. 读写分离监控

6.4 安装zookeeper

[root@mycat ~]# tar xzf zookeeper-3.4.14.tar.gz -C /usr/local/src/
[root@mycat ~]# cd /usr/local/
[root@mycat local]# ln -s /usr/local/src/zookeeper-3.4.14 ./zookeeper
[root@mycat local]# cd zookeeper
[root@mycat zookeeper]# cd conf/
[root@mycat conf]# cp zoo_sample.cfg zoo.cfg
root@mycat bin]# ./zkServer.sh start
ZooKeeper JMX enabled by default
Using config: /usr/local/zookeeper/bin/../conf/zoo.cfg
Starting zookeeper ... STARTED

6.2 安装mycat-web

下载地址： http://dl.mycat.org.cn/mycat-web-1.0/

（1）安装

[root@mycat ~]# wget http://dl.mycat.org.cn/mycat-web-1.0/Mycat-web-1.0-SNAPSHOT-20170102153329-linux.tar.gz
[root@mycat ~]# tar xf Mycat-web-1.0-SNAPSHOT-20170102153329-linux.tar.gz -C /usr/local/src/
[root@mycat ~]# cd /usr/local/
[root@mycat local]# ln -s /usr/local/src/mycat-web ./mycat-web
[root@mycat local]# cd mycat-web/
[root@mycat mycat-web]# cd mycat-web/WEB-INF/classes/
# 修改zookeeper地址
[root@server-mycat classes]# vim mycat.properties
zookeeper=127.0.0.1:2181

（2）启动

[root@mycat classes]# cd /usr/local/mycat-web/
[root@mycat mycat-web]# ./start.sh &
[7] 25508
[root@mycat mycat-web]# nohup: 忽略输入并把输出追加到"nohup.out"

（3）查看端口

（4）浏览器访问配置

• 输入mycat 的ip地址
  
• 添加mysql实例节点
  
  
• 查看
  
• 可以查看系统参数
  
• ···
  

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