MySQL主从复制与读写分离

目录

1.概念

什么是读写分离

为什么要读写分离

什么时候要读写分离

主从复制与读写分离

mysql支持的复制类型

主从复制的工作过程

MySQL读写分离原理

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

2.基于中间代理层实现

2.搭建MySQL主从复制

Mysql主从服务器时间同步

主服务器设置

从服务器同时设置

主服务器的mysql配置

同时配置从服务器的mysql

验证主从复制效果

3.MySQL主从复制的同步模式

异步复制（Asynchronous replication）

全同步复制（Fully synchronous replication）

半同步复制（Semisynchronous replication）

半同步复制配置

主数据库配置

从数据库配置 

查看半同步是否在运行

主数据库执行

从数据库执行

在主库查询半同步状态

4.搭建 MySQL读写分离

Amoeba服务器配置

安装Java环境

安装Amoeba软件

配置 Amoeba读写分离，两个Slave读负载均衡

配置amoeba服务

测试读写分离

在客户端服务器上测试

在主服务器上

在两台从服务器上

最后在客户端服务器上

5.MySQL主从复制延迟

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1.概念

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。

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。

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。

主从复制与读写分离

• 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。

mysql支持的复制类型

• STATEMENT：基于语句的复制。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。
• ROW：基于行的复制。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。
• 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

主从复制的工作过程

1. 主服务器开启二级制日志，从服务器开启中继日志
2. 主服务器数据更新，写入二级制日志，从服务器开启IO线程向主服务器请求二进制日志服务/记录
3. 主服务器为每个IO线程开启dump线程向从服务器发送二进制日志事件
4. 从服务器保存二进制日志事件到中继日志
5. 从服务器开启SQL线程读取中继日志中的二进制事件，并解析成SQL语句进行重放/逐一执行

注：

1. 中继日志通常会位于 OS 缓存中，所以中继日志的开销很小
2. 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。

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。

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。

• 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。
• Mycat。是一款流行的基于Java语言编写的数据库中间件，是一个实现了MySql协议的服务器，其核心功能是分库分表。配合数据库的主从模式还可以实现读写分离。

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。

2.搭建MySQL主从复制

实验准备：

Master 服务器：192.168.88.22 	mysql5.7
Slave1 服务器：192.168.88.40		mysql5.7
Slave2 服务器：192.168.88.13		mysql5.7

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 127.127.88.0							#设置本地是时钟源，注意修改网段
fudge 127.127.88.0 stratum 8				#设置时间层级为8（限制在15内）

service ntpd start

从服务器同时设置

yum install ntp ntpdate -y
systemctl start ntpd
/usr/sbin/ntpdate 192.168.88.22				#进行时间同步

crontab -e
*/30 * * * * /usr/sbin/ntpdate 192.168.88.22

主服务器的mysql配置

vim /etc/my.cnf
server-id=1
log-bin=mysql-bin		#添加，主服务器开启二进制日志
binlog_format=mixed

#选配项
expire_logs_days=7	    #设置二进制日志文件过期时间，默认值为0，表示logs不过期
max_binlog_size=500M	#设置二进制日志限制大小，如果超出给定值，日志就会发生滚动，默认值是1GB
skip_slave_start=1		#阻止从库崩溃后自动启动复制，崩溃后再自动复制可能会导致数据不一致的

#"双1设置"，数据写入最安全
innodb_flush_log_at_trx_commit=1		
#redo log（事务日志）的刷盘策略，每次事务提交时MySQL都会把事务日志缓存区的数据写入日志文件中，并且刷新到磁盘中，该模式为系统默认
sync_binlog=1							
#在进行每1次事务提交（写入二进制日志）以后，Mysql将执行一次fsync的磁盘同步指令，将缓冲区数据刷新到磁盘

systemctl restart mysqld
mysql -u root
grant replication slave on *.* to 'myslave'@'192.168.88.%' identified by '123'; 
#给从服务器授权
flush privileges;
show master status;

同时配置从服务器的mysql

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			    #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=relay-log-bin.index	#定义中继日志文件的位置和名称，一般和relay-log在同一目录

选配项
innodb_buffer_pool_size=2048M		
#用于缓存数据和索引的内存大小，让更多数据读写内存中完成，减少磁盘操作，可设置为服务器总可用内存的 70-80%
sync_binlog=0						
#MySQL不做任何强制性的磁盘刷新指令，而是依赖操作系统来刷新数据到磁盘
innodb_flush_log_at_trx_commit=2	
#每次事务log buffer会写入log file，但一秒一次刷新到磁盘
log-slave-updates=0					
#slave 从 master 复制的数据会写入二进制日志文件里，从库做为其他从库的主库时设置为 1
relay_log_recovery=1				
#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

change master to master_host='192.168.88.22',master_user='myslave',master_password='123',master_log_file='mysql-bin.000011',master_log_pos=603;
start slave;
show slave status\G

//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

3.MySQL主从复制的同步模式

异步复制（Asynchronous replication）

• MySQL默认的复制即是异步的，主库在执行完客户端提交的事务后会立即将结果返给客户端，并不关心从库是否已经接收并处理，这样就会有一个问题，主如果crash掉了，此时主上已经提交的事务可能并没有传到从上，如果此时，强行将从提升为主，可能导致新主上的数据不完整。

全同步复制（Fully synchronous replication）

• 指当主库执行完一个事务，所有的从库都执行了该事务才返回给客户端。因为需要等待所有从库执行完该事务才能返回，所以全同步复制的性能必然会收到严重的影响。

半同步复制（Semisynchronous replication）

• 介于异步复制和全同步复制之间，主库在执行完客户端提交的事务后不是立刻返回给客户端，而是等待至少一个从库接收到并写到relay log中才返回给客户端。相对于异步复制，半同步复制提高了数据的安全性，同时它也造成了一定程度的延迟，这个延迟最少是一个TCP/IP往返的时间。所以，半同步复制最好在低延时的网络中使用。

半同步复制配置

主数据库配置

vim /etc/my.cnf				#在 [mysqld] 区域添加下面内容

plugin-load=rpl_semi_sync_master=semisync_master.so		#加载mysql半同步复制的插件
rpl_semi_sync_master_enabled=ON							#或者设置为"1"，即开启半同步复制功能
rpl-semi-sync-master-timeout=1000						#超时时间为1000ms，即1s

systemctl restart mysqld

从数据库配置 

vim /etc/my.cnf

plugin-load=rpl_semi_sync_slave=semisync_slave.so
rpl_semi_sync_slave_enabled=ON

systemctl restart mysqld

查看半同步是否在运行

主数据库执行

show status like 'Rpl_semi_sync_master_status';
show variables like 'rpl_semi_sync_master_timeout';

从数据库执行

show status like 'Rpl_semi_sync_slave_status';

stop slave io_thread;     #关闭数据库上的IO线程
start salve io_thread;    #启动数据库上的IO线程

在主库查询半同步状态

show status like '%Rpl_semi%';

参数说明：
Rpl_semi_sync_master_clients              		#半同步复制客户端的个数
Rpl_semi_sync_master_net_avg_wait_time    		#平均等待时间（默认毫秒）
Rpl_semi_sync_master_net_wait_time        		#总共等待时间
Rpl_semi_sync_master_net_waits            		#等待次数
Rpl_semi_sync_master_no_times             		#关闭半同步复制的次数
Rpl_semi_sync_master_no_tx                		#表示没有成功接收slave提交的次数
Rpl_semi_sync_master_status               		#表示当前是异步模式还是半同步模式，on为半同步
Rpl_semi_sync_master_timefunc_failures    		#调用时间函数失败的次数
Rpl_semi_sync_master_tx_avg_wait_time     		#事物的平均传输时间
Rpl_semi_sync_master_tx_wait_time         		#事物的总共传输时间
Rpl_semi_sync_master_tx_waits             		#事物等待次数
Rpl_semi_sync_master_wait_pos_backtraverse		#可以理解为"后来的先到了，而先来的还没有到的次数"
Rpl_semi_sync_master_wait_sessions        		#当前有多少个session因为slave的回复而造成等待
Rpl_semi_sync_master_yes_tx               		#成功接受到slave事物回复的次数

• 当半同步复制发生超时（由rpl_semi_sync_master_timeout参数控制，默认为10000ms，即10s），会暂时关闭半同步复制，转而使用异步复制，也就是会自动降为异步工作。
• 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半同步复制

注：

1.  在一主多从的架构中，如果要开启半同步复制，并不要求所有的从都是半同步复制。
    
2.  MySQL 5.7极大的提升了半同步复制的性能。
3. 5.6 版本的半同步复制，dump thread 承担了两份不同且又十分频繁的任务：传送binlog 给 slave ，还需要等待 slave 反馈信息，而且这两个任务是串行的，dump thread 必须等待 slave 返回之后才会传送下一个 events 事务。dump thread 已然成为整个半同步提高性能的瓶颈。在高并发业务场景下，这样的机制会影响数据库整体的系统吞吐量(TPS)。
4. 5.7 版本的半同步复制中，独立出一个 ack collector thread ，专门用于接收 slave 的反馈信息。这样 master 上有两个线程独立工作，可以同时发送 binlog 到 slave ，和接收 slave 的反馈。

4.搭建 MySQL读写分离

实验准备：

Master 服务器：192.168.88.22 	mysql5.7
Slave1 服务器：192.168.88.40		mysql5.7
Slave2 服务器：192.168.80.13		mysql5.7
Amoeba 服务器：192.168.88.31		jdk1.6、Amoeba
客户端 服务器：192.168.88.50		mysql

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-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=.:$JAVA_HOME/lib:$JAVA_HOME/jre/lib
export PATH=$JAVA_HOME/bin:$JAVA_HOME/jre/bin:$PATH
export AMOEBA_HOME=/usr/local/amoeba
export PATH=$PATH:$AMOEBA_HOME/bin

source /etc/profile
java -version

安装Amoeba软件

mkdir /usr/local/amoeba
tar xf 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@'192.168.88.%' identified by 'yy.com';

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
192.168.80.10
##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
192.168.80.11
##58##复制上面6行粘贴，设置从服务器2的名slave2和地址

192.168.80.12
##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

测试读写分离

在客户端服务器上测试

yum install -y mariadb-server mariadb
systemctl start mariadb.service

mysql -u amoeba -p123 -h 192.168.88.31 -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 ikun;
create table test (id int(10),name varchar(10),address varchar(20));

在两台从服务器上

stop slave;
use ikun;

##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');

最后在客户端服务器上

use ikun;

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

5.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.是同步复制、而不是异步复制

• 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