mysql 主从复制、读写分离、分库分表

思维导图

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前言

在很多项目，特别是互联网项目，在使用MySQL时都会采用主从复制、读写分离的架构。

为什么要采用主从复制读写分离的架构？如何实现？有什么缺点？让我们带着这些问题开始这段学习之旅吧！

为什么使用主从复制、读写分离

主从复制、读写分离一般是一起使用的。目的很简单，就是为了提高数据库的并发性能。你想，假设是单机，读写都在一台MySQL上面完成，性能肯定不高。如果有三台MySQL，一台mater只负责写操作，两台salve只负责读操作，性能不就能大大提高了吗？

所以主从复制、读写分离就是为了数据库能支持更大的并发。

随着业务量的扩展、如果是单机部署的MySQL，会导致I/O频率过高。采用主从复制、读写分离可以提高数据库的可用性。

主从复制的原理

①当Master节点进行insert、update、delete操作时，会按顺序写入到binlog中。

②salve从库连接master主库，Master有多少个slave就会创建多少个binlog dump线程。

③当Master节点的binlog发生变化时，binlog dump 线程会通知所有的salve节点，并将相应的binlog内容推送给slave节点。

④I/O线程接收到 binlog 内容后，将内容写入到本地的 relay-log。

⑤SQL线程读取I/O线程写入的relay-log，并且根据 relay-log 的内容对从数据库做对应的操作。

如何实现主从复制

我这里用三台虚拟机(Linux)演示，IP分别是104(Master)，106(Slave)，107(Slave)。

预期的效果是一主二从，如下图所示：

Master配置

使用命令行进入mysql：

mysql -u root -p

接着输入root用户的密码(密码忘记的话就网上查一下重置密码吧~)，然后创建用户：

//192.168.0.106是slave从机的IP
GRANT REPLICATION SLAVE ON *.* to 'root'@'192.168.0.106' identified by 'Java@1234';
//192.168.0.107是slave从机的IP
GRANT REPLICATION SLAVE ON *.* to 'root'@'192.168.0.107' identified by 'Java@1234';
//刷新系统权限表的配置
FLUSH PRIVILEGES;

创建的这两个用户在配置slave从机时要用到。

接下来在找到mysql的配置文件/etc/my.cnf，增加以下配置：

# 开启binlog
log-bin=mysql-bin
server-id=104
# 需要同步的数据库，如果不配置则同步全部数据库
binlog-do-db=test_db
# binlog日志保留的天数，清除超过10天的日志
# 防止日志文件过大，导致磁盘空间不足
expire-logs-days=10 

配置完成后，重启mysql：

service mysql restart

可以通过命令行show master status\G;查看当前binlog日志的信息(后面有用)：

Slave配置

Slave配置相对简单一点。从机肯定也是一台MySQL服务器，所以和Master一样，找到/etc/my.cnf配置文件，增加以下配置：

# 不要和其他mysql服务id重复即可
server-id=106

接着使用命令行登录到mysql服务器：

mysql -u root -p

然后输入密码登录进去。

进入到mysql后，再输入以下命令：

CHANGE MASTER TO 
MASTER_HOST='192.168.0.104',//主机IP
MASTER_USER='root',//之前创建的用户账号
MASTER_PASSWORD='Java@1234',//之前创建的用户密码
MASTER_LOG_FILE='mysql-bin.000001',//master主机的binlog日志名称
MASTER_LOG_POS=862,//binlog日志偏移量
master_port=3306;//端口

还没完，设置完之后需要启动：

# 启动slave服务
start slave;

启动完之后怎么校验是否启动成功呢？使用以下命令：

show slave status\G;

可以看到如下信息（摘取部分关键信息）：

*************************** 1. row ***************************
               Slave_IO_State: Waiting for master to send event
                  Master_Host: 192.168.0.104
                  Master_User: root
                  Master_Port: 3306
                Connect_Retry: 60
              Master_Log_File: mysql-bin.000001
          Read_Master_Log_Pos: 619
               Relay_Log_File: mysqld-relay-bin.000001
                Relay_Log_Pos: 782
        Relay_Master_Log_File: mysql-bin.000001 //binlog日志文件名称
             Slave_IO_Running: Yes //Slave_IO线程、SQL线程都在运行
            Slave_SQL_Running: Yes
             Master_Server_Id: 104 //master主机的服务id
                  Master_UUID: 0ab6b3a6-e21d-11ea-aaa3-080027f8d623
             Master_Info_File: /var/lib/mysql/master.info
                    SQL_Delay: 0
          SQL_Remaining_Delay: NULL
      Slave_SQL_Running_State: Slave has read all relay log; waiting for the slave I/O thread to update it
           Master_Retry_Count: 86400
                Auto_Position: 0

另一台slave从机配置一样，不再赘述。

测试主从复制

在master主机执行sql：

CREATE TABLE `tb_commodity_info` (
  `id` varchar(32) NOT NULL,
  `commodity_name` varchar(512) DEFAULT NULL COMMENT '商品名称',
  `commodity_price` varchar(36) DEFAULT '0' COMMENT '商品价格',
  `number` int(10) DEFAULT '0' COMMENT '商品数量',
  `description` varchar(2048) DEFAULT '' COMMENT '商品描述',
  PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8mb4 COMMENT='商品信息表';

接着我们可以看到两台slave从机同步也创建了商品信息表：

主从复制就完成了！java技术爱好者有点东西哦~

读写分离

主从复制完成后，我们还需要实现读写分离，master负责写入数据，两台slave负责读取数据。怎么实现呢？

实现的方式有很多，以前我公司是采用AOP的方式，通过方法名判断，方法名中有get、select、query开头的则连接slave，其他的则连接master数据库。

但是通过AOP的方式实现起来代码有点繁琐，有没有什么现成的框架呢，答案是有的。

Apache ShardingSphere 是一套开源的分布式数据库中间件解决方案组成的生态圈，它由 JDBC、Proxy两部分组成。

ShardingSphere-JDBC定位为轻量级 Java 框架，在 Java 的 JDBC 层提供的额外服务。 它使用客户端直连数据库，以 jar 包形式提供服务，无需额外部署和依赖，可理解为增强版的 JDBC 驱动，完全兼容 JDBC 和各种 ORM 框架。

读写分离就可以使用ShardingSphere-JDBC实现。

下面演示一下SpringBoot+Mybatis+Mybatis-plus+druid+ShardingSphere-JDBC代码实现。

项目配置

版本说明：

SpringBoot：2.0.1.RELEASE
druid：1.1.22
mybatis-spring-boot-starter:1.3.2
mybatis-plus-boot-starter：3.0.7
sharding-jdbc-spring-boot-starter:4.1.1

添加sharding-jdbc的maven配置：

    org.apache.shardingsphere
    sharding-jdbc-spring-boot-starter
    4.1.1

然后在application.yml添加配置：

# 这是使用druid连接池的配置，其他的连接池配置可能有所不同
spring:
  shardingsphere:
    datasource:
      names: master,slave0,slave1
      master:
        type: com.alibaba.druid.pool.DruidDataSource
        driver-class-name: com.mysql.jdbc.Driver
        url: jdbc:mysql://192.168.0.108:3306/test_db?useUnicode=true&characterEncoding=utf8&tinyInt1isBit=false&useSSL=false&serverTimezone=GMT
        username: yehongzhi
        password: YHZ@1234
      slave0:
        type: com.alibaba.druid.pool.DruidDataSource
        driver-class-name: com.mysql.jdbc.Driver
        url: jdbc:mysql://192.168.0.109:3306/test_db?useUnicode=true&characterEncoding=utf8&tinyInt1isBit=false&useSSL=false&serverTimezone=GMT
        username: yehongzhi
        password: YHZ@1234
      slave1:
        type: com.alibaba.druid.pool.DruidDataSource
        driver-class-name: com.mysql.jdbc.Driver
        url: jdbc:mysql://192.168.0.110:3306/test_db?useUnicode=true&characterEncoding=utf8&tinyInt1isBit=false&useSSL=false&serverTimezone=GMT
        username: yehongzhi
        password: YHZ@1234
    props:
      sql.show: true
    masterslave:
      load-balance-algorithm-type: round_robin
    sharding:
      master-slave-rules:
        master:
          master-data-source-name: master
          slave-data-source-names: slave0,slave1

sharding.master-slave-rules是标明主库和从库，一定不要写错，否则写入数据到从库，就会导致无法同步。

load-balance-algorithm-type是路由策略，round_robin表示轮询策略。

启动项目，可以看到以下信息，代表配置成功：

编写Controller接口：

	/**
     * 添加商品
     *
     * @param commodityName  商品名称
     * @param commodityPrice 商品价格
     * @param description    商品价格
     * @param number         商品数量
     * @return boolean 是否添加成功
     * @author java技术爱好者
     */
    @PostMapping("/insert")
    public boolean insertCommodityInfo(@RequestParam(name = "commodityName") String commodityName,
                                       @RequestParam(name = "commodityPrice") String commodityPrice,
                                       @RequestParam(name = "description") String description,
                                       @RequestParam(name = "number") Integer number) throws Exception {
        return commodityInfoService.insertCommodityInfo(commodityName, commodityPrice, description, number);
    }

准备就绪，开始测试！

测试

打开POSTMAN，添加商品：

控制台可以看到如下信息：

查询数据的话则通过slave进行：

就是这么简单！

缺点

尽管主从复制、读写分离能很大程度保证MySQL服务的高可用和提高整体性能，但是问题也不少：

• 从机是通过binlog日志从master同步数据的，如果在网络延迟的情况，从机就会出现数据延迟。那么就有可能出现master写入数据后，slave读取数据不一定能马上读出来。

可能有人会问，有没有事务问题呢？

实际上这个框架已经想到了，我们看回之前的那个截图，有一句话是这样的：

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坚持原创，持续输出兼具广度和深度的技术文章。

上面所有例子的代码都上传Github了：

https://github.com/yehongzhi/mall

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