系統(tǒng)運(yùn)維

在實(shí)際生產(chǎn)環(huán)境中，如果對數(shù)據(jù)庫的讀、寫都在同一個數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中操作，無論是在安全性、高可用性還是高并發(fā)等各個方面都是完全不能滿足實(shí)際需求的。那么在實(shí)際生產(chǎn)環(huán)境中是如何解決這個問題？這就需要提到兩個對于mysql數(shù)據(jù)庫特別重要的技術(shù)——主從復(fù)制和讀寫分離。

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實(shí)際環(huán)境中，一臺Mysql主服務(wù)器帶兩臺MYSQL從服務(wù)器做數(shù)據(jù)復(fù)制，前端應(yīng)用在進(jìn)行數(shù)據(jù)庫寫操作時，對主服務(wù)器進(jìn)行操作；在進(jìn)行數(shù)據(jù)庫讀操作時，對兩臺從服務(wù)器進(jìn)行操作，這樣大大減輕了主服務(wù)器的壓力。如圖所示：

一、MySQL主從復(fù)制原理

MySQL的主從復(fù)制和MySQL的讀寫分離兩者有必然的聯(lián)系，首先要部署主從復(fù)制，只有主從復(fù)制完成了，才能在此基礎(chǔ)上進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀寫分離

1）MySQL支持的復(fù)制類型

（1）基于語句的復(fù)制：在主服務(wù)器上執(zhí)行的SQL語句，在從服務(wù)器上執(zhí)行同樣的語句。MySQL默認(rèn)采用基于語句的復(fù)制，效率比較高。但是必須開啟二進(jìn)制日志功能；
（2）基于行的復(fù)制：把改變的內(nèi)容復(fù)制過去，而不是把命令在從服務(wù)器上執(zhí)行一遍；
（3）混合類型的復(fù)制：默認(rèn)采用基于語句的復(fù)制，一旦發(fā)現(xiàn)基于語句無法精確復(fù)制時，就會采用基于行的復(fù)制；

2）復(fù)制的工作過程

MySQL復(fù)制的工作過程如圖所示：

MySQL復(fù)制的工作過程詳細(xì)介紹：
1.在每個事物更新數(shù)據(jù)完成之前，Master在二進(jìn)制日志記錄這些變化。寫入二進(jìn)制日志完成后，Master通知存儲引擎提交事務(wù)；
2.Slave將Master的Binary log（二進(jìn)制日志）復(fù)制到其Relay log（中繼日志）。首先Slave開始一個工作進(jìn)程——I/O線程，I/O線程在Master上打開一個普通的連接，然后開始Binlog dump process（二進(jìn)制日志轉(zhuǎn)儲過程）。Binlog dump process從Master的二進(jìn)制日志中讀取事件，如果已經(jīng)跟上Master，它就會睡眠并等待Master產(chǎn)生新的事件。I/O線程將這些時間寫入中繼日志；
3.SQL slave thread（SQL從線程）處理該過程的最后一步。SQL線程從中繼日志中讀取事件，并重放其中的事件而更新Slave的數(shù)據(jù)，使其與Master中的數(shù)據(jù)一致，只要該線程與I/O線程保持一致，中繼日志通常會位于OS的緩存中，所以中繼日志的開銷很??；

復(fù)制過程有一個很重要的限制，即復(fù)制在Slave上是串行化的，也就是說Master上的并行更新操作不能在Slave上并行操作。

二、MySQL讀寫分離原理

簡單來說，讀寫分離就是只在主服務(wù)器上寫、只在從服務(wù)器上讀?；镜脑硎亲屩鲾?shù)據(jù)庫處理事務(wù)性查詢，而從數(shù)據(jù)庫處理select查詢。數(shù)據(jù)庫復(fù)制被用來把事務(wù)性查詢導(dǎo)致的變更同步到群集中的從數(shù)據(jù)庫。如圖所示：

目前常見的MySQL讀寫分離分為兩種：

1）基于程序代碼內(nèi)部實(shí)現(xiàn)

在代碼中根據(jù)select、insert進(jìn)行路由分類，這類方法也是目前生產(chǎn)環(huán)境應(yīng)用最廣泛的。優(yōu)點(diǎn)是性能較好，因?yàn)樵诔绦虼a中實(shí)現(xiàn)，不需要增加額外的設(shè)備作為硬件開發(fā)，缺點(diǎn)是需要開發(fā)人員來實(shí)現(xiàn)，運(yùn)維人員無從下手；

2）基于中間代理層實(shí)現(xiàn)

代理一般位于客戶端和服務(wù)器之間，代理服務(wù)器接到客戶端的請求后通過判斷后轉(zhuǎn)發(fā)到后端數(shù)據(jù)庫，有兩個代表性程序：
（1）MySQL—Proxy：為MySQL開源項(xiàng)目，通過其自帶的lua腳本進(jìn)行SQL判斷，雖然是MySQL官方產(chǎn)品。但是MySQL官方并不建議將MySQL—Proxy用到生產(chǎn)環(huán)境中；
（2）Amoeba（變形蟲）：由陳思儒開發(fā)，其層就職于阿里巴巴。該程序用Java語言進(jìn)行開發(fā)，阿里巴巴將其用于生產(chǎn)環(huán)境。它不支持事務(wù)和存儲過程；

經(jīng)過上述簡單的比較，通過程序代碼實(shí)現(xiàn)MySQL讀寫分離自然是一個不錯的選擇，但是并不是所有的應(yīng)用都適合在程序代碼中實(shí)現(xiàn)讀寫分離。例如：一些大型復(fù)雜Java應(yīng)用，如果在程序代碼中實(shí)現(xiàn)分離對代碼改動較大。所以，像這種代行復(fù)雜的應(yīng)用一般會考慮使用代理層來實(shí)現(xiàn)。

三、搭建MySQL主從復(fù)制

實(shí)驗(yàn)拓補(bǔ)如下：

大致步驟分為：
（1）MySQL主服務(wù)器建立時間同步；
（2）MySQL從服務(wù)器進(jìn)行時間同步；
（3）關(guān)閉防火墻；
（4）安裝MySQL數(shù)據(jù)庫；
（5）配置MySQL主服務(wù)器；
（6）配置MySQL從服務(wù)器；
（7）驗(yàn)證主從復(fù)制效果；

（1）MySQL主服務(wù)器建立時間同步

[root@localhost ~]# yum -y install ntp             
//安裝NTP
[root@localhost ~]# vim /etc/ntp.conf              
//編寫ntp服務(wù)的配置文件
                     ……………………                     //省略部分內(nèi)容，填寫以下內(nèi)容
server 127.127.1.0                                        
//需要同步上層服務(wù)器（本身）
fudge 127.127.1.0 stratum 8                         
//同步上層服務(wù)器的層數(shù)（大小不能超過或等于16）
[root@localhost ~]# systemctl restart ntpd   
//重啟ntp服務(wù)

（2）MySQL從服務(wù)器進(jìn)行時間同步

兩臺從服務(wù)器上都要進(jìn)行時間同步！

[root@localhost ~]# yum -y install ntpdate
[root@localhost ~]# ntpdate 192.168.1.1
//安裝ntpdate工具，并指定ntp服務(wù)器實(shí)現(xiàn)同步

（3）關(guān)閉防火墻（或開啟相應(yīng)端口）

由于實(shí)驗(yàn)環(huán)境，這里就采用強(qiáng)制關(guān)閉防火墻了。每臺服務(wù)器上都關(guān)閉防火墻！

[root@localhost ~]# systemctl stop firewalld
//關(guān)閉防火墻

（4）安裝MySQL數(shù)據(jù)庫

安裝MySQL數(shù)據(jù)庫可以參考博文：編譯安裝MySQL數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)

安裝完成之后，啟動MySQL數(shù)據(jù)庫

[root@localhost ~]# systemctl start mysqld
//啟動MySQL數(shù)據(jù)庫
[root@localhost ~]# netstat -anpt | grep mysqld
tcp6       0      0 :::3306                 :::*                    LISTEN      3263/mysqld       
//mysql數(shù)據(jù)庫的監(jiān)聽端口是TCP/3306，確認(rèn)一下！  
[root@localhost ~]# mysqladmin -u root password \'123456\'
//給MySQL數(shù)據(jù)庫管理員“root”設(shè)置密碼

主、從服務(wù)器都需要安裝MySQL數(shù)據(jù)庫、并啟動、設(shè)置密碼 ！?。?/p>（5）配置MySQL主服務(wù)器

[root@localhost ~]# vim /etc/my.cnf
//編寫MySQL數(shù)據(jù)庫的配置文件
                        ……………………                     //省略部分內(nèi)容，填寫以下內(nèi)容
server_id = 11
//服務(wù)器ID號，自定義但不可以與別的MySQL服務(wù)器沖突
log_bin = master-bin
//定義bin-log的文件名（默認(rèn)保存在數(shù)據(jù)目錄下）
log-slave-updates = true
//開啟從服務(wù)器自動備份
[root@localhost ~]# systemctl restart mysqld
//重啟MySQL數(shù)據(jù)庫
[root@localhost ~]# mysql -u root -p
Enter password: 
//登錄MySQL數(shù)據(jù)庫
mysql> grant replication slave on *.* to \'myslave\'@\'192.168.1.%\' identified by \'123456\';
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
//授權(quán)用戶myslave，密碼是123456，在192.168.1.0網(wǎng)段的所有MySQL服務(wù)器上對所有數(shù)據(jù)庫、表具有復(fù)制的權(quán)限
mysql> flush privileges;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
//刷新權(quán)限
mysql> show master status;
//查看主服務(wù)器的狀態(tài)
+-------------------+----------+--------------+------------------+-------------------+
| File              | Position | Binlog_Do_DB | Binlog_Ignore_DB | Executed_Gtid_Set |
+-------------------+----------+--------------+------------------+-------------------+
| master-bin.000001 |      410 |              |                  |                   |
+-------------------+----------+--------------+------------------+-------------------+
1 row in set (0.00 sec)
//File列顯示日志名，Position列顯示偏移量

（6）配置MySQL從服務(wù)器

兩臺從服務(wù)器的配置幾乎一樣！

[root@localhost ~]# vim /etc/my.cnf
//編寫MySQL數(shù)據(jù)庫的配置文件
                            ……………………                     //省略部分內(nèi)容，填寫以下內(nèi)容
server_id = 22
//服務(wù)器ID號，自定義但不可以與別的MySQL服務(wù)器沖突
relay-log = relay-log-bin
//定義中繼日志文件名稱和路徑（默認(rèn)保存在數(shù)據(jù)目錄下）
relay-log-index = slave-relay-bin.index
//定義中繼日志索引文件名（記錄很多的中繼日志文件）
//默認(rèn)情況，中繼日志使用host_name-relay-bin.nnnnnn形式的文件名，其中host_name是從服務(wù)器主機(jī)名，nnnnnn是序 列號。
//用連續(xù)序列號來創(chuàng)建連續(xù)中繼日志文件，從000001開始。從服務(wù)器跟蹤索引文件中目前正使用的中繼日志。 默認(rèn)中繼日志索引文件名為host_name-relay-bin.index。
//默認(rèn)情況，在從服務(wù)器的數(shù)據(jù)目錄中創(chuàng)建這些文件。
[root@localhost ~]# systemctl restart mysqld
//重啟MySQL數(shù)據(jù)庫
[root@localhost ~]# mysql -u root -p
Enter password: 
//登錄MySQL數(shù)據(jù)庫
 mysql> change master to master_host=\'192.168.1.1\',master_user=\'myslave\',
-> master_password=\'123456\',master_log_file=\'master-bin.000001\',master_log_pos=410;
Query OK, 0 rows affected, 2 warnings (0.02 sec)
//指定主服務(wù)的IP地址、登錄主服務(wù)器的用戶名、密碼、指定同步的日志、偏移量
mysql> start slave;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
//啟動同步
mysql> show slave status\\G;
//查看Slave狀態(tài)，確保以下兩項(xiàng)為“Yes”
                            ……………………                     //省略部分內(nèi)容，填寫以下內(nèi)容
             Slave_IO_Running: Yes                                          //I/O線程啟動
            Slave_SQL_Running: Yes                                       //SQL線程啟動                           ……………………                     //省略部分內(nèi)容，填寫以下內(nèi)容

兩臺從服務(wù)器配置完畢后！即可進(jìn)行測試！

（7）驗(yàn)證主從復(fù)制效果

①在主、從服務(wù)器上登錄MySQL數(shù)據(jù)庫，查看數(shù)據(jù)庫；

[root@localhost ~]# mysql -u root -p
Enter password: 
mysql> show databases;
+--------------------+
| Database           |
+--------------------+
| information_schema |
| mysql              |
| performance_schema |
| test               |
+--------------------+
4 rows in set (0.10 sec)

②在主服務(wù)器上創(chuàng)建新的數(shù)據(jù)庫；

mysql> create database qq;
Query OK, 1 row affected (0.00 sec)

③在主、從服務(wù)器上分別查看數(shù)據(jù)庫

mysql> show databases;
+--------------------+
| Database           |
+--------------------+
| information_schema |
| mysql              |
| performance_schema |
| qq                 |
| test               |
+--------------------+
5 rows in set (0.00 sec)

顯示數(shù)據(jù)庫相同，則表示主從復(fù)制成功！

四、搭建MySQL讀寫分離

搭建MySQL讀寫分離的基礎(chǔ)就是MySQL主從復(fù)制，以下所有操作都是基于mysql主從復(fù)制的基礎(chǔ)上。

搭建MySQL讀寫分離使用的軟件是——Amoeba軟件。簡單介紹一下：

Amoeba項(xiàng)目開源框架于2008年發(fā)布一款A(yù)moeba for MySQL軟件。這個軟件致力于MySQL的分布式數(shù)據(jù)庫的前端代理曾，它主要為應(yīng)用層訪問MySQL的時候充當(dāng)SQL路由功能，并且具有負(fù)載均衡、高可用性、SQL過濾、讀寫分離、可路由相關(guān)到目標(biāo)數(shù)據(jù)庫，可并發(fā)請求多臺數(shù)據(jù)庫。通過Amoeba能夠完成多數(shù)據(jù)源的高可用、負(fù)載均衡、數(shù)據(jù)切片的功能，目前Amoeba已在很多企業(yè)的生產(chǎn)線上使用，其版本可在官網(wǎng)上自行下載。

（1）在Amoeba服務(wù)器上安裝Java環(huán)境

注意：Amoeba軟件千萬不要安裝在任意mysql服務(wù)器上！

因?yàn)锳moeba是基于jdk1.5開發(fā)的，所以官方推薦使用jdk1.5或1.6版本。高版本不建議使用！查看Centos 7系統(tǒng)默認(rèn)的Java環(huán)境：

[root@localhost ~]# java -version
openjdk version 1.8.0_102
OpenJDK Runtime Environment (build 1.8.0_102-b14)
OpenJDK 64-Bit Server VM (build 25.102-b14, mixed mode)

所以，還需要重新部署一下java環(huán)境，使用的軟件包網(wǎng)盤鏈接：https://pan.baidu.com/s/1sHwbvlIZ2VDLb_qw-b_z4w
提取碼：rs1x
操作如下：

[root@localhost ~]# cp jdk-6u14-linux-x64.bin /usr/local
[root@localhost ~]# chmod +x /usr/local/jdk-6u14-linux-x64.bin 
[root@localhost ~]# cd /usr/local
[root@localhost local]# ./jdk-6u14-linux-x64.bin                  //根據(jù)提示輸入yes和回車鍵
[root@localhost local]# mv jdk1.6.0_14/ jdk1.6                   //對jdk的安裝目錄進(jìn)行重命名
[root@localhost ~]# vim /etc/profile                                     //編寫全局環(huán)境變量配置文件
 ……………………                               //省略部分內(nèi)容，填寫以下內(nèi)容
export  JAVA_HOME=/usr/local/jdk1.6
export 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
[root@localhost ~]# source /etc/profile
[root@localhost ~]# java -version
java version 1.6.0_14
Java(TM) SE Runtime Environment (build 1.6.0_14-b08)
Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM (build 14.0-b16, mixed mode)
//目前系統(tǒng)的Java環(huán)境是1.6版本的，可以使用！

（2）安裝并配置Amoeba軟件

Amoeba軟件的網(wǎng)盤鏈接：https://pan.baidu.com/s/1m-gBbCW4SxTt4b5NvQngQQ
提取碼：w93m
操作如下：

[root@localhost ~]# mkdir /usr/local/amoeba
[root@localhost ~]# tar zxf amoeba-mysql-binary-2.2.0.tar.gz -C /usr/local/amoeba/
[root@localhost ~]# chmod -R 755 /usr/local/amoeba/
[root@localhost ~]# /usr/local/amoeba/bin/amoeba
amoeba start|stop
//出現(xiàn)這些內(nèi)容，則表示安裝amoeba安裝成功

（3）配置Amoeba讀寫分離，兩個Slave實(shí)現(xiàn)讀負(fù)載均衡

①M(fèi)aster、Slave1、Slave2中都要開放權(quán)限給Amoeba訪問，命令如下：

mysql> grant all on *.* to \'test\'@\'192.168.1.%\' identified by \'123.com\';
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

②編輯amoeba.xml配置文件。此配置文件主要定義主從服務(wù)器地址池。

[root@localhost ~]# vim /usr/local/amoeba/conf/amoeba.xml
                     ……………………                 //由于內(nèi)容較多，編輯的每條內(nèi)容都添加了實(shí)際的行號
30                                         <property name=user>amoeba</property>
31                                         
32                                         <property name=password>123456</property>
//指定客戶機(jī)訪問amoeba服務(wù)器時的賬號、密碼！
115                 <property name=defaultPool>master</property>
116 
117                 <property name=writePool>master</property>
118                 <property name=readPool>slaves</property>
//注意取消原本的注釋信息     

③編輯dbServer.xml配置文件

[root@localhost ~]# vim /usr/local/amoeba/conf/dbServers.xml 
                         ……………………                 //由于內(nèi)容較多，編輯的每條內(nèi)容都添加了實(shí)際的行號
 26                         <property name=user>test</property>
 27 
 28                         <property name=password>123.com</property>
   //指定amoeba服務(wù)器訪問mysql數(shù)據(jù)庫使用的賬號密碼
 43         <dbServer name=master  parent=abstractServer>
 44                 <factoryConfig>
 45                         <!-- mysql ip -->
 46                         <property name=ipAddress>i192.168.1.1</property>
 47                 </factoryConfig>
 48         </dbServer>
 49         
 50         <dbServer name=slave1  parent=abstractServer>
 51                 <factoryConfig>
 52                         <!-- mysql ip -->
 53                         <property name=ipAddress>192.168.1.2</property>
 54                 </factoryConfig>
 55         </dbServer>
 56         <dbServer name=slave2  parent=abstractServer>
 57                 <factoryConfig>
 58                         <!-- mysql ip -->
 59                         <property name=ipAddress>192.168.1.3</property>
 60                 </factoryConfig>
 61         </dbServer>
 //slave2配置需要復(fù)制salve1的配置信息（行號可能與實(shí)際不符）                        
 62 
 63         <dbServer name=slaves virtual=true>
 64                 <poolConfig class=com.meidusa.amoeba.server.MultipleServerPool>
 65                         <!-- Load balancing strategy: 1=ROUNDROBIN , 2=WEIGHTBASED , 3=HA-->
 66                         <property name=loadbalance>1</property>
 67 
 68                         <!-- Separated by commas,such as: server1,server2,server1 -->
 69                         <property name=poolNames>slave1,slave2</property>
 70                 </poolConfig>
 71         </dbServer>

④確認(rèn)無誤后，啟動Amoeba軟件，其默認(rèn)端口為TCP 8066

[root@localhost ~]# /usr/local/amoeba/bin/amoeba start &
[root@localhost ~]# netstat -anpt | grep 8066
tcp6       0      0 :::8066                 :::*                    LISTEN      3799/java         

（5）測試

由于實(shí)驗(yàn)環(huán)境，我們測試一下讀寫分離的效果，實(shí)際環(huán)境，輕易不要測試?。?！

①在客戶端安裝mysql工具，并通過代理訪問mysql，命令如下：

[root@localhost ~]# yum -y install mariadb
//注意，Centos 7系統(tǒng)開始，自帶的數(shù)據(jù)庫叫mariadb，不再是mysql
[root@localhost ~]# mysql -u amoeba -h 192.168.1.4 -P 8066 -p
Enter password: 
  MySQL [(none)]> 
//表示訪問成功

②在MySQL主服務(wù)器上創(chuàng)建一個表同步到從服務(wù)器上

mysql> use qq;
Database changed
mysql> create table q1 (id int);
Query OK, 0 rows affected (0.10 sec)

分別在兩臺從服務(wù)器上停止同步，執(zhí)行如下命令：

mysql> stop slave;
Query OK, 0 rows affected (0.01 sec)

在主服務(wù)器上插入數(shù)據(jù)：

mysql> insert into q1 values (\'1\');
Query OK, 1 row affected (0.00 sec)

③兩臺從服務(wù)器上同步了表，手動分別插入一條數(shù)據(jù)
第一臺從服務(wù)器

mysql> use qq;
Database changed
mysql>  insert into q1 values (\'2\');
Query OK, 1 row affected (0.00 sec)

第二臺從服務(wù)器

mysql> use qq;
Database changed
mysql>  insert into q1 values (\'3\');
Query OK, 1 row affected (0.00 sec)

④測試讀操作
在客戶機(jī)上第一次查詢結(jié)果：

MySQL [(none)]> select * from qq.q1;
+------+
| id   |
+------+
|    3 |
+------+
1 row in set (0.00 sec)

在客戶機(jī)上第二次查詢結(jié)果：

MySQL [(none)]> select * from qq.q1;
+------+
| id   |
+------+
|    2 |
+------+
1 row in set (0.00 sec)

永遠(yuǎn)是這兩種結(jié)果?。?！
這樣實(shí)現(xiàn)了讀數(shù)據(jù)的負(fù)載均衡，而且效果很明顯！

⑤測試寫操作
在客戶端上插入一條數(shù)據(jù)，但是在客戶端查詢不到！

MySQL [qq]> insert into q1 values (\'4\');
    Query OK, 1 row affected (0.00 sec)

但在主服務(wù)器上可以查詢到！

mysql> select * from q1;
+------+
| id   |
+------+
|    1 |
|    4 |
+------+
2 rows in set (0.00 sec)

由此驗(yàn)證，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了MySQL讀寫分離，目前所有的寫在主服務(wù)器上，避免了數(shù)據(jù)的不同步；所有的讀操作都分?jǐn)偨o了從服務(wù)器，用來分擔(dān)數(shù)據(jù)庫的壓力！

———————— 本文至此結(jié)束，感謝閱讀 ————————

網(wǎng)頁題目：MySQL主從復(fù)制與讀寫分離詳解
瀏覽路徑：http://www.rwnh.cn/article18/cpcsdp.html

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