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第四章 LINUX MySQL主从复制与读写分离

一、概述及原理

1）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

2）为什么要读写分离呢

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）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

4）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

5）mysql支持的复制类型

复制类型	说明
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

6）主从复制的工作过程

1）Master节点将数据的改变记录成二进制日志（bin log），当Master上的数据发生改变时，则将其改变写入二进制日志中

2）Slave节点会在一定时间间隔内对Master的二进制日志进行探测其是否发生改变，如果发生改变，则开始一个I/O线程请求 Master的二进制事件

3）同时Master节点为每个I/O线程启动一个dump线程，用于向其发送二进制事件，并保存至Slave节点本地的中继日志（Relay log）中，Slave节点将启动SQL线程从中继日志中读取二进制日志，在本地重放，即解析成 sql 语句逐一执行，使得其数据和 Master节点的保持一致，最后I/O线程和SQL线程将进入睡眠状态，等待下一次被唤醒

注：
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

7）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

8）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

程序	说明
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

二、搭建 MySQL主从复制

Master 服务器：192.168.58.61		mysql5.7.41
Slave1 服务器：192.168.58.62		mysql5.7.41
Amoeba 服务器：192.168.58.60		jdk1.6、Amoeba
客户端 服务器：192.168.58.63		mysql

systemctl disable --now firewalld
setenforce 0

1）Mysql主从服务器时间同步

###主服务器设置###
yum -y install ntp ntpdate

vim /etc/ntp.conf
--第8行--
restrict default nomodify notrap nopeer noquery
###将该行注释掉，在下面添加一行
restrict default nomodify
--第21-24行--
###注释掉这四行，在下面添加一行
#server 0.centos.pool.ntp.org iburst
#server 1.centos.pool.ntp.org iburst
#server 2.centos.pool.ntp.org iburst
#server 3.centos.pool.ntp.org iburst
server ntp.aliyun.com

systemctl restart ntpd


##从服务器设置##
yum -y install ntp ntpdate

systemctl restart ntpd
/usr/sbin/ntpdate 192.168.58.61			    #进行时间同步

crontab -e
*/30 * * * * /usr/sbin/ntpdate 192.168.58.61

2）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_logs_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
---------------------------------------------------------------
###"双1设置"适合数据安全性要求非常高，而且磁盘IO写能力足够支持的业务，比如订单、交易、充值、支付消费系统。"双1模式"下，当磁盘IO无法满足业务需求时，比如11.11活动的压力。推荐一下性能较快的设置，并使用带蓄电池后备电源，防止系统断电异常。
innodb_flush_logs_at_trx_commit=2		
###每次事务提交时MySQL都会把日志缓存区的数据写入日志文件中，但是并不会同时刷新到磁盘上。该模式下，MySQL会每秒执行一次刷新磁盘操作
sync_binlog=500							
###在进行500次事务提交以后，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 -p123
GRANT REPLICATION SLAVE ON *.* TO 'myslave'@'192.168.58.%' IDENTIFIED BY '123';			
###给从服务器授权
FLUSH PRIVILEGES;

show master status;
//如显示以下
+-------------------+----------+--------------+------------------+
| File              | Position | Binlog_Do_DB | Binlog_Ignore_DB |
+-------------------+----------+--------------+------------------+
| mysql-bin.000004  |    603   |              |                  |
+-------------------+----------+--------------+------------------+
1 row in set (0.00 sec)

###File 列显示日志名，Position 列显示偏移量

3）从服务器的mysql配置

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 -p123
CHANGE master to master_host='192.168.58.61',master_user='myslave',master_password='123',master_log_file='mysql-bin.000004',master_log_pos=603;					
###配置同步，注意 master_log_file 和 master_log_pos 的值要与Master查询的一致

start slave;						
###启动同步，如有报错执行 reset slave;
show slave status\G					
###查看 Slave 状态
//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