MySQL主从复制与读写分离

Posted 2020-10-23

-----前言：我们前面搭建过LAMP和LNMP，做过了web服务器群集和热备，web服务器坏了我们是不怕了，但是我们要知道，网站的数据有很多是存储在数据库里面的，例如注册的会员，发的文章，购物的订单等信息。当然我们可以给数据库做备份，但是如果每天00:00做一次备份，那么如果在23:59数据丢失了，那么就会丢失一天的数据，有没有一种方法能实现实时备份，就是说有数据产生就立即备份，答案当然是有，也就是今天我们要学习的mysql主从复制。有点类似于前面我们学习过的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。另外读写分离主要是为了优化数据库。

Mysql读取分离案例概述

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
解决方案：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

案例分析：案例环境

Mysql主从复制的工作原理

1、mysq支持的复制类型
1）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。
2）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。
3）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。

2、复制的工作过程

1）在每个事务更新数据完成之前，master在二进制日志记录这些改变。写入二进制日志完成后，master通知存储引擎提交事务。
2）Slave将master的binary log复制到其中继日志。首先slave开始一个工作线程（I/O），I/O线程在master上打开一个普通的连接，然后开始binlog dump process。binlog dump process从master的二进制日志中读取事件，如果已经跟上master，它会睡眠并等待master产生新的事件，I/O线程将这些事件写入中继日志。
3）Sql slave thread（sql从线程）处理该过程的最后一步，sql线程从中继日志读取事件，并重放其中的事件而更新slave数据，使其与master中的数据一致，只要该线程与I/O线程保持一致，中继日志通常会位于os缓存中，所以中继日志的开销很小。

Mysql读写分离原理

读写分离就是在主服务器上修改，数据会同步到从服务器，从服务器只能提供读取数据，不能写入，实现备份的同时也实现了数据库性能的优化，以及提升了服务器安全。

目前较为常见的Mysql读写分离分为两种

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下应用最广泛的。优点是性能较好，因为程序在代码中实现，不需要增加额外的硬件开支，缺点是需要开发人员来实现，运维人员无从下手。

2）基于中间代理层实现
代理一般介于应用服务器和数据库服务器之间，代理数据库服务器接收到应用服务器的请求后根据判断后转发到，后端数据库，有以下代表性的程序。
（1）mysql_proxy。mysql_proxy是Mysql的一个开源项目，通过其自带的lua脚本进行sql判断。
（2）Atlas。是由 Qihoo 360, 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。
（3）Amoeba。由阿里巴巴集团在职员工陈思儒使用序java语言进行开发，阿里巴巴集团将其用户生产环境下，但是他并不支持事物以及存数过程。

不是所有的应用都能够在基于程序代码中实现读写分离，像一些大型的java应用，如果在程序代码中实现读写分离对代码的改动就较大，所以，像这种应用一般会考虑使用代理层来实现，那么今天就使用Amoeba为例，完成主从复制和读写分离。

实验案例：mysql主从复制和读写分离

1、实验拓扑

2、实验环境

在amoeba上安装amoeba和jdk，在其它的机器上安装mysql，ip地址如上图所示

实验步骤：主从复制的实验步骤

1、搭建时间NTP服务器，同步时间
1）建立时间同步环境，在主节点上搭建时间同步服务器

2）配置NTP时间服务器
Vim /etc/ntp.conf

3）重启ntpd服务

4）在防火墙上开启例外

5）在从节点上进行时间同步


在另一台从服务器上执行相同操作

2、在mysql主和两台从服务器上安装mysql，这三台的安装方法完全一样，我就以一台为例。
（1）安装mysql并创建程序用户
[[email protected] ~]# tar zxf cmake-2.8.6.tar.gz
[[email protected] ~]# cd cmake-2.8.6
[[email protected] cmake-2.8.12]# ./configure && gmake && gmake install
[[email protected] ~]# tar zxf mysql-5.5.38.tar.gz
[[email protected] ~]# cd mysql-5.5.38
[[email protected] mysql-5.5.38]# cmake -DCMAKE_INSTALL_PREFIX=/usr/local/mysql -DSYSCONFDIR=/etc/ -DDEFAULT_CHARSET=utf8 -DDEFAULT_COLLATION=utf8_general_ci -DWITH_EXTRA_CHARSETS=all && make && make install
[[email protected] mysql-5.5.38]# useradd -M -s /sbin/nologin mysql -g mysql

（2）优化程序执行路径
[[email protected] mysql-5.5.38]# echo "PATH=$PATH:/usr/local/mysql/bin" >> /etc/profile
（3）创建主配置文件
[[email protected] mysql-5.5.38]# cp support-files/my-medium.cnf.sh /etc/my.cnf
cp：是否覆盖"/etc/my.cnf"？ y
[[email protected] mysql-5.5.38]#

（4）创建服务脚本并添加为系统服务
[[email protected] mysql-5.5.38]# cp support-files/mysql.server /etc/init.d/mysqld
[[email protected] mysql-5.5.38]# chkconfig --add mysqld
[[email protected] mysql-5.5.38]# chkconfig mysqld on
[[email protected] mysql-5.5.38]# chmod +x /etc/init.d/mysqld

（5）初始化数据库
[[email protected] mysql-5.5.38]# /usr/local/mysql/scripts/mysql_install_db --user=mysql --basedir=/usr/local/mysql/ --datadir=/usr/local/mysql/data
[[email protected] mysql-5.5.38]#

（6）修改安装目录权限
[[email protected] mysql-5.5.38]# chown -R mysql:mysql /usr/local/mysql/

（7）启动服务
[[email protected] mysql-5.5.38]# service mysqld start

（8）为用户root设置密码
[[email protected] mysql-5.5.38]# mysqladmin -u root -p password ‘123-abc’
默认没有密码，直接在确认旧密码处回车即可。

（9）登录mysql数据库
[[email protected] mysql-5.5.38]# mysql -u root -p

3、配置mysql主服务器（MASTER）
1）修改/etc/my.cnf配置文件
server-id = 11 //mysql数据的唯一标示（不能重复）
log-slave-updates=true //允许连级复制 （增加）
log-bin=master-bin //二进制文件名（修改）

2）重启MySQL服务

3）登录mysql程序，给从服务器授权
Mysql -u root -p

4、配置从服务器
1）在/etc/my.cnf中修改以下内容
[[email protected] ~]# vim /etc/my.cnf
server-id = 22 //不能与其他实例重复
log-bin=mysql-bin //二进制日志文件名 修改
relay-log=relay-log-bin //复制过来的二进制文件名，增加
relay-log-index=slave-relay-bin.index //中继日志存放的文件名称，增加

注意server-id不能与主服务器相同，但是从服务器要相同。

2）重启mysql服务

3）登录mysql，配置同步

IP地址、用户、密码都master的数据库信息

4）启动同步

5）查看slave状态，确保以下两个值为YES

5、验证主从复制效果
1）在主服务器上新建数据库“IT”

2）在从服务器上查看数据库，如果和主服务器相同，说明成功。


注意从服务器的配置和主服务器完全一样，注意Id也要完全一样

读写分离的实验步骤

1、安装java环境（amoeba软件基于java平台运行）
1）运行jdk


export JAVA_HOME=/usr/local/jdk1.6 //设置jdk的根目录
export CLASSPATH=$CLASSPATH:$JAVA_HOME/lib:$JAVA_HOME/jir
e/lib //将jdk的程序文件赋予CLASSPATH变量
export PATH=$JAVA_HOME/lib:$JAVA_HOME/jre/bin:$PATH:$HOME
/bin //将jdk的程序文件赋予PATH变量
export AMOEBA_HOME=/usr/local/amoeba //定义AMOEBA的根目录
export PATH=$PATH:$AMOEBA_HOME/bin 将amoeba的程序文件复制给PATH变量
3）执行脚本

2、安装并配置Amoeba软件
1）安装

2）出现以下内容说明安装成功了

3、配置amoeba读写分离，两个slave读负载均衡
1）在主从服务器上开放权限给amoeba（三台服务器上都做相同设置，这里我就以其中一台为例）

2）修改amoeba.xml文件
注意：所有配置文件注释都是以 <!-- 内容 -->，再删除注释时请将内容也一并删除，最好是删除正行，但是有些时候只需要删除头和尾即可，里面的配置项是可以直接使用的。这个配置文件需要定义两个配置，第一是应用程序使用什么用户连接amoeba访问到后端的mysql数据库，第二个是定义默认写池以及读池。

Vi /usr/local/conf/amoeba.xml

接下来修改
<property name="sqlFunctionFile">${amoeba.home}/conf/functionMap.xml
</property>
<property name="LRUMapSize">1500</property>
<property name="defaultPool">master</property> //定义默认的写池
<property name="writePool">master</property> //定义写池
<property name="readPool">slaves</property> //定义读池，以上名字随便 <property name="needParse">true</property>
</queryRouter>
如下图所示：

注意

3）编辑dbServers.xml文件

4）启动amoeba软件

4、测试读写分离
1）打开一台客户端192.168.1.10，也需要安装mysql，作为测试机，可以使用yum -y install mysql安装。

2）建立防火墙规则
[[email protected] ~]# iptables -I INPUT -p tcp --dport 8066 -j ACCEPT
master、slave1、slave2都需要开放3306端口入站
[[email protected] ~]# iptables -I INPUT -p tcp --dport 3306 -j ACCEPT
[[email protected] ~]# service iptables save
iptables：将防火墙规则保存到 /etc/sysconfig/iptables： [确定]
[[email protected] ~]#
另外两台从服务器也是一样的配置，或者直接将iptables stop掉

3）修改amoeba的amoeba.xml配置文件的第一个8066改为3306之后建立一条防火墙规则为允许3306端口入站并且重新启动amoeba服务
<property name="port">3306</property> //在11行

[[email protected] ~]# amoeba stop
[[email protected] ~]# amoeba start&
[[email protected] ~]# iptables -I INPUT -p tcp --dport 3306 -j ACCEPT
在进行登录amoeba
[[email protected] ~]# mysql -u amoeba -p 123.abc -h 192.168.1.1

4）在主服务器master上创建一个数据库WLZS，同步到各从服务器上，然后关掉从服务器的slave功能，再插入数据。

5）查看在从服务器已经同步

6）然后在主服务器上写入数据

7）从服务器上也同步了表

8）在两台从服务器上执行stop slave

9）分别在从服务器上写入不同的数据


10）在客户端上查询

11）在客户机上写入一条语句

12)在客户端上查不到刚写入的数据，最终只有在master主服务器上才能看到，因为写操作只有master有，另外两台负责读取数据。


-------总结：到此为止主从复制和读写分离都已完成，写操作都在主服务器上，实现数据的统一更新，从服务器只负责读取，负载均衡分担了数据库压力。其实在我们生活中有很多主从复制的应用，例如有很多连锁超市，总部负责产品的名称和价格等信息的录入，而所有的超市都会同步更新，做到了统一价格。而像淘宝的服务器，主要是为了分担负载，提升查询的性能，又快到双11了，当天那么多人同时购物，如果只有一台mysql定是不够的，恰好今天使用的软件amoeba也是阿里巴巴自己员工开发出来的，经过淘宝这么多用户的验证，效果不用怀疑。最后补充一句，Mysql主从复制与我们以前学习的sqlserver复制是一样的作用。
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