MySQL主从复制与读写分离
- [ ] 在企业应用中，成熟的业务通常数据量都比较大
- [ ] 单台MySQL在安全性、高可用性和高并发方面都无法满足实际的需求，
- [ ] 配置多台主从数据库服务器以实现读写分离
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
（1）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。
（2）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
（3）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，则开启一个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（Relaylog）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。
MySQL读写分离原理
- 只在主服务器上写，只在从服务器上读
- 主数据库处理事务性查询，从数据库处理SELECT查询
- 数据库复制用于将事务性查询的变更同步到集群中的从数据库
- 读写分离方案
- 基于程序代码内部实现
- 基于中间代理层实现
- MySQL-Proxy
- Amoeba
MySQL主从复制和读写分离实验部署
实验思路
- 第一步：客户端client访问代理服务器amoeba
- 第二步：代理服务器读写判断
- 写操作：写入到主服务器
- 第三步：主服务器将增删改写入自己二进制日志
- 第四步：从服务器将主服务器的二进制日志同步至自己中继日志
- 第五步：从服务器重放中继日志到数据库中
- 读操作：直接访问从服务器
- 最终结果：降低负载，起到负载均衡作用
| 主机 | 操作系统 | IP地址 | 所需工具/软件/安装包 |
|---|---|---|---|
| Amoeba | CentOS7 | 192.168.80.21 | jdk-6u14-linux-x64.bin、amoeba-mysql-binary-2.2.0.tar.gz |
| Master | CentOS7 | 192.168.80.20 | ntp 、 mysql-boost-5.7.20.tar.gz |
| Slave1 | CentOS7 | 192.168.80.30 | ntp 、ntpdate 、 mysql-boost-5.7.20.tar.gz |
| Slave2 | CentOS7 | 192.168.80.40 | ntp 、ntpdate 、 mysql-boost-5.7.20.tar.gz |
| 客户端 | CentOS7 | 192.168.80.50 | MySQL/mariadb-server |
将所有主机的防火墙和安全机制关闭
systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld
setenforce 0
1、搭建 MySQL 主从复制
（1）Mysql主从服务器时间同步
主服务器：192.168.80.20
yum -y install ntp
vim /etc/ntp.conf
#------末尾添加------
server 127.127.163.0 #设置本地是时钟源，注意修改网段
fudge 127.127.163.0 stratum 8 #设置时间层级为8（限制在15内）
#联网的情况下可以省略操作
service ntpd start
Slave1服务器：192.168.80.30
Slave2服务器：192.168.80.40
yum -y install ntp ntpdate
service ntpd start
/usr/sbin/ntpdate 192.168.80.20 #进行时间同步，指向Master服务器IP
crontab -e
*/30 * * * * /usr/sbin/ntpdate 192.168.80.20
（2）主服务器的mysql配置
Master服务器：192.168.80.20
vim /etc/my.cnf
server-id = 1
log-bin=master-bin #添加，主服务器开启二进制日志
log-slave-updates=true #添加，允许从服务器更新二进制日志
systemctl restart mysqld
mysql -u root -p
#给从服务器授权
grant replication slave on *.* to 'myslave'@'192.168.80.%' identified by '123456';
flush privileges;
show master status;
#File 列显示日志名，Fosition 列显示偏移量
（3）从服务器的mysql配置
Slave1服务器：192.168.80.30
Slave2服务器：192.168.80.40
vim /etc/my.cnf
#修改，注意id与Master的不同，两个Slave的id也要不同
server-id = 2
#添加，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=relay-log-bin
#添加，定义中继日志文件的位置和名称
relay-log-index=slave-relay-bin.index
systemctl restart mysqld
mysql -u root -p
#配置同步，注意 master_log_file 和 master_log_pos 的值要与Master查询的一致，
change master to master_host='192.168.80.20' , master_user='myslave',master_password='123456',master_log_file='master-bin.000001',master_log_pos=603;
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：
- 网络不通
- my.cnf配置有问题
- 登录码、file文件名、pos偏移量不对
- 防火墙没有关闭
（4）验证主从复制效果
- 主服务器上进入执行 create database test;
MySQL主从复制的几个同步模式：
- 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。
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（此时可能还是OFF状态，需要在下一步重启IO线程后，从库半同步状态才会为ON）
show status like 'Rpl_semi_sync_slave_status';
#重启从数据库上的IO线程
STOP SLAVE IO_THREAD;
START SLAVE IO_THREAD;
#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： - 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。
- MySQL 5.7极大的提升了半同步复制的性能。
-
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)。
- [x] 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。
2、搭建 MySQL 读写分离
- Amoeba服务器：192.168.80.21
（1）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。
将jdk-6u14-linux-x64.bin 和 amoeba-mysql-binary-2.2.0.tar.gz.0 上传到/opt目录下。
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
按空格到最后一行
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=$CLASSPATH:$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
source /etc/profile
java -version
（2）安装 Amoeba软件
mkdir /usr/local/amoeba
tar zxvf /opt/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
（3）在主从服务器的mysql上授权
Master服务器：192.168.80.20
Slave1服务器：192.168.80.30
Slave2服务器：192.168.80.40
- 先在Master、Slave1、Slave2 的mysql上开放权限给 Amoeba 访问
grant all on *.* to 'test'@'192.168.80.%' identified by 'abc123';
（4）配置 Amoeba读写分离，两个 Slave 读负载均衡
Amoeba服务器：192.168.80.21
4.1、修改amoeba配置文件
cd /usr/local/amoeba/conf/
cp amoeba.xml amoeba.xml.bak
vim amoeba.xml #修改amoeba配置文件
#---------30修改------------------------------
<property name="user">amoeba</property>
#---------32修改------------------------------
<property name="password">123456</property>
#---------115修改-----------------------------
<property name="defaultPool">master</property>
#---------117去掉注释–------------------------
<property name="writePool">master</property>
<property name="readPool">slaves</property>
4.2、修改数据库配置文件
cp dbServers.xml dbServers.xml.bak
vim dbServers.xml
#---------23注释掉--------------------------------------
作用：默认进入test库 以防mysql中没有test库时，会报错
<!-- mysql schema
<property name="schema">test</property>
-->
#---------26修改-----------------------------------------
<!-- mysql user -->
<property name="user">test</property>
#---------28-30去掉注释----------------------------------
<property name="password">abc123</property>
#---------45修改，设置主服务器的名Master------------------
<dbServer name="master" parent="abstractServer">
#---------48修改，设置主服务器的地址----------------------
<property name="ipAddress">192.168.163.11</property>
#---------52修改，设置从服务器的名slave1-----------------
<dbServer name="slave1" parent="abstractServer">
#---------55修改，设置从服务器1的地址---------------------
<property name="ipAddress">192.168.163.12</property>
#---------58复制上面6行粘贴，设置从服务器2的名slave2和地址---
<dbServer name="slave2" parent="abstractServer">
<property name="ipAddress">192.168.163.13</property>
#---------修改后的65或66修改-------------------------------------
<dbServer name="slaves" virtual="true">
#---------71修改----------------------------------------
<property name="poolNames">slave1,slave2</property>
/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
（5）测试读写分离
客户端：192.168.80.50，在客户端服务器上进行测试：
- 使用yum快速安装MySQL虚拟客户端
yum install -y mysql mysql-server
mysql -u amoeba -p123456 -h 192.168.80.21 -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，然后同步给从服务器
- 主服务器上
use test;
create table test (id int(10),name varchar(10),address varchar(20));
- 两台从服务器上
stop slave; #关闭同步
use test;
- 在slave1上
insert into test values('1','slave1','this_is_slave1');
- 在slave2上
insert into test values('2','slave2','this_is_slave2');
- 在主服务器上
insert into test values('3','master','this_is_master');
- 在客户端服务器上
use test;
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
insert into test values('4','client','this_is_client'); //只有主服务器上有此数据
- 再在两个从服务器上执行 start slave; 即可实现同步在主服务器上添加的数据
start slave;
