MySQL 主从复制与读写分离概念及架构分析
MySQL主从复制
首先,我们看一个图:
影响MySQL-A数据库的操作,在数据库执行后,都会写入本地的日志系统A中。
假设,实时的将变化了的日志系统中的数据库事件操作,在MYSQL-A的3306端口,通过网络发给MYSQL-B。
MYSQL-B收到后,写入本地日志系统B,然后一条条的将数据库事件在数据库中完成。
那么,MYSQL-A的变化,MYSQL-B也会变化,这样就是所谓的MYSQL的复制,即MYSQL replication。
在上面的模型中,MYSQL-A就是主服务器,即master,MYSQL-B就是从服务器,即slave。
日志系统A,其实它是MYSQL的日志类型中的二进制日志,也就是专门用来保存修改数据库表的所有动作,即bin log。【注意MYSQL会在执行语句之后,释放锁之前,写入二进制日志,确保事务安全】
日志系统B,并不是二进制日志,由于它是从MYSQL-A的二进制日志复制过来的,并不是自己的数据库变化产生的,有点接力的感觉,称为中继日志,即relay log。
可以发现,通过上面的机制,可以保证MYSQL-A和MYSQL-B的数据库数据一致,但是时间上肯定有延迟,即MYSQL-B的数据是滞后的。 【即便不考虑什么网络的因素,MYSQL-A的数据库操作是可以并发的执行的,但是MYSQL-B只能从relay log中读一条,执行下。因此MYSQL-A的写操作很频繁,MYSQL-B很可能跟不上。】
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2.主从复制的几种方式
同步复制 所谓的同步复制,意思是master的变化,必须等待slave-1,slave-2,...,slave-n完成后才能返回。 这样,显然不可取,也不是MYSQL复制的默认设置。比如,在WEB前端页面上,用户增加了条记录,需要等待很长时间。
异步复制 如同AJAX请求一样。master只需要完成自己的数据库操作即可。至于slaves是否收到二进制日志,是否完成操作,不用关心。MYSQL的默认设置。
半同步复制 master只保证slaves中的一个操作成功,就返回,其他slave不管。 这个功能,是由google为MYSQL引入的。
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3.主从复制分析
问题1:master的写操作,slaves被动的进行一样的操作,保持数据一致性,那么slave是否可以主动的进行写操作?
假设slave可以主动的进行写操作,slave又无法通知master,这样就导致了master和slave数据不一致了。因此slave不应该进行写操作,至少是slave上涉及到复制的数据库不可以写。实际上,这里已经揭示了读写分离的概念。
问题2:主从复制中,可以有N个slave,可是这些slave又不能进行写操作,要他们干嘛?
可以实现数据备份。 类似于高可用的功能,一旦master挂了,可以让slave顶上去,同时slave提升为master。 异地容灾,比如master在北京,地震挂了,那么在上海的slave还可以继续。 主要用于实现scale out,分担负载,可以将读的任务分散到slaves上。 【很可能的情况是,一个系统的读操作远远多于写操作,因此写操作发向master,读操作发向slaves进行操作】
问题3:主从复制中有master,slave1,slave2,...等等这么多MYSQL数据库,那比如一个JAVA WEB应用到底应该连接哪个数据库?
当然,我们在应用程序中可以这样,insert/delete/update这些更新数据库的操作,用connection(for master)进行操作,select用connection(for slaves)进行操作。那我们的应用程序还要完成怎么从slaves选择一个来执行select,例如简单的轮循算法。 这样的话,相当于应用程序完成了SQL语句的路由,而且与MYSQL的主从复制架构非常关联,一旦master挂了,某些slave挂了,那么应用程序就要修改了。能不能让应用程序与MYSQL的主从复制架构没有什么太多关系呢?可以看下面的图:
找一个组件,application program只需要与它打交道,用它来完成MYSQL的代理,实现SQL语句的路由。
mysql proxy并不负责,怎么从众多的slaves挑一个?可以交给另一个组件(比如haproxy)来完成。
这就是所谓的MYSQL READ WRITE SPLITE,MYSQL的读写分离。
问题4:如果mysql proxy , direct , master他们中的某些挂了怎么办?
总统一般都会弄个副总统,以防不测。同样的,可以给这些关键的节点来个备份。
问题5:当master的二进制日志每产生一个事件,都需要发往slave,如果我们有N个slave,那是发N次,还是只发一次?
如果只发一次,发给了slave-1,那slave-2,slave-3,...它们怎么办? 显然,应该发N次。实际上,在MYSQL master内部,维护N个线程,每一个线程负责将二进制日志文件发往对应的slave。master既要负责写操作,还的维护N个线程,负担会很重。可以这样,slave-1是master的从,slave-1又是slave-2,slave-3,...的主,同时slave-1不再负责select。 slave-1将master的复制线程的负担,转移到自己的身上。这就是所谓的多级复制的概念。
问题6:当一个select发往mysql proxy,可能这次由slave-2响应,下次由slave-3响应,这样的话,就无法利用查询缓存了。
应该找一个共享式的缓存,比如memcache来解决。将slave-2,slave-3,...这些查询的结果都缓存至mamcache中。
问题7:随着应用的日益增长,读操作很多,我们可以扩展slave,但是如果master满足不了写操作了,怎么办呢?
scale on ?更好的服务器? 没有最好的,只有更好的,太贵了。。。 scale out ? 主从复制架构已经满足不了。 可以分库【垂直拆分】,分表【水平拆分】。
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