MySQL主从复制与读写分离

一、MySQL主从复制

1.1 MySQL的复制类型

基于SQL语句的复制（STATEMENT默认）
在主服务器上执行的 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，效率比较高。
基于行的复制(ROW）
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。
混合类型的复制(MIXED)
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。

1.2 MySQL主从复制的工作原理

主服务器 master 记录数据库通过 dump 线程将操作记录到二进制日志（Binary log）中。
从服务器开启 I/O 线程向主服务器发送同步日志请求。
主服务器把二进制日志内容发送给从服务器。
从服务器将二进制日志记录的操作同步到relay log (中继日志) (存在从服务器的缓存中)。
从服务器中的sql线程将relay log日志记录的操作在从服务器执行后写入从服务器数据库。

首先client端（tomcat）将数据写入到master节点的数据库中，master节点会通知存储引擎提交事务，同时会将数据以（基于行、基于sql、基于混合）的方式保存在二进制日志中
SLAVE节点会开启I/O线程，用于监听master的二进制日志的更新，一旦发生更新内容，则向master的dump线程发出同步请求
master的dump线程在接收到SLAVE的I/O请求后，会读取二进制文件中更新的数据，并发送给SLAVE的I/O线程
SLAVE的I/O线程接收到数据后，会保存在SLAVE节点的中继日志中
同时，SLAVE节点钟的SQL线程，会读取中继日志钟的数据，更新在本地的mysql数据库中
最终，完成slave——>复制master数据，达到主从同步的效果
核心重点

两个日志：二进制和中继日志
三个线程：master的dump和alave的I/O、SQL
主要原理： master将数据保存在二进制文件中，I/O向dump发出同步请求，dump把数据发送给I/O线程，I/O写入本地的中继日志，SQL线程读取本地的中继日志数据，同步到自己的数据库中，完成同步。

1.3 MySQL三种同步方式

异步复制（Async Replication）
同步复制（sync Replication）
半同步复制（Async Replication）
增强半同步复制（lossless Semi-Sync Replication）、无损复制

1.3.1 异步复制（Async Replication）

主库将更新写入Binlog日志文件后，不需要等待数据更新是否已经复制到从库中，就可以继续处理更多的请求。Master将事件写入binlog，但并不知道Slave是否或何时已经接收且已处理。在异步复制的机制的情况下，如果Master宕机，事务在Master上已提交，但很可能这些事务没有传到任何的Slave上。假设有Master->Salve故障转移的机制，此时Slave也可能会丢失事务。MySQL复制默认是异步复制，异步复制提供了最佳性能。

1.3.2 同步复制（sync Replication）

主库将更新写入Binlog日志文件后，需要等待数据更新已经复制到从库中，并且已经在从库执行成功，然后才能返回继续处理其它的请求。同步复制提供了最佳安全性，保证数据安全，数据不会丢失，但对性能有一定的影响。

1.3.3 半同步复制（Async Replication）

主库提交更新写入二进制日志文件后，等待数据更新写入了从服务器中继日志中，然后才能再继续处理其它请求。该功能确保至少有1个从库接收完主库传递过来的binlog内容已经写入到自己的relay log里面了，才会通知主库上面的等待线程，该操作完毕。
半同步复制，是最佳安全性与最佳性能之间的一个折中。
MySQL 5.5版本之后引入了半同步复制功能，主从服务器必须安装半同步复制插件，才能开启该复制功能。如果等待超时，超过rpl_semi_sync_master_timeout参数设置时间（默认值为10000，表示10秒），则关闭半同步复制，并自动转换为异步复制模式。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增强半同步复制。
ACK (Acknowledge character）即是确认字符。

1.4 MySQL主从复制延迟
master服务器高并发，形成大量事务
网络延迟
主从硬件设备导致
cpu主频、内存io、硬盘io
本来就不是同步复制、而是异步复制
① 从库优化Mysql参数。比如增大innodb_buffer_pool_size，让更多操作在Mysql内存中完成，减少磁盘操作。
②从库使用高性能主机。包括cpu强悍、内存加大。避免使用虚拟云主机，使用物理主机，这样提升了i/o方面性。
③从库使用SSD磁盘
④网络优化，避免跨机房实现同步
1.5 主从进行复制
为什么复制？保证数据完整性
是谁复制谁？ slave角色复制master角色的数据
数据放在哪里？二进制日志文件中
mysql-bin.000001 ------------>记录完整的sql
slave复制二进制日志到本地节点，保存为中继日志文件的方式，最后基于这个中继日志，进行恢复操作，将执行的sql同步执行在自己的数据库内部，最终达到与master的数据一致性

二、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查询，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查询导致的变更同步到集群中的从数据库。
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(select)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。

2.1 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。

2.2 读写分离的意义

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。

2.3 什么时候需要读写分离

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。

2.4 MySQL读写分离类型

2.4.1 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。

2.4.2 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：

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。
由于使用MySQL Proxy需要写大量的Lua脚本，这些Lua脚本不是现成的，而需要自己编写，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用于数据库的代理层。

三、搭建MySQL主从复制

3.1 MySQL主从服务器时间同步

主服务器设置（192.168.108.30）

从服务器设置（192.168.108.40）、（192.168.108.50）

yum -y install ntp ntpdate

service ntpd start
/usr/sbin/ntpdate 192.168.108.30 #进行时间同步，指向Master服务器IP

crontab -e
*/30 * * * * /usr/sbin/ntpdate 192.168.108.30

3.2 主服务器的MySQL配置

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
binlog_format = MIXED

systemctl restart mysqld

mysql -u root -p
GRANT REPLICATION SLAVE ON *.* TO 'myslave'@'192.168.152.%' IDENTIFIED BY '123456';
#给从服务器授权
FLUSH PRIVILEGES;
show master status;
#File 列显示日志名，Fosition 列显示偏移量

3.3 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 #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-index=slave-relay-bin.index #添加，定义中继日志文件的位置和名称
relay_log_recovery = 1 #选配项
#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 -p
change master to master_host='192.168.108.30' , master_user='myslave',master_password='abc123',master_log_file='master-bin.000003',master_log_pos=775;
#配置同步，注意 master_log_file 和 master_log_pos 的值要与Master查询的一致，这里的是例子，每个人的都不一样

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

四、搭建MySQL读写分离

关闭防火墙及增强机制

systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld
setenforce 0

4.1 安装JAVA环境

################安装 Java 环境###############
1.#下载安装包：jdk-6u14-linux-x64.bin、amoeba-mysql-binary-2.2.0.tar.gz
cd /opt

2.#把jdk复制到/usr/local下
cp jdk-6u14-linux-x64.bin /usr/local/

3.#赋予jdk权限并执行
chmod +x /usr/local/jdk-6u14-linux-x64.bin
cd /usr/local/
./jdk-6u14-linux-x64.bin #一路回车到底，最后输入yes 自动安装

4.#jdk改个名字
mv jdk1.6.0_14/ jdk1.6

5.#配置环境并刷新
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 #刷新配置文件

把jdk复制到/usr/local下

赋予jdk权限并执行

将jdk改个名字

配置环境

4.2 配置amoeba

############## 安装amoeba ###########

1.#在/usr/local目录下创建amoeba目录
mkdir /usr/local/amoeba

2.#切换至opt解压amoeba
cd /opt/
tar zxvf amoeba-mysql-binary-2.2.0.tar.gz -C /usr/local/amoeba

cd /usr/local/ 切换至目录查看

3.#给目录/usr/local/amoeba赋予执行权限
chmod -R 755 /usr/local/amoeba/

4.#运行amoeba
/usr/local/amoeba/bin/amoeba

###########配置 Amoeba读写分离 ####
5.#先在Master、Slave1mysql上开放权限给 Amoeba 访问
grant all on *.* to test@'192.168.108.%' identified by 'abc123';
flush privileges;

6.#备份amoeba配置
cd /usr/local/amoeba/conf/
cp amoeba.xml amoeba.xml.bak
cp dbserver.dtd dbserver.dtd.bak

7.#修改amoeba配置
vim amoeba.xml
30 <property name="user">amoeba</property>
#设置登录用户名
32<property name="password">123456</property>
#设置密码

115<property name="defaultPool">master</property>
#设置默认池为master
118<property name="writePool">master</property>
#设置写池
119<property name="readPool">slaves</property>
#设置读池

vim dbServers.xml
23 
#23行注释
26<property name="user">test</property>
#设置登录用户
28 
#删除
29<property name="password">123456</property>
#解决28注释，添加密码

45<dbServer name="master" parent="abstractServer">
#服务池名
48<property name="ipAddress">192.168.152.11</property>
#添加地址

52<dbServer name="slave1" parent="abstractServer">
55<property name="ipAddress">192.168.152.16</property>
复制6行添加另一从节点
59<dbServer name="slave2" parent="abstractServer">
62<property name="ipAddress">192.168.152.17</property>

66<dbServer name="slaves" virtual="true">
#定义池名
72<property name="poolNames">slave1,slave2</property>
#写上从节点名

8.#启动amoeba，并测试
/usr/local/amoeba/bin/amoeba start&
netstat -ntap |grep java

给目录/usr/local/amoeba赋予执行权限

运行amoeba

先在Master、Slave的mysql上开放权限给amoeba访问

备份amoeba并修改配置文件

vim amoeba.xml

vim dbServers.xml

启动amoeba，并测试

4.3 在客户端测试

1.#安装mariadb
yum install mariadb mariadb-server.x86_64 -y

2.#登入并查看数据库
mysql -uamoeba -p123456 -h 192.168.152.13 -P8066

3.#测试同步
##在主服务器服务器上新建表
use test1;
create table info(id int(10),name char(40));
show tables;

##在客户机上，插入数据会同步到所有数据库中
use test1;
insert into info values(1,'刘焱');

##在主从服务器上查看

4.#测试读写分离
#停止slave1和slave2的slave同步功能
stop slave;

#在master、slave1和slave2上插入数据