python实现mysql的读写分离及负载均衡
Oracle数据库有其公司开发的配套rac来实现负载均衡，目前已知的最大节点数能到128个，但是其带来的维护成本无疑是很高的，并且rac的稳定性也并不是特别理想，尤其是节点很多的时候。
但是，相对mysql来说，rac的实用性要比mysql的配套集群软件mysql-cluster要高很多。因为从网上了解到情况来看，很少公司在使用mysql-cluster，大多数企业都会选择第三方代理软件，例如MySQL Proxy、Mycat、haproxy等，但是这会引起另外一个问题：单点故障(包括mysql-cluster：管理节点)。如果要解决这个问题，就需要给代理软件搭建集群，在访问量很大的情况下，代理软件的双机或三机集群会成为访问瓶颈，继续增加其节点数，无疑会带来各方面的成本。
那么，如何可以解决这个问题呢？
解决上述问题，最好的方式个人认为应该是在程序中实现。通过和其他mysql DBA的沟通，也证实了这个想法。但是由此带来的疑问也就产生了：会不会增加开发成本？对现有的应用系统做修改会不会改动很大？会不会增加后期版本升级的难度？等等。
对于一个架构设计良好的应用系统可以很肯定的回答：不会。
那么怎么算一个架构设计良好的应用系统呢？
简单来说，就是分层合理、功能模块之间耦合性底。以本人的经验来说，系统设计基本上可以划分为以下四层：
1. 实体层：主要定义一些实体类
2. 数据层：也可以叫SQL处理层。主要负责跟数据库交互取得数据
3. 业务处：主要是根据业务流程及功能区分模块(或者说定义不同的业务类)
4. 表现层：呈现最终结果给用户
实现上述功能(mysql的读写分离及负载均衡)，在这四个层次中，仅仅涉及到数据层。
严格来说，对于设计良好的系统，只涉及到一个类的一个函数：在数据层中，一般都会单独划分出一个连接类，并且这个连接类中会有一个连接函数，需要改动的就是这个函数：在读取连接字符串之前加一个功能函数返回需要的主机、ip、端口号等信息(没有开发经历的同学可能理解这段话有点费劲)。
流程图如下：
代码如下：
import mmap import json import random import mysql.connector import time ##公有变量 #dbinfos={ # "db0":{'host':'192.168.42.60','user':'root','pwd':'Abcd1234','my_user':'root','my_pwd':'Abcd.1234',"port":3306,"database":"","role":"RW","weight":10,"status":1}, # "db1":{'host':'192.168.42.61','user':'root','pwd':'Abcd1234','my_user':'root','my_pwd':'Abcd.1234',"port":3306,,"database":"":"R","weight":20,"status":1} # } dbinfos={} mmap_file = None mmap_time=None ##这个函数返回json格式的字符串，也是实现初始化数据库信息的地方 ##使用json格式是为了方便数据转换，从字符串---》二进制--》字符串---》字典 ##如果采用其它方式共享dbinfos的方法，可以不用此方式 ##配置库的地址 def get_json_str1(): return json.dumps(dbinfos) ##读取配置库中的内容 def get_json_str(): try: global dbinfos cnx = mysql.connector.connect(user='root', password='Abcd.1234', host='192.168.42.60', database='rwlb') cursor = cnx.cursor() cmdString="select * from rwlb" cnt=-1 cursor.execute(cmdString) for (host,user,pwd,my_user,my_pwd,role,weight,status,port,db ) in cursor: cnt=cnt+1 dict_db={'host':host,'user':user,'pwd':pwd,'my_user':my_user,'my_pwd':my_pwd,"port":port,"database":db,"role":role,"weight":weight,"status":status} dbinfos["db"+str(cnt)]=dict_db cursor.close() cnx.close() return json.dumps(dbinfos) except: cursor.close() cnx.close() return "" ##判断是否能正常连接到数据库 def check_conn_host(): try: cnx = mysql.connector.connect(user='root', password='Abcd.1234', host='192.168.42.60', database='rwlb') cursor = cnx.cursor() cmdString="select user()" cnt=-1 cursor.execute(cmdString) for user in cursor: cnt=len(user) cursor.close() cnx.close() return cnt except : return -1; ##select 属于读操作，其他属于写操作-----这里可以划分的更详细,比如执行存储过程等 def analyze_sql_state(sql): if "select" in sql: return "R" else: return "W" ##读取时间信息 def read_mmap_time(): global mmap_time,mmap_file mmap_time.seek(0) ##初始时间 inittime=int(mmap_time.read().translate(None, b'\x00').decode()) ##当前时间 endtime=int(time.time()) ##时间差 dis_time=endtime-inittime print("dis_time:"+str(dis_time)) #重新读取数据 if dis_time>10: ##当配置库正常的情况下才重新读取数据 print(str(check_conn_host())) if check_conn_host()>0: print("read data again") mmap_time.seek(0) mmap_file.seek(0) mmap_time.write(b'\x00') mmap_file.write(b'\x00') get_mmap_time() get_mmap_info() else: print("can not connect to host") #不重新读取数据 else: print("do not read data again") ##从内存中读取信息， def read_mmap_info(sql): read_mmap_time() print("The data is in memory") global mmap_file,dict_db mmap_file.seek(0) ##把二进制转换为字符串 info_str=mmap_file.read().translate(None, b'\x00').decode() #3把字符串转成json格式，方便后面转换为字典使用 infos=json.loads(info_str) host_count=len(infos) ##权重列表 listw=[] ##总的权重数量 wtotal=0 ##数据库角色 dbrole=analyze_sql_state(sql) ##根据权重初始化一个列表。这个是比较简单的算法，所以权重和控制在100以内比较好----这里可以选择其他比较好的算法 for i in range(host_count): db="db"+str(i) if dbrole in infos[db]["role"]: if int(infos[db]["status"])==1: w=infos[db]["weight"] wtotal=wtotal+w for j in range(w): listw.append(i) if wtotal >0: ##产生一个随机数 rad=random.randint(0,wtotal-1) ##读取随机数所在的列表位置的数据 dbindex=listw[rad] ##确定选择的是哪个db db="db"+str(dbindex) ##为dict_db赋值，即选取的db的信息 dict_db=infos[db] return dict_db else : return {} ##如果内存中没有时间信息，则向内存红写入时间信息 def get_mmap_time(): global mmap_time ##第二个参数1024是设定的内存大小，单位：字节。如果内容较多，可以调大一点 mmap_time = mmap.mmap(-1, 1024, access = mmap.ACCESS_WRITE, tagname = 'share_time') ##读取有效比特数，不包括空比特 cnt=mmap_time.read_byte() if cnt==0: print("Load time to memory") mmap_time = mmap.mmap(0, 1024, access = mmap.ACCESS_WRITE, tagname = 'share_time') inittime=str(int(time.time())) mmap_time.write(inittime.encode()) ##如果内存中没有对应信息，则向内存中写信息以供下次调用使用 def get_mmap_info(): global mmap_file ##第二个参数1024是设定的内存大小，单位：字节。如果内容较多，可以调大一点 mmap_file = mmap.mmap(-1, 1024, access = mmap.ACCESS_WRITE, tagname = 'share_mmap') ##读取有效比特数，不包括空比特 cnt=mmap_file.read_byte() if cnt==0: print("Load data to memory") mmap_file = mmap.mmap(0, 1024, access = mmap.ACCESS_WRITE, tagname = 'share_mmap') mmap_file.write(get_json_str().encode()) ##测试函数 def test1(): get_mmap_time() get_mmap_info() for i in range(10): sql="select * from db" #sql="update t set col1=a where b=2" dbrole=analyze_sql_state(sql) dict_db=read_mmap_info(sql) print(dict_db["host"]) def test2(): sql="select * from db" res=analyze_sql_state(sql) print("select:"+res) sql="update t set col1=a where b=2" res=analyze_sql_state(sql) print("update:"+res) sql="insert into t values(1,2)" res=analyze_sql_state(sql) print("insert:"+res) sql="delete from t where b=2" res=analyze_sql_state(sql) print("delete:"+res) ##类似主函数 if __name__=="__main__": test2()
测试结果：
从结果可以看出，只有第一次向内存加载数据，并且按照权重实现了负载均衡。
因为测试函数test1()写的是固定语句，所以读写分离的结果没有显示出来。
另外：测试使用的数据库表结构及数据：
desc rwlb; +---------+-------------+------+-----+---------+-------+ | Field | Type | Null | Key | Default | Extra | +---------+-------------+------+-----+---------+-------+ | host | varchar(50) | YES | | NULL | | | user | varchar(50) | YES | | NULL | | | pwd | varchar(50) | YES | | NULL | | | my_user | varchar(50) | YES | | NULL | | | my_pwd | varchar(50) | YES | | NULL | | | role | varchar(10) | YES | | NULL | | | weight | int(11) | YES | | NULL | | | status | int(11) | YES | | NULL | | | port | int(11) | YES | | NULL | | | db | varchar(50) | YES | | NULL | | +---------+-------------+------+-----+---------+-------+
select * from rwlb; +---------------+------+----------+---------+-----------+------+--------+--------+------+------+ | host | user | pwd | my_user | my_pwd | role | weight | status | port | db | +---------------+------+----------+---------+-----------+------+--------+--------+------+------+ | 192.168.42.60 | root | Abcd1234 | root | Abcd.1234 | RW | 10 | 1 | NULL | NULL | | 192.168.42.61 | root | Abcd1234 | root | Abcd.1234 | R | 20 | 1 | NULL | NULL | +---------------+------+----------+---------+-----------+------+--------+--------+------+------+
