MySQL Cluster与Replication

1、综述 

  MySql架构可以分为两种形式，一个是MySQL Cluster，一个是MySQL Replication，Cluster即集群模式，Replication即主从复制（读写分离）模式。

  MySQL Cluster基于NDB存储引擎，其优点是高可用（即节点出现故障时自动切换到备用节点）和高可伸缩性（可以添加或删除节点以提高系统扩展性），并且实时性能高（数据存储在内存中，并可通过多个节点来分布查询），缺点是配置复杂，而且数据需要存储在内存中，需要许可费用（MySQL Cluster是商业产品），所以其成本较高。

  MySQL Replication基于InnoDB存储引擎，它是一种简单的主服务器和多个从服务器的架构，可以在主服务器上写入数据，并在从服务器上进行读取操作，通过添加更多的从服务器来提高系统的扩展性。Replication在故障切换方面比较弱，并不能提供完全的自动故障转移机制，如果主服务器负载过大，可能会影响读写性能，而且Slaves的数据同步的延迟也可能比较大。

2、主从复制

  MySQL主从复制原理：当Master主库进行写入命令时，会按将其写入到binlog中，然后由Binlog Dump 线程将变化内容推送给所有slave节点，slave节点收到推送后会根据内容对数据库做对应的修改（为了减小延迟，从节点会通过 I/O 线程将主服务器的二进制日志文件中的写操作复制到一个叫 Relay Log 的中继日志文件，然后通过另一个 SQL 线程将 Relay Log 中继日志文件中的写操作依次在本地执行）。当salve从库连接到master主库后会向其发送当前收到的修改内容的偏移量，master主库收到后会对比自己的binlog修改偏移量，如果不同的话会向salve从库进行主从复制。默认是基于语句的复制，即把命令在从服务器上执行一遍，无法精确执行语句复制的时候会自动选择基于行的复制，即把改变的内容复制过去。

  可以通过mysql配置文件来对MySQL服务进行Master和Slave配置，然后在代码中只对master进行写入数据，slave负责读取数据。在SpringBoot项目中实现读写分离模式的话可以参考这两篇文章：MySQL主从复制读写分离，看这篇就够了，SpringBoot 项目优雅实现读写分离。

3、链式复制和双向复制

  除了一个Master多个Slave的常规复制架构外，还有链式复制和双向复制，因为Slave可以同时作为Master，从而形成链式复制和双向复制。

  当读压力特别的大，一个Master可能需要上10台甚至更多的Slave才能够支撑住读的压力，这时候写入的话Master就会比较吃力了，因为仅仅连上来的SlaveIO线程就比较多了，容易造成复制延时，这个时候就可以使用链式复制。如下所示，先通过少数几台Slave从Master进行复制（第一级Slave集群），然后其他的Slave再从第一级Slave集群来进行复制（第二级Slave集群）。这样可以解决Master端因为附属Slave太多而成为瓶颈的风险。

  

  在Master端需要进行一些特别的维护操作的时候，可能需要停MySQL的服务，为了尽可能减少应用系统写服务的停机时间，可以使用双向复制架构：两个MySQL服务互相将对方作为自己的Master，即将自己配置为对方的Slave，这样，任何一方所做的变更，都会通过复制应用到另外一方的数据库中。因为任何一端都记录了自己当前复制到对方的什么位置了，当服务起来之后，就会自动开始从之前的位置开始复制，而不需要人为去进行任何干预，大大节省了维护成本。双向复制架构和一些第三方的HA（High Available高可用）管理软件结合，可以在我们当前正在使用的Master出现异常无法提供服务之后，非常迅速的自动切换另外一端来提供相应的服务，并且完全不需要人工干预。官方文档中并不提倡使用双向复制架构，因为容易产生冲突。

  

4、高可用方案

  

  MySQL的整体架构可以如上所示，对于常规主从复制模式的话，可以使用drbd来保证两个master库（一个主Master，一个备份Master）的数据一致性，利用heartbeat来完成其中一台mater发生故障后的自动切换，如下所示。如果是双向复制模式，各自作为对方的从机接受对方发来的数据，可以自动做到数据的同步备份，然后可以使用MMM(MySQL Master-Master Replication Manager)来保证其中一台服务器故障，自动切换到另外的一个master上。其它的HA组件还有mha、orchestrator、replication-manager等，也可以使用server内置插件如MGR、PXC、MariaDB Galera Cluster等。

5、MyCat

  也可以使用MyCat来实现MySQL集群，MyCat相当于是一个分布式数据库系统，其实现了MySQL协议，可以将其看做一个数据库代理，其核心功能是分表分库，即将一个大表分割成N个小表，存储在后端的一个或多个MySQL服务中。MyCat后端不仅可以用MySQL原生协议与MySQL服务通信，也可以使用JDBC协议与其它主流数据库服务通信，所以其后端也可以支持SQL Server、Oracle、DB2等。而在前端用户看来，无论使用哪种存储服务，在MyCat里，都是一个传统的数据库表，支持标准的SQL语句进行数据操作。  

6、MySQL++

  C++中可以使用MySQL++这个库来简化MySQL操作，它可以将查询结果转存到STL容器中——顺序的或关联的，同时支持连接池。使用示例如下：

mysqlpp::Connection conn(false);
    conn.connect(DATEBASE_NAME, DATEBASE_IP, DATEBASE_USERNAME, DATEBASE_PWD);

    mysqlpp::Query query = conn.query();
    query << "select * from cc;";

    mysqlpp::StoreQueryResult ares = query.store();
    for (size_t i = 0; i < ares.num_rows(); i++)
    {
        cout << "id: " << ares[i]["id"] << ","
          << "Name: " << ares[i]["name"] << ","
          << "Status: " << ares[i]["status"] << endl;
    }

    mysqlpp::Query query = conn.query("SELECT * FROM student");
    if (mysqlpp::StoreQueryResult res = query.store()) {
        mysqlpp::StoreQueryResult::const_iterator it;
        for (it = res.begin(); it != res.end(); ++it)
        {
            mysqlpp::Row row = *it;
            cout << row[0] << ','
                    << row[1] << ','
                    << row[2] << endl;
        }
    }

    vector<mysqlpp::Row> v;
    query << "SELECT * FROM stock";
    query.storein(v);
    for (vector<mysqlpp::Row>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); ++it)
    {
        cout << "Price: " << it->at("price") << endl;
    }

    vector<Stock> v;
    query << "SELECT * FROM stock";
    query.storein(v);
    for (vector<Stock>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); ++it)
    {
        cout << "Price: " << it->price << endl;
    }

 使用连接池的话，可以从mysqlpp::ConnectionPool继承出一个连接池类，然后从这个连接池对象中获得一个连接来直接使用，具体可以参考MySQL++ Documentation中User Manual中的Using MySQL++ in a Multithreaded Program部分。

  关于MySQL++的安装可以参考Linux环境下Mysql++安装及操作深入详解、C++ 操作mySQL、mysql++安装、使用详解。