MySQL主从复制与读写分离
在应用中，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，所有需要配置多台主从数据库服务器以实现读写分离
一。主从复制
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（文件同步应用），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。
1. 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，mysgl默认采用基于语句的复制，执行效率高。
###虽然效率较高但是高并发情况下可能精确度不够
（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。
###虽然拥有很高的精确度，但是读写效率较低
（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
###结合两种类型的特点，比较实用
2. 主从复制的工作原理
（1）集群中的Master主服务器会开启二进制日志（bin log）用来记录更新的数据。
（2）slave从服务器会每隔一段时间对主服务器的二进制日志进行探测是否发生改变（根据二进制文件的偏移量判断），如果有改变就开启一个I/O线程请求主服务器的二进制时间
（3）主服务器会为每个I/O线程启动一个dump线程，用来向从服务器发送二进制事件，从服务器将接收到的二进制文件保存到本地的中继日志（Relay log）中。
（4）随后slave从服务器会启动SQL线程读取中继日志里面的二进制日志，在本地进行重放，解析成SQL语句逐一执行，使数据与master主服务器保持一致性，执行结束后I/O线程和SQL线程都会进行睡眠状态等待下一次操作的执行
注：
###中继日志通常会位于 OS 缓存中，不会写入硬盘，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，所以最好使用MIXED复制类型，在无法精确复制时会基于行的复制。
3. MySQL主从复制延迟及解决思路
1、master服务器高并发，形成大量事务
2、网络波动，延迟
3、主从硬件设备差异过大导致（如cpu主频、内存io、硬盘io）
4、本来就不是同步复制、而是异步复制
解决思路
1、从库优化Mysql参数。比如增大innodb_buffer_pool_size，该参数定义了In弄DB存储引擎的表数据和索引数据的最大内存缓冲区大小，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（固态硬盘）
4、网络优化，避免跨机房实现同步（减小网络延迟）
二。读写分离
读写分离的原理就是让主数据库处理事务性增、改、删操作（TNSEBT、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。
1. 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，并发环境中数据库的写入，影响了查询的效率。
2. 读写分离的应用场景
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。简单来说就是数据库使用率较高，读的多，写的少的情况
3、常见的 MySQL 读写分离分为两种
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）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。
（1）MySQL-Proxy：MySQL-Proxy为MySQL开源项目，通过其自带的lua脚本进行SQL判断。
（2）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-proxy0.8.2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mysgl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。
（3）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并不是现成的，而是需要自己去写。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应用于数据库的代理层。
三。MySQL主从复制与读写分离部署
3.1 设备环境
|
主机 |
操作系统 |
IP地址 |
所需的软件/工具 |
|
master主服务器 |
Centos7 |
192.168.150.35 |
ntp boost_1_59_0.tar.gz mysql-5.7.17.tar.gz |
|
server1从服务器 |
Centos7 |
192.168.150.25 |
ntp、ntpdate mysql-boost-5.7.20.tar.gz |
|
server2从服务器 |
Centos7 |
192.168.150.30 |
ntp、ntpdate mysql-boost-5.7.20.tar.gz |
|
Amoeba |
Centos7 |
192.168.150.20 |
amoeba-mysql-binary-2.2.0.tar.gz jdk-6u14-linux-x64.bin |
|
客户端 |
Centos7 |
192.168.150.15 |
mysql-boost-5.7.20.tar.gz |
3.2 配置思路
数据库集群配置主从复制
（1）主服务器配置ntp，从服务区配置ntp、ntpdate后使用计划性任务定时保证与主服务器时间同步
（2）主服务器主配置文件开启二进制文件并允许从服务器获取更新，在主数据库中给予从服务器相应远程操作的权限
（3）从服务器主配置文件开启定义中继日志文件参数，进入从服务器根据主服务器的信息，二进制文件名，偏移量设置同步操作，启动同步确保SQL线程与IO线程开启及同步正常开启
数据库集群配置读写分离
（1）Amoeba服务器需要安装相应的JAVA环境，更改amobea的全局配置参数以及在服务器配置文件中里添加相应的服务器池参数
（2）Master、server1、server2的mysql需要对Amobea授予开放权限
四。主从复制配置步骤
（1）Mysql主从服务器时间同步
##主服务器设置##
yum install ntp -y
vim /etc/ntp.conf
--结尾添加- -
server 127.127.150.0 #设置本地是时钟源，注意修改网段127.127.XXX.0
fudge 127.127.150.0 stratum 8 #设置时间层级为8 （限制在15内）
systemctl start ntpd
##从服务器设置##
yum install ntp ntpdate -y
systemctl start ntpd
/usr/sbin/ntpdate 192.168.150.35 #进行时间同步
#定时同步确保不会因网络延迟、系统等因素造成时间偏差
systemctl status crond.service #确保服务开启
crontab -e
*/30 * * * * /usr/sbin/ntpdate 192.168.150.35
（2）主服务器的mysql配置
vim /etc/my.cnf
[mysqld]
...........
server-id = 1
log-bin=master-bin #添加，主服务器开启二进制日志
binlog_format = MIXED
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 -p123456 #给从服务器授权
GRANT REPLICATION SLAVE ON *.* TO 'aaa'@'192.168.150.%' IDENTIFIED BY '123456';
FLUSH PRIVILEGES;
show master status ; #获取二进制文件名和偏移量
#File为二进制文件名，Position为偏移量
（3）从服务器的mysql配置
vim /etc/my.cnf
[mysqld]
。。。。。。
aerver-id = 2 #修改，注意id与Master的不同，从服务器的id都要不同
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=server1-relay-bin.index #添加，定义中继日志文件的位置和名称
systemctl restart mysqld
mysql -u root -p123456
#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='192.168.150.35',master_user='aaa',master_password='123456',
master_log_file='mysql-bin.000010',master_log_pos=600;
start slave; #启动同步，如有报错执行reset slave;
#stop slave; #则可以关闭同步
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SQL线程
参数详细可以查看MySQLshow slave status参数详解 - D-LXT - 博客园 (cnblogs.com)
（4）测试复制
在主服务器创建数据库，查看从服务器
（5）一般Slave_IO_Running:No的可能性
1、网络不通
2、my.cnf配置有问题
3、密码、file文件名、pos偏移量不对
4、防火墙没有关闭
五。搭建MySQL读写分离负载均衡
（1）Amobea服务器安装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。
cd /opt/
cp jdk-6u14-linux-x64.bin /usr/local/
cd /usr/local/
chmod 755 jdk-6ul4-linux-x64
./jdk-6ul4-linux-x64.bin #全部按yes，按enter
mv jdk1.6.0_14 /usr/local/jdk1.6 #改个文件名
vim /etc/profile #加入系统环境
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 #刷新一下系统环境查看java环境是否安装成功
（2）安装 Amoeba软件
mkdir /usr/local/amoeba #创建安装路径
tar zxvf 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）给予集群服务器给予Amoeba主机开放权限
#配置 Amoeba读写分离，从服务器读负载均衡先在Master、sever1、sever2 的mysql上开放权限给Amoeba 访问
grant all on *.* to 'bbb'@'192.168.150.%' identified by'123456';
（4）Amoeba全局配置
cd /usr/local/amoeba/conf/
cp amoeba.xml amoeba.xml.bak
vim amoeba.xml #修改amoeba全局配置文件
--30行--
<property name="user">amoeba</property>
--32行--
<property name="password">123456</property>
--115行--
<property name="defaultPool">master</property> #默认池
--117行--去掉注释
<property name="writePool">master</property> #配置主服务器池名
<property name="readPool">server</property> #配置读服务器池名
（5）修改数据库配置文件
cp dbServers.xml dbServers.xml.bak
vim dbServers.xml #修改数据库配置文件
--23行--注释掉，该行代表默认进入test库，5.5、5.6版本默认有test库，5.7版本默认没有test库，所以会报错，需注释掉
<!--<property name="schema">test</property>-->
--26--修改为允许登录主从服务器的用户
<property name="user">bbb</property>
--28-30--去掉注释
<property name="password">123456</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">192.168.150.35</property>
--52--修改，设置从服务器的名sever1
<dbServer name="sever1"parent="abstractServer">
--55--修改，设置从服务器1的地址
<property name="ipAddress">192.168.150.25</property>
--58--复制上面行设置从服务器2的名sever2和地址
<dbServer name="srever2" parent="abstractServer">
<property name="ipAddress">192.168.150.30</property>
--65行左右--修改从服务器池名
<dbServer name="server" virtual="true">
--71行--修改将从服务器添加进去
<property name="poolNames">server1,server2</property>
/usr/local/amoeba/bin/amoeba start& #启动Amoeba软件，需要放到后台执行，否则会一直在界面执行退出即关闭，放入后台则可以按ctrl+c返回
netstat -anpt | grep java #查看8066端口是否开启，默认端口为TCP 8066
（6）测试读写分离
#客户端可以yum安装mariadb（mysql的衍生产品）用以测试访问mysql数据库
yum install -y mariadb-server mariadb
systemctl start mariadb.service
在客户端服务器上测试∶
mysql -u amoeba -p123456 -h 192.168.150.20 -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
