读写分离学习记

读写分离原理
读写分离的基本原理是将数据库读写操作分散到不同的节点上，下面是其基本架构图。

读写分离的基本实现是：

数据库服务器搭建主从集群，一主一从、一主多从都可以。
数据库主机负责读写操作，从机只负责读操作。
数据库主机通过复制将数据同步到从机，每台数据库服务器都存储了所有的业务数据。
业务服务器将写操作发给数据库主机，将读操作发给数据库从机。

需要注意的是，这里用的是“主从集群”，而不是“主备集群”。
“从机”的“从”可以理解为“仆从”，仆从是要帮主人干活的，“从机”是需要提供读数据的功能的；
而“备机”一般被认为仅仅提供备份功能，不提供访问功能。
所以使用“主从”还是“主备”，是要看场景的，这两个词并不是完全等同的。
读写分离的实现逻辑并不复杂，但有两个细节点将引入设计复杂度：主从复制延迟和分配机制。

复制延迟
以 MySQL 为例，主从复制延迟可能达到 1 秒，如果有大量数据同步，延迟 1 分钟也是有可能的。
主从复制延迟会带来一个问题：如果业务服务器将数据写入到数据库主服务器后立刻（1 秒内）进行读取，
此时读操作访问的是从机，主机还没有将数据复制过来，到从机读取数据是读不到最新数据的，业务上就可能出现问题。
例如，用户刚注册完后立刻登录，业务服务器会提示他“你还没有注册”，而用户明明刚才已经注册成功了。

解决主从复制延迟有几种常见的方法：

写操作后的读操作指定发给数据库主服务器
例如，注册账号完成后，登录时读取账号的读操作也发给数据库主服务器。
这种方式和业务强绑定，对业务的侵入和影响较大，如果哪个新来的程序员不知道这样写代码，就会导致一个 bug。
读从机失败后再读一次主机
这就是通常所说的“二次读取”，二次读取和业务无绑定，只需要对底层数据库访问的 API 进行封装即可，
实现代价较小，不足之处在于如果有很多二次读取，将大大增加主机的读操作压力。
例如，黑客暴力破解账号，会导致大量的二次读取操作，主机可能顶不住读操作的压力从而崩溃。
关键业务读写操作全部指向主机，非关键业务采用读写分离
例如，对于一个用户管理系统来说，注册 + 登录的业务读写操作全部访问主机，
用户的介绍、爱好、等级等业务，可以采用读写分离，因为即使用户改了自己的自我介绍，
在查询时却看到了自我介绍还是旧的，业务影响与不能登录相比就小很多，还可以忍受。

分配机制
将读写操作区分开来，然后访问不同的数据库服务器，一般有两种方式：程序代码封装和中间件封装。

程序代码封装
程序代码封装指在代码中抽象一个数据访问层（所以有的文章也称这种方式为“中间层封装”），
实现读写操作分离和数据库服务器连接的管理。

程序代码封装的方式具备几个特点：
实现简单，而且可以根据业务做较多定制化的功能。
每个编程语言都需要自己实现一次，无法通用，如果一个业务包含多个编程语言写的多个子系统，则重复开发的工作量比较大。
故障情况下，如果主从发生切换，则可能需要所有系统都修改配置并重启。

目前开源的实现方案中，淘宝的 TDDL（Taobao Distributed Data Layer，外号: 头都大了）是比较有名的。
它是一个通用数据访问层，所有功能封装在 jar 包中提供给业务代码调用。
其基本原理是一个基于集中式配置的 jdbc datasource 实现，具有主备、读写分离、动态数据库配置等功能，基本架构是：

中间件封装
中间件封装指的是独立一套系统出来，实现读写操作分离和数据库服务器连接的管理。
中间件对业务服务器提供 SQL 兼容的协议，业务服务器无须自己进行读写分离。
对于业务服务器来说，访问中间件和访问数据库没有区别，事实上在业务服务器看来，中间件就是一个数据库服务器。
其基本架构是：

数据库中间件的方式具备的特点是：
能够支持多种编程语言，因为数据库中间件对业务服务器提供的是标准 SQL 接口。
数据库中间件要支持完整的 SQL 语法和数据库服务器的协议（例如，MySQL 客户端和服务器的连接协议），实现比较复杂，细节特别多，很容易出现 bug，需要较长的时间才能稳定。
数据库中间件自己不执行真正的读写操作，但所有的数据库操作请求都要经过中间件，中间件的性能要求也很高。
数据库主从切换对业务服务器无感知，数据库中间件可以探测数据库服务器的主从状态。例如，向某个测试表写入一条数据，成功的就是主机，失败的就是从机。

由于数据库中间件的复杂度要比程序代码封装高出一个数量级，一般情况下建议采用程序语言封装的方式，或者使用成熟的开源数据库中间件。
如果是大公司，可以投入人力去实现数据库中间件，因为这个系统一旦做好，接入的业务系统越多，节省的程序开发投入就越多，价值也越大。

目前的开源数据库中间件方案中，MySQL 官方先是提供了 MySQL Proxy，但 MySQL Proxy 一直没有正式 GA，现在 MySQL 官方推荐 MySQL Router。
MySQL Router 的主要功能有读写分离、故障自动切换、负载均衡、连接池等，其基本架构如下：

奇虎 360 公司也开源了自己的数据库中间件 Atlas，Atlas 是基于 MySQL Proxy 实现的.
https://github.com/Qihoo360/Atlas

Atlas 是一个位于应用程序与 MySQL 之间中间件。
在后端 DB 看来，Atlas 相当于连接它的客户端，在前端应用看来，Atlas 相当于一个 DB。
Atlas 作为服务端与应用程序通信，它实现了 MySQL 的客户端和服务端协议，同时作为客户端与 MySQL 通信。
它对应用程序屏蔽了 DB 的细节，同时为了降低 MySQL 负担，它还维护了连接池。