Linux云计算 |【第四阶段】RDBMS2-DAY2

最新推荐文章于 2025-04-24 12:00:28 发布

小安运维日记

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分类专栏： Linux 云计算培训文章标签： linux 云计算运维服务器 mysql sql

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/AnJern/article/details/142766606

主要内容：

数据读写分离概述、Maxscale实现数据读写分离、多实例配置、中间件概述

一、数据读写分离概述

数据读写分离（Read/Write Splitting）是一种数据库架构设计模式，旨在提高数据库系统的性能、可扩展性和可用性。通过将读操作和写操作分离到不同的数据库实例上，可以有效减轻主数据库的负载，提高系统的整体性能。

使用读写分离的原因：

① 数据库写入效率要低于读取效率
② 一般来说，数据读取频率高于写入频率
③ 单个数据库实例在写入的时候，可能因写入效率慢，从而影响读取性能

基本概念：

将数据库的读操作（SELECT）和写操作（INSERT、UPDATE、DELETE）分离到不同的数据库实例上。通常有一个主数据库（Master）负责处理所有的写操作，而多个从数据库（Slaves）负责处理读操作。可由程序员通过代码实现，也可通过中间件服务器实现，如mysql-proxy、mycat、maxscale。

工作原理：

主数据库（Master）：

负责处理所有的写操作（INSERT、UPDATE、DELETE）

将写操作记录到二进制日志（Binary Log）中

从数据库（Slaves）：

通过复制主数据库的二进制日志，同步主数据库的数据

负责处理所有的读操作（SELECT）

负载均衡：

通过负载均衡器（Load Balancer）将读操作分发到多个从数据库上，以均衡负载

优点：

提高性能：

- 通过将读操作分发到多个从数据库上，减轻主数据库的负载，提高系统的整体性能。
- 适用于读操作远多于写操作的场景。
提高可扩展性：

- 通过增加从数据库的数量，可以水平扩展系统的读能力。
- 主数据库和从数据库可以部署在不同的物理服务器上，提高系统的可扩展性。
提高可用性：

- 从数据库可以作为主数据库的备份，提供数据的安全性和可靠性。
- 当主数据库发生故障时，可以从从数据库中选择一个作为新的主数据库，实现故障转移。

缺点：

数据一致性问题：

- 由于主数据库和从数据库之间的数据同步存在延迟，可能会导致数据一致性问题。
- 适用于对数据一致性要求不严格的场景。
配置复杂：

- 需要配置和管理主数据库和从数据库之间的复制关系。
- 需要配置负载均衡器，以实现读操作的分发。
单点写入：

- 主数据库仍然是单点写入，存在单点故障风险。
- 可以通过主主复制（Master-Master Replication）或多主复制（Multi-Master Replication）来解决单点写入问题，但配置和管理更加复杂。

二、Maxscale概述

MaxScale 是 MariaDB 公司开发的一款开源数据库中间件，旨在提供高性能、高可用性和可扩展性的数据库服务。MaxScale 支持多种数据库系统，包括 MySQL、MariaDB、PostgreSQL 等，并提供了丰富的功能，如读写分离、负载均衡、连接池、查询路由、数据分片等。

当主库故障后，Maxscale还可实现数据库自动故障转移，通过识别数据库语句，并将这些语句转发到一个或多个数据库服务器，扩展了MariaDB服务器的高可用性、可伸缩性和安全性（自动选取其中一个从库作为主库，其它从库自动指向新主库进行复制）。

下载地址：https://downloads.mariadb.com/MaxScale/

主配置文件：/etc/maxscale.cnf
服务日志文件：/var/log/maxscale/maxscale.log

1、主要功能

读写分离（Read/Write Splitting）

MaxScale 支持自动将读操作和写操作分发到不同的数据库实例上，从而提高系统的性能和可扩展性。主数据库（Master）负责处理所有的写操作，而从数据库（Slaves）负责处理读操作。

负载均衡（Load Balancing）

MaxScale 可以将客户端的请求分发到多个数据库实例上，以均衡负载。负载均衡策略可以根据请求类型（读或写）、数据库实例的负载情况等进行动态调整。

连接池（Connection Pooling）

MaxScale 提供了连接池功能，可以有效管理数据库连接，减少连接建立和断开的开销，提高系统的性能和稳定性。

查询路由（Query Routing）

MaxScale 可以根据查询的类型和内容，将查询路由到合适的数据库实例上。例如，可以将复杂的查询路由到性能较高的数据库实例上，将简单的查询路由到性能较低的数据库实例上。

数据分片（Data Sharding）

MaxScale 支持数据分片功能，可以将数据分布到多个数据库实例上，以提高系统的可扩展性和性能。数据分片可以根据表、列或查询条件进行。

高可用性（High Availability）

MaxScale 支持主从复制和多主复制，可以实现数据库的高可用性。当主数据库发生故障时，MaxScale 可以自动将从数据库提升为主数据库，实现故障转移。

2、架构和工作原理

1）监听器（Listener）

监听器负责监听客户端的连接请求，并将请求转发给合适的服务模块。监听器可以配置多个，以支持不同的协议和端口。

2）服务模块（Service）

服务模块是 MaxScale 的核心组件，负责处理客户端的请求。服务模块可以配置多个，每个服务模块可以对应一个或多个数据库实例。

3）路由模块（Router）

路由模块负责将客户端的请求路由到合适的数据库实例上。MaxScale 提供了多种路由模块，如读写分离路由模块（Read/Write Splitter）、负载均衡路由模块（Load Balancer）、查询路由模块（Query Router）等。

4）过滤器（Filter）

过滤器可以在请求到达数据库实例之前或之后对请求进行处理。MaxScale 提供了多种过滤器，如日志过滤器、查询重写过滤器、数据分片过滤器等。

5）监控模块（Monitor）

监控模块负责监控数据库实例的状态，如主从复制状态、数据库连接状态等。监控模块可以配置多个，以支持不同的数据库实例。

3、配置和管理

1）配置文件示例

MaxScale 的配置文件是一个文本文件，通常命名为 maxscale.cnf。配置文件中定义了监听器、服务模块、路由模块、过滤器、监控模块等的配置信息。以下是一个简单的配置文件示例：

[maxscale]
threads=auto

[server1]
type=server
address=192.168.1.101
port=3306
protocol=MySQLBackend

[server2]
type=server
address=192.168.1.102
port=3306
protocol=MySQLBackend

[Read-Write-Service]
type=service
router=readwritesplit
servers=server1,server2
user=maxscale
passwd=maxscale_password

[Read-Write-Listener]
type=listener
service=Read-Write-Service
protocol=MySQLClient
port=4006

2）管理工具

MaxScale 提供了命令行工具 maxctrl 和 Web 管理界面，用于管理和监控 MaxScale 的运行状态

maxctrl：命令行工具，用于查看和修改 MaxScale 的配置，监控数据库实例的状态等
Web 管理界面：通过 Web 界面可以直观地查看 MaxScale 的运行状态，配置和管理 MaxScale 的各个组件

读写分离实施示例：

实验拓扑图：

服务器角色：node10为主(Master），node11为从(Slave)，node17为中间件(Maxscale)；
node10配置：ip地址192.168.2.10，启动mysqld，检查主从同步；
node11配置：ip地址192.168.2.11，启动mysqld，检查主从同步；
node17配置：ip地址192.168.2.17，安装Maxscale，不启用mysqld服务；
client配置：ip地址192.168.2.5，启动mysqld，验证连接maxscale服务；

提示：提前关闭防火墙和SELinux；

步骤1：环境准备

① 准备YUM源（参考/linux-soft/4/mysql/maxscale-2.1.2-1.rhel.7.x86_64.rpm）

[root@localhost ~]# cp maxscale-2.1.2-1.rhel.7.x86_64.rpm /var/www/html/mysql/
[root@localhost ~]# cd /var/www/html/mysql/
[root@localhost mysql]# createrepo -v .

② 检查node17是否安装mysqld服务。如果已安装则停止服务；