mysql主从复制与读写分离

原创已于 2022-07-01 09:39:15 修改 · 721 阅读

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#mysql #数据库 #服务器

于 2022-06-28 23:33:36 首次发布

本文详细介绍了MySQL的主从复制原理，包括异步、同步、半同步和增强半同步四种复制方式，并阐述了读写分离的概念、意义及实现方式。通过实验展示了如何配置主从复制和读写分离，确保数据一致性和系统高可用性。

文章目录

前言
一、MYSQL主从复制原理
二、MySQL读写分离
三、MySQL主从复制实验
- - **需求：加一台从服务器**
四、读写分离实验

前言

在实际的生产环境中，如果对MySQL数据库的读和写都在一台数据库服务中操作，无论在安全性、高可用性，还是高并发性等各个方面都是完全不能满足实际需求的，一般来说都是通过主从复制（Master-Slave)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这样的方案进行部署与实施

一、MYSQL主从复制原理

1.1、MySQL主从复制类型

基于语句的复制（STATEMENT)：在主服务器上执行的 SQL 语句，在从服务器上执行同样的语句。MySQL 默认采用基于语句的复制，效率比较高。
基于行的复制（ROW)：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。
混合类型的复制（MIXED)：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。

1.2、MySQL主从复制的工作过程

在这里插入图片描述

两日志、三线程

Master节点将数据的改变记录成二进制日志（bin log），当Master上的数据发生改变时，则将其改变写入二进制日志中。
Slave节点会在一定时间间隔内对Master的二进制日志进行探测其是否发生改变，如果发生改变，则开始一个I/O线程请求 Master的二进制事件。
同时Master节点为每个I/O线程启动一个dump线程，用于向其发送二进制日志，并保存至Slave节点本地的中继日志（Relay log）中，Slave节点将启动SQL线程从中继日志中读取二进制日志，在本地重放，即解析成 sql 语句逐一执行，使得其数据和 Master节点的保持一致，最后I/O线程和SQL线程将进入睡眠状态，等待下一次被唤醒。
注：

中继日志通常会位于 OS 缓存中，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。

主从复制核心部分就是两个日志三个线程（高版本的mysql以及异步复制、半同步复制、全同步复制）
二个日志：二进制和中继日志
三个线程：master的dump和slave的I/O、SQL
主要原理：master将数据保存在二进制日志中，I/O向dump发出同步请求，dump把数据发送给I/O线程，I/O写入本地的中继日志SQL线程读取本地的中继日志数据，同步到自己数据库中，完全同步

1.3、主从复制的形式

在这里插入图片描述

1.4、MySQL的四种同步方式

1、异步复制(Async Replication)（默认同步方式）

主库将更新写入Binlog日志文件后，不需要等待数据更新是否已经复制到从库中，就可以继续处理更多的请求。Master将事件写入binlog，但并不知道Slave是否或何时已经接收且已处理。在异步复制的机制的情况下，如果Master宕机，事务在Master上已提交，但很可能这些事务没有传到任何的Slave上。假设有Master->Salve故障转移的机制，此时Slave也可能会丢失事务。MySQL复制默认是异步复制，异步复制提供了最佳性能。

2、同步复制( sync Replication )

主库将更新写入Binlog日志文件后，需要等待数据更新已经复制到从库中，并且已经在从库执行成功，然后才能返回继续处理其它的请求。同步复制提供了最佳安全性，保证数据安全，数据不会丢失，但对性能有一定的影响。

3、半同步复制( semi-sync Replication)

主库提交更新写入二进制日志文件后，等待数据更新写入了从服务器中继日志中，然后才能再继续处理其它请求。该功能确保至少有1个从库接收完主库传递过来的binlog内容已经写入到自己的relay log里面了，才会通知主库上面的等待线程，该操作完毕。
半同步复制，是最佳安全性与最佳性能之间的一个折中。
MySQL 5.5版本之后引入了半同步复制功能，主从服务器必须安装半同步复制插件，才能开启该复制功能。如果等待超时，超过rpl_semi_sync_master_timeout参数设置时间（默认值为10000，表示10秒），则关闭半同步复制，并自动转换为异步复制模式。当master dump线程发送完一个事务的所有事件之后，如果在rpl_semi_sync_master_timeout内，收到了从库的响应，则主从又重新恢复为增强半同步复制。
ACK (Acknowledge character）即是确认字符。

4、增强半同步复制（lossless Semi-Sync Replication、无损复制）

增强半同步是在MySQL 5.7引入，其实半同步可以看成是一个过渡功能，因为默认的配置就是增强半同步，所以，大家一般说的半同步复制其实就是增强的半同步复制，也就是无损复制。
增强半同步和半同步不同的是，等待ACK时间不同
rpl_semi_sync_master_wait_point = AFTER_SYNC（默认）
半同步的问题是因为等待ACK的点是Commit之后，此时Master已经完成数据变更，用户已经可以看到最新数据，当Binlog还未同步到Slave时，发生主从切换，那么此时从库是没有这个最新数据的，用户看到的是老数据。
增强半同步将等待ACK的点放在提交Commit之前，此时数据还未被提交，外界看不到数据变更，此时如果发送主从切换，新库依然还是老数据，不存在数据不一致的问题。

二、MySQL读写分离

2.1、读写分离的概念

读写分离，基本的原理是让主数据库处理事务性增、改、删操作（INSERT、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。

2.2、读写分离存在的意义

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，数据库的写入，影响了查询的效率。

2.3、什么时候要读写分离

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。

2.4、读写分离原理

读写分离就是只在主服务器上写，只在从服务器上读。基本的原理是让主数据库处理事务性操作，而从数据库处理 select 查询。数据库复制被用来把主数据库上事务性操作导致的变更同步到集群中的从数据库。

2.5、MySQL 读写分离分为两种

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。
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-proxy 0.8.2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mysql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。

三、MySQL主从复制实验

Master 服务器：192.168.190.2
Slave1 服务器：192.168.80.3

关闭防火墙和安全机制

systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld
setenforce 0

在这里插入图片描述
Mysql主从服务器时间同步
**主服务器设置Master 服务器：192.168.190.2 **

yum install ntp -y
server 127.127.190.0							#设置本地是时钟源，注意修改网段
fudge 127.127.190.0 stratum 8				#设置时间层级为8（限制在15内）
service ntpd start

在这里插入图片描述

在这里插入图片描述
Slave1 服务器：192.168.80.3

yum install ntp ntpdate -y

service ntpd start
/usr/sbin/ntpdate 192.168.190.2				#进行时间同步

crontab -e
*/30 * * * * /usr/sbin/ntpdate 192.168.190.2

在这里插入图片描述

主服务器的mysql配置

vim /etc/my.cnf
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slave从master复制数据时可以写入到自己的二进制日志

systemctl restart mysqld

mysql -u root -p123456
GRANT REPLICATION SLAVE ON *.* TO 'myslvae'@'192.168.190.%' IDENTIFIED BY '123456';
GRANT REPLICATION SLAVE ON *.* TO 'myslave'@'192.168.80.%' IDENTIFIED BY '123456';			#给从服务器授权
FLUSH PRIVILEGES;

show master status;

在这里插入图片描述

#File 列显示日志名，Position 列显示偏移量
从服务器的mysql配置

vim /etc/my.cnf
server-id = 2								#修改，注意id与Master的不同，两个Slave的id也要不同
relay-log=relay-lgg-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=slave-relya-bin.index		#添加，定义中继日志文件的位置和名称，一般和relay-log在同一目录
relay_log_recovery = 1                      #选配项
#当 slave 从库宕机后，假如 relay-log 损坏了，导致一部分中继日志没有处理，则自动放弃所有未执行的 relay-log，并且重新从 master 上获取日志，这样就保证了relay-log 的完整性。默认情况下该功能是关闭的，将 relay_log_recovery 的值设置为 1 时， 可在 slave 从库上开启该功能，建议开启。


systemctl restart mysqld

在这里插入图片描述

mysql -u root -p123456
CHANGE master to master_host='192.168.190.2',master_user='myslave',master_password='123456',master_log_file='master-bin.000001',master_log_pos=604;					#配置同步，注意 master_log_file 和 master_log_pos 的值要与Master查询的一致

start slave;						#启动同步，如有报错执行 reset slave;
show slave stauus\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slave mysql进程

在这里插入图片描述

主服务器创建表

从服务器上也显示

需求：加一台从服务器

192.168.190.4

systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld
setenforce 0
yum install ntp ntpdate -y

vim /etc/my.cnf
server-id = 3								#修改，注意id与Master的不同，两个Slave的id也要不同
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=slave-relay-bin.index		#添加，定义中继日志文件的位置和名称，一般和relay-log在同一目录
relay_log_recovery = 1                      #选配项
#当 slave 从库宕机后，假如 relay-log 损坏了，导致一部分中继日志没有处理，则自动放弃所有未执行的 relay-log，并且重新从 master 上获取日志，这样就保证了relay-log 的完整性。默认情况下该功能是关闭的，将 relay_log_recovery 的值设置为 1 时， 可在 slave 从库上开启该功能，建议开启。

在这里插入图片描述

四、读写分离实验

在这里插入图片描述

Amoeba： 192.168.190.5

4.1.Amoeba服务器配置

4.1.1、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 +x jdk-6u14-linux-x64.bin
./jdk-6u14-linux-x64.bin
按空格到最后一行
按yes，按enter

mv jdk1.6.0_14/ /usr/local/jdk1.6

vim /etc/profile
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

在这里插入图片描述

4.1.2、安装 Amoeba软件

mkdir /usr/local/amoeba
tar zxvf /opt/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

在这里插入图片描述

4.2、在主从服务器的mysql上授权

Master：192.168.190.2
Slave1：192.168.190.3
Slave2：192.168.190.4

先在Master、Slave1、Slave2 的mysql上开放权限给 Amoeba 访问

grant all on *.* to 'test'@'192.168.190.%' identified by '123456';

在这里插入图片描述

4.3、配置 Amoeba读写分离，两个 Slave 读负载均衡

Amoeba：192.168.190.5

4.3.1、修改amoeba配置文件

cd /usr/local/amoeba/conf/

cp amoeba.xml amoeba.xml.bak
vim amoeba.xml           #修改amoeba配置文件
#---------30修改------------------------------
<property name="user">amoeba</property>
#---------32修改------------------------------
<property name="password">123456</property>
#---------115修改-----------------------------
<property name="defaultPool">master</property>
#---------117去掉注释–------------------------
<property name="writePool">master</property>
<property name="readPool">slaves</property>

在这里插入图片描述

4.3.2、修改数据库配置文件

cp dbServers.xml dbServers.xml.bak

vim dbServers.xml
#---------23注释掉--------------------------------------
作用：默认进入test库 以防mysql中没有test库时，会报错
<!-- mysql schema
<property name="schema">test</property>
-->
#---------26修改-----------------------------------------
<!-- mysql user -->
<property name="user">test</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">192.168.132.54</property>
#---------52修改，设置从服务器的名slave1-----------------
<dbServer name="slave1"  parent="abstractServer">
#---------55修改，设置从服务器1的地址---------------------
<property name="ipAddress">192.168.132.53</property>
#---------58复制上面6行粘贴，设置从服务器2的名slave2和地址---
<dbServer name="slave2"  parent="abstractServer">
<property name="ipAddress">192.168.132.52</property>
#---------修改后的65或66修改-------------------------------------
<dbServer name="slaves" virtual="true">
#---------71修改----------------------------------------
<property name="poolNames">slave1,slave2</property>

/usr/local/amoeba/bin/amoeba start&  #启动Amoeba软件，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
netstat -anpt | grep 8066

在这里插入图片描述

4.4、测试读写分离

客户端：192.168.190.52
在客户端服务器上进行测试


1.#安装mariadb
yum install mariadb mariadb-server.x86_64 -y

mysql -u amoeba -p123456 -h 192.168.190.5 -P8066

在这里插入图片描述

在主服务器上创建新的表

在客户机上，插入数据会同步到所有数据库中

在主服务器上查看

测试读写分离