数据库(mysql)主从复制与读写分离

一、主从复制原理

在企业应用中，成熟的业务通常数据量都比较大。单台MySQL在安全性、高可用性和高并发高并发方面都无法满足实际的需求。配置多台主从数据库服务器以实现读写分离。

mysql 的主从复制和mysql的读写分离两者有着紧密联系，首先要部署主从复制，
只有主从复制完成了，才能在此基础上进行数据的读写分离。

1、mysql 支持的复制类型

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。

2、主从复制的原理 ☆

两日志

二进制日志： 记录数据库变动的信息（语句、变动记录）master

中继日志文件： 用于临时存放二进制文件内容。 slaves

三线程

master上： dump线程

slave上： i/o线程 sql线程

dump线程： ① 监听本地二进制日志 ② 记录I/O线程对应的slave位置
                  ③同步二进制日志更新内容给I/O线程
I/O线程： ①监听master的dump线程。②将slave信息发送给master 从服务器位置、日志的 position(记录位置)，超时时间 ③接受master的dump线程传递过来的更新信息
             ④写入relay-log中
SQL线程：① 监听中继日志 ②将中继日志中的更新内容执行到自己的数据库中(保证从库与主库执行相同操作)

主MySQL 服务器做的增删改操作，都会写入自己的二进制日志（Binary log）
然后从MySQL 从服务器打开自己的 I/O线程连接主服务器，进行读取主服务器的二进制日志
I/O 去监听二进制日志，一旦有新的数据，会发起请求连接
这时候会触发dump线程，dump thread响应请求，传送数据给I/O,通过tp的方式发送给I/O（dump线程要么处于等待，要么处于睡眠）
I/O 接收到数据之后存放在中继日志
SQL thread线程会读取中继日志里的数据，存放到自己的服务器中。

3、mysql主从复制方式

3.1、异步复制（Async Replication）

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。

3.2、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。

3.3、半同步复制（Semi-Sync Replication）

写入一条数据请求到master,从服务器只要有一台接收到写入自己的中继日志，会给客户端返回一条接收成功的信息。
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。

3.4、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、主从复制实验

systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld
setenforce 0

1、Mysql主从服务器时间同步

1.1 主服务时间同步

yum -y install ntp 下载更新时间同步工具

ntpdate ntp1.aliyun.com 同步阿里云时间

systemctl start ntpd; 开启同步服务

或者设置本地时间源

vim /etc/ntp.conf 在末尾添加

server 127.127.0.0 #设置本地时钟源(网段与本机相同)
fudge 127.127.0.0 stratum 8 #设置时间层级为8(限制在15以为) 层级环

设置本机的时间层级为8级，0级表示层级为0级，是向其他服务器时间同步源的意思，不要设置为0级

systemctl start ntpd; 开启同步服务

1.2 从服务器时间同步

yum -y install ntp 下载更新时间同步工具

ntpdate ntp1.aliyun.com 同步阿里云时间

systemctl start ntpd; 开启同步服务

或者同步指定的服务器

ntpdate 192.168.100.20 #指定同步NTP服务器

systemctl start ntpd; 开启同步服务

设置周期性计划同步主服务日志

crontab -e

1 * * 1 /usr/sbin/ntpdate 192.168.100.20

2、主服务器的mysql配置

vim /etc/my.cnf

[mysqld] 在这里插入

server-id = 1
log-bin=master-bin #添加，主服务器开启二进制日志
log-slave-updates=true #添加，允许从服务器更新二进制日志

systemctl restart mysqld 重启

mysql -uroot -p #登录数据库

授权，允许192.18.100.0网段主机使用myslave账号及密码登录并使用数据库

grant replication slave on . to 'myslave'@'192.168.100.%' identified by '123456';

flush privileges; #将用户和权限配置保存在内存中

show master status; #查看master服务器当前正在执行的二进制日志位置，和列偏移量

注意：给从服务器授权时，可能会出现密码不符合当前策略要求

ERROR 1819 (HY000): Your password does not satisfy the current policy requirements
您的密码不符合当前策略要求
解决方法：
在数据库配置文件中添加一行，关闭密码策略

vim /etc/my.cnf

[mysqld] 在这里插入

validate_password=off

配置好之后重启就好了

3、 slave从服务器的配置

vim /etc/my.cnf
**server-id=2 ** #修改，id不能与master相同，两个slave也不能相同
relay-log=relay-log-bin #添加，开启中继日志，从服务器上同步master服务器日志文件到本地
relay-log-index=slave-relay-bin.index #添加，定义中继日志文件的位置和名称
**relay_log_recovery=1 **
#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 #启动mysqld服务器
mysql -uroot -p123456 #登录数据库

change master to master_host='192.168.100.20',

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，这里的是例子，每个人的都不一样

start slave; #开启同步主从复制，如有报错执行 reset slave；

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slave mysql进程

3.1 报错扩展 Slave_IO_Running: No的原因

先总览看： last_Error（报错数量） Last_Error（报错原因）。

再看IO的报错： Last_IO_Errno: Last_IO_Error: 报错提示信息

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

3.2 遇到Slave_SQL_Running：NO的情况

先总览看： last_Error（报错数量） Last_Error（报错原因）。

再看sql的报错： Last_SQL_Errno: 、Last_SQL_Error: 报错提示信息

#问题:slave_SQL_Running:NO 原因

1、程序可能在slave上进行了写操作

2、也可能是slave机器重起后，事务回滚造成的.

执行这个：set GLOBAL SQL_SLAVE_SKIP_COUNTER=1;

此处错误是二进制file 文件名出错

4、验证主从服务器效果

这里只配置一主一从

5、在原有的主从服务器上在加一台从服务器slave2

5.1 时间同步

systemctl stop firewalld

systemctl disable firewalld

setenforce 0

yum -y install ntp

ntpdate ntp1.aliyun.com 同步阿里云时间

systemctl start ntpd; 开启同步服务

或者同步指定的服务器

ntpdate 192.168.100.20 #指定同步NTP服务器

systemctl start ntpd; 开启同步服务

设置周期性计划同步主服务日志

crontab -e

1 * * 1 /usr/sbin/ntpdate 192.168.100.20

5.2 配置slave2的mysql配置文件

vim /etc/my.cnf
**server-id=3 ** #修改，id不能与master相同，两个slave也不能相同
relay-log=relay-log-bin #添加，开启中继日志，从服务器上同步master服务器日志文件到本地
relay-log-index=slave-relay-bin.index #添加，定义中继日志文件的位置和名称
**relay_log_recovery=1 **
#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 #启动mysqld服务器

5.3 将主服务器数据导入到从服务器中

flush tables with read lock; //锁表防止后续数据写入，导致主从数据不一致

quit

mysqldump -uroot -p123456 -A --master-data=1 > /opt/mysql_all.sql //完全备份

scp /opt/mysql_all.sql root@192.168.100.40:/opt //将完全备份文件发送到slave2
mysql -uroot -p123456 < /opt/mysql_all.sql //slave2同步master数据

5.4 在主服务器上查看当前偏移量

show master status; 查看偏移量及二进制日志文件

5.5 在从slave2服务器上配置与master服务器进行数据同步

mysql -uroot -p
change master to master_host='192.168.100.20' , master_user='myslave',master_password='123456',master_log_file='master-bin.000001',master_log_pos=760;
#配置同步，在从服务器上指定主服务器 ,偏移量表示主服务器的二进制文件位置变量初始的位置。

start slave; //开启主从复制同步
show slave status\G //查看主从复制

slave2从服务器查看完全备份数据

5.6 在主服务器上解锁表

解锁：UNLOCK TABLES ;

5.7 验证主从复制

在主服务器上创建库在slave1与slave2上可以同时查看到

三、读写分离实验

做读写分离必须要做好主从复制的的环境，因为读写分离是基于主从复制的基础上去执行的架构。

1、前期环境

主机ip主服务器192.168.100.20从服务器1192.168.100.30从服务器2192.168.100.40Amoeba192.168.100.50客户端192.168.100.10
因为前面的主服务器和两台从服务器在前面主从复制的时候，已经部署好了，现在进行部署Amoeba代理服务器。

2、Amoeba服务搭建

systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld
setenforce 0

2.1 JDK环境安装

Amoeba服务时基于jdk1.5开发的，所有要使用jdk1.5或jdk1.6的版本，不建议使用高版本。

上传jdk-6u14-linux-x64.bin 到/opt

cp jdk-6u14-linux-x64.bin /usr/local #将jdk安装包复制到/usr/local目录下

cd /usr/local/ #进入local目录

chmod +x jdk-6u14-linux-x64.bin #给安装包执行文件

./jdk-6u14-linux-64.bin #安装jdk(按空格到最后一行，输入yes按回车)

mv jdk1.6.0_14/ jdk1.6
#安装好之后在本地目录下生成jdk1.6.0_14目录，将其该名，方便后续操作

vim /etc/profile #编辑全局配置文件
export JAVA_HOME=/usr/local/jdk1.6 #输出定义java的工作目录
export CLASSPATH=$CLASSPATH:$JAVA_HOME/lib:$JAVA_HOME/jre/lib #输出指定的java类文件
export PATH=$JAVA_HOME/lib:$JAVA_HOME/jre/bin/:$PATH:$HOME/bin #将java加入工作环境
export AMOEBA_HOME=/usr/local/amoeba #输出定义的amoeba工作目录
export PATH=$PATH:$AMOEBA_HOME/bin #加入路径环境变量

source /etc/profile
#执行群居配置文件

java -version
#查看java版本信息

2.2 Ameoba服务安装

mkdir /usr/local/amoeba
#创建amoeba的安装目录

上传amoeba-mysql-binary-2.2.0.tar.gz安装包

tar zxvf /opt/amoeba-mysql-binary-2.2.0.tar.gz -C /usr/local/amoeba
#将amoeba的安装包解压到/usr/local/amoeba目录中

chmod -R 775 /usr/local/amoeba
#给amoeba目录所有的权限

/usr/local/amoeba/bin/amoeba
#开启amoeba(如果显示amoeba start |stop，则说明完成)

2.3 将三台mysql主从服务器设置权限

因为amoeba需要登录到三台mysql服务器进行读写，所以需要在三台服务器上进行授权。

grant all on . to 'amoeba'@'192.168.100.%' identified by '123456';

2.4 修改主配置文件 amoeba.xml

cd /usr/local/amoeba/conf
#进入配置文件

cp amoeba.xml amoeba.xml.bak
#备份实现读写分离的文件

vim amoeba.xml #进行修改配置(全局配置文件信息)
30行 <property name="user">amoeba</property>
#客户端访问amoeba使用的账号
32行 <property name="password">123456</property>
#这里是数据库访问amoeba服务器时使用账号时登录的密码
115行 <property name="defaultPool">master</property>
#修改默认池
118行 <property name="writePool">master</property>
#设置数据库写的池
119行 <property name="readPool">slaves</property>
#设置数据库读的池

小结：amoeba.xml定义的是用户通过amoeba访问数据库时“登录amoeba代理的账户，密码”。定义amoeba代理的“读池”和“写池”的名称(读是:slaves，写是:master) #注意:这是第一个账户:定义的是client登录使用amoeba

2.5 修改数据库配置文件 dbServers.xml

cp dbServers.xml dbServer.xml.bak
#备份数据库配置文件

vim dbServers.xml
#23行作用：注释！默认进入test库以防mysql中没有test库时，会报错
****
#26修改作用：访问mysql的账号

<property name="user">amoeba</property>

#28-30去掉注释作用：访问mysql的密码
<property name="password">123456</property>

#45修改，设置主服务器的名Master，作用：后端数据的一个节点名称
<dbServer name="**master**" parent="abstractServer">
#48修改，设置主服务器的地址
<property name="ipAddress">192.168.100.20</property>

#52修改，设置从服务器1的名slave1
<dbServer name="**slave1**" parent="abstractServer">
#55修改，设置从服务器1的地址
<property name="ipAddress">192.168.100.30</property>

#58 复制上面6行粘贴(52开始复制)，设置从服务器2的名slave2和地址
<dbServer name="**slave2**" parent="abstractServer">
<property name="ipAddress">192.168.100.40</property>

#65修改，作用：定义从服务器的池，因为有多个从服务器，主服务器不用，因为只有一个
<dbServer name="slaves" virtual="true">

#71修改，作用：定义具体的从服务器的地址池的名称，跟52和58行要一致
<property name="poolNames">slave1,slave2</property>

#67行，作用，定义了三种不同的分流模式，68行按序号选择模式
1、轮序模式，2、提权模式，3、高可用模式

#小结：dbServers.xml 主要定义了：
amoeba访问mysql数据库的用户和密码
定义了后端的mysql服务器具有的角色及其地址
定义了read poll读池有哪些。

2.6 启动amoeba服务

/usr/local/amoeba/bin/amoeba start & 防止后台启动amoeba

jobs 查看后台运行程序

netstart -natp |grep java
netstart -natp |grep 8066

3、客户机测试验证

systemctl stop firewalld
setenforce 0

yum -y install mariadb
#下载数据库(centos7 默认的数据库)

mysql -u amoeba -p123456 -h 192.168.100.50 -P8066
#登录到amoeba服务器，-h：指定ip，-P:指定端口