数据库 - Mysql 高性能架构的读写分离

在MySQL主从复制（Master-Slave Replication）架构中，数据从一个数据库服务器（称为“主服务器”或“源服务器”）复制到一个或多个数据库服务器（称为“从服务器”或“副本服务器”）。这种机制确保了数据的一致性和可用性，同时提高了系统的性能和可靠性。下面是MySQL主从同步的基本原理和一些关键步骤的图解说明。

mysql 主从复制安装配置

基础设置准备


sh

#操作系统：
centos6.5
#mysql版本：
5.7
#两台虚拟机：
node1:192.168.85.111（主）
node2:192.168.85.112（从）

安装mysql数据库


sh

#详细安装和卸载的步骤参考对应的文档

在两台数据库中分别创建数据库


sql

--注意两台必须全部执行
create database mac;

在主（node1）服务器进行如下配置：

在主服务器上，需要启用二进制日志（binary log），这是记录所有修改数据库数据的SQL语句的日志。这些日志是复制过程中从服务器用来同步数据的基础。


sh

#修改配置文件，执行以下命令打开mysql配置文件
vi /etc/my.cnf
#在mysqld模块中添加如下配置信息
log-bin=master-bin #二进制文件名称
binlog-format=ROW  #二进制日志格式，有row、statement、mixed三种格式，row指的是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，statement指的是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。mixed指的是默认采用基于语句的复制，一旦发现基于语句的无法精确的复制时，就会采用基于行的复制。
server-id=1		   #要求各个服务器的id必须不一样
binlog-do-db=mac   #同步的数据库名称

配置从服务器登录主服务器的账号授权


sql

--授权操作
set global validate_password_policy=0;
set global validate_password_length=1;
grant replication slave on *.* to 'root'@'%' identified by '123456';
--刷新权限
flush privileges;

从服务器的配置


sh

#修改配置文件，执行以下命令打开mysql配置文件
vi /etc/my.cnf
#在mysqld模块中添加如下配置信息
log-bin=master-bin	#二进制文件的名称
binlog-format=ROW	#二进制文件的格式
server-id=2			#服务器的id

重启主服务器的 mysqld 服务


sh

#重启mysql服务
service mysqld restart
#登录mysql数据库
mysql -uroot -p
#查看master的状态
show master status；

重启从服务器并进行相关配置


sh

#重启mysql服务
service mysqld restart
#登录mysql
mysql -uroot -p
#连接主服务器
change master to master_host='192.168.85.11',master_user='root',master_password='123456',master_port=3306,master_log_file='master-bin.000001',master_log_pos=154;

在从服务器上启动复制过程


sql

start slave

查看slave的状态


sql

show slave status\G

此时可以在主服务器进行相关的数据添加删除工作，在从服务器看相关的状态

mysql 主从复制原理

为什么需要主从复制？

在业务复杂的系统中，有这么一个情景，有一句sql语句需要锁表，导致暂时不能使用读的服务，那么就很影响运行中的业务，使用主从复制，让主库负责写，从库负责读，这样，即使主库出现了锁表的情景，通过读从库也可以保证业务的正常运作。

做数据的热备,架构的扩展。业务量越来越大，I/O访问频率过高，单机无法满足，此时做多库的存储，降低磁盘I/O访问的频率，提高单个机器的I/O性能。

什么是主从复制？

MySQL 主从复制是指数据可以从一个MySQL数据库服务器主节点复制到一个或多个从节点。MySQL 默认采用异步复制方式，这样从节点不用一直访问主服务器来更新自己的数据，数据的更新可以在远程连接上进行，从节点可以复制主数据库中的所有数据库或者特定的数据库，或者特定的表。

mysql 复制原理

原理：

master服务器将数据的改变记录二进制binlog日志，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服务器会在一定时间间隔内对master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/OThread请求master二进制事件
同时主节点为每个I/O线程启动一个dump线程，用于向其发送二进制事件，并保存至从节点本地的中继日志中，从节点将启动SQL线程从中继日志中读取二进制日志，在本地重放，使得其数据和主节点的保持一致，最后I/OThread和SQLThread将进入睡眠状态，等待下一次被唤醒。

也就是说：

从库会生成两个线程,一个I/O线程,一个SQL线程;
I/O线程会去请求主库的binlog,并将得到的binlog写到本地的relay-log(中继日志)文件中;
主库会生成一个log dump线程,用来给从库I/O线程传binlog;
SQL线程,会读取relay log文件中的日志,并解析成sql语句逐一执行;

注意：

master将操作语句记录到binlog日志中，然后授予slave远程连接的权限（master一定要开启binlog二进制日志功能；通常为了数据安全考虑，slave也开启binlog功能）。

slave开启两个线程：IO线程和SQL线程。其中：IO线程负责读取master的binlog内容到中继日志relay log里；SQL线程负责从relay log日志里读出binlog内容，并更新到slave的数据库里，这样就能保证slave数据和master数据保持一致了。

Mysql复制至少需要两个Mysql的服务，当然Mysql服务可以分布在不同的服务器上，也可以在一台服务器上启动多个服务。

Mysql复制最好确保master和slave服务器上的Mysql版本相同（如果不能满足版本一致，那么要保证master主节点的版本低于slave从节点的版本）

master和slave两节点间时间需同步

主从同步原理图解：

二进制日志（Binary Log）：主服务器上的所有修改（INSERT、UPDATE、DELETE等）都会被记录到二进制日志中。
复制事件（Replication Events）：这些日志被从服务器读取，并被转换为SQL语句来应用在从服务器的数据库上。
中继日志（Relay Log）：从服务器上的中继日志存储了从主服务器接收到的二进制日志事件，以便稍后应用。这是为了确保即使在主服务器暂时不可用时，复制过程也不会中断。
数据一致性：通过定期检查二进制日志的位置和文件名，确保主从数据的一致性。

具体步骤：

1、从库通过手工执行change master to 语句连接主库，提供了连接的用户一切条件（user 、password、port、ip），并且让从库知道，二进制日志的起点位置（file名 position 号）； start slave

2、从库的IO线程和主库的dump线程建立连接。

3、从库根据change master to 语句提供的file名和position号，IO线程向主库发起binlog的请求。

4、主库dump线程根据从库的请求，将本地binlog以events的方式发给从库IO线程。

5、从库IO线程接收binlog events，并存放到本地relay-log中，传送过来的信息，会记录到master.info中

6、从库SQL线程应用relay-log，并且把应用过的记录到relay-log.info中，默认情况下，已经应用过的relay 会自动被清理purge

mysql 主从同步延时分析

mysql的主从复制都是单线程的操作，主库对所有DDL和DML产生的日志写进binlog，由于binlog是顺序写，所以效率很高，slave的sql thread线程将主库的DDL和DML操作事件在slave中重放。DML和DDL的IO操作是随机的，不是顺序，所以成本要高很多，另一方面，由于sql thread也是单线程的，当主库的并发较高时，产生的DML数量超过slave的SQL thread所能处理的速度，或者当slave中有大型query语句产生了锁等待，那么延时就产生了。

解决方案

业务的持久化层的实现采用分库架构，mysql服务可平行扩展，分散压力。
单个库读写分离，一主多从，主写从读，分散压力。这样从库压力比主库高，保护主库。
服务的基础架构在业务和mysql之间加入memcache或者redis的cache层。降低mysql的读压力。
不同业务的mysql物理上放在不同机器，分散压力。
使用比主库更好的硬件设备作为slave，mysql压力小，延迟自然会变小。
使用更加强劲的硬件设备

代码上的解决方案

先 insert 或 update，然后 select 可能会因为主从同步导致未查询到数据或者查询到更新前数据，导致代码运行异常。

所以在主从同步机制下，代码可以通过对象的引用传递进行处理，而不是再次查询。

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