企业架构MySQL读写分离
学习目标和内容
1、能够理解读写分离的目的
2、能够描述读写分离的常见实现方式
3、能够通过项目框架配置文件实现读写分离
4、能够通过中间件实现读写分离
一、背景描述及其方案设计
1、业务背景描述
时间：2014.6.-2015.9
发布产品类型：互联网动态站点 商城
用户数量： 10000-12000（用户量猛增）
PV ： 100000-500000（24小时访问次数总和）
QPS： 50-100*（每秒访问次数）
DAU： 2000（每日活跃⽤户数）
之前业务中是单台MySQL提供服务，使用多台MySQL数据库服务器，降低单台压力，实现集群架构的稳定性和高可用性 数据的一致性 完整性 replication
通过业务比对和分析发现，随着活跃用户数增多，读取数据的请求变多，故着重解决读取数据的压力
2、模拟运维设计方案
根据以上业务需求，在之前业务架构的基础上实现数据的读写分离
二、MySQL读写分离介绍
1、读写分离的目的
数据库负载均衡：
当数据库请求增多时，单例数据库不能够满足业务需求。需要进行数据库实例的扩容。多台数据库同时相应请求。也就是说需要对数据库的请求，进行==负载均衡==
但是由于数据库服务特殊原因，数据库扩容基本要求为：==数据的一致性和完整性==。所以要==保证多台数据库实例的数据一致性和完整性==，以MySQL为例来说，官方提供了==主从复制机制==。
读写分离：
数据库的负载均衡不同于其他服务的负载均衡，数据要求一致性。==基于主从复制的基础上，常见的数据库负载均衡使用的是读写分离方式。写入主数据库，读取到从数据库==。可以认为==数据库读写分离，是一种特殊的负载均衡实现。==
实际业务中，读写分离存在的一个问题，不够实时性。
对于要求实时性高的业务
①缓存 写主库 写缓存 读缓存
②可以读主
③添加完数据之后，有一个跳转等待的时间（5s），数据正在审核中
2、读写分离常见的实现方式
①业务代码的读写分离
需要在业务代码中，判断数据操作是读还是写，读连接从数据服务器操作，写连接主数据库服务器操作
以当前LNMP为例，需要通过PHP代码实现读写分离
②中间件代理方式的读写分离
在业务代码中，数据库的操作，不直接连接数据库，而是先请求到中间件服务器（代理）
由代理服务器，判断是读操作去从数据服务器，写操作去主数据服务器
| MySQL Proxy | MySQL官方 测试版 不再维护 |
|---|---|
| Atlas | 奇虎360 基于MySQL Proxy GitHub - Qihoo360/Atlas: A high-performance and stable proxy for MySQL, it is developed by Qihoo's DBA and infrastructure team |
| DBProxy | 美团点评 |
| Amoeba | 早期阿里巴巴 |
| cobar | 阿里巴巴 |
| MyCat | 基于阿里开源的Cobar |
| kingshared | go语言开发GitHub - flike/kingshard: A high-performance MySQL proxy |
| proxysql | ProxySQL - A High Performance Open Source MySQL Proxy |
也就是如下图示架构
问：如何选择？
①业务实现读写分离，操作方便，成本低，当前的开发框架基本支持读写分离
②中间件代理服务器，除了能够实现读写分离，还可以作为数据库集群的管理平台
三、MySQL读写分离案列实现
0、搭建M-S复制
主从复制的原理 ：主服务器开启bin-log（记录了写操作） 从服务器获取到主服务器的bin-log 记录到relay-log中。从服务器在通过异步的线程方式，对于relay-log进行重放操作。
server02 mysql master 192.168.17.100
server06 mysql slave 192.168.17.105
1、master配置
①在master服务器授权，slave服务器replication slave权限
slave是通过MySQL连接登录到master上来读取二进制日志的，因此需要在
master上给slave配置权限
mysql > grant replication slave on *.* to 'slave'@'192.168.17.%'identified by '123456';
②master服务器打开bin-log日志，并标识server-id
shell > vim /etc/my.cnf
配置文件内容
[mysqld] log-bin = mysql-index server-id = 1
注意重启mysql使配置生效
③制作一个完整的备份
如果确认主从的数据库，默认开始数据是一致的，可以不做备份
shell > mysqldump -uroot -p'123456' --all-databases > /root/mysql.sql
④查看master上的bin-log及其position位置
mysql > show master status;
查看并记录File的值，Position的值。之后需要在从服务器上，指向这些信息
| 参数 | 作用 |
|---|---|
| File | 记录到的bin-log日志文件名称 |
| Position | bin-log日志文件所记录的位置 |
2、slave配置
①恢复备份文件
如果slave和master的数据本身就是相同的，可以不选择备份和导入
②配置server-id，标识服务器
shell > vim /etc/my.cnf
配置文件内容
[mysqld] server-id=2
由于是克隆获取的MySQL实例，所以auto.conf里记录的UUID一样，需要==删除/usr/local/mysql/data/auto.conf文件==，否则主从无法识别互相身份，重启自动生成新的即可。
③配置slave replication
mysql > stop slave; mysql> change master to master_host='192.168.17.101',master_user='slave1',master_password='123456',master_log_file='mysql-bin.000002',master_log_pos=333; mysql > start slave;
参数说明
master_host 主master的IP
master_user 主master允许登录，拥有replication slave权限
master_password 用户的密码
需要通过mysql > show master status; 在master执行
master_log_file 主master记录的bin-log日志文件名称
master_log_pos 主master记录的bin-log日志文件对应的位置
④启动replication，并检查结果
mysql > show slave status\G;
查看到两个yes，主从复制成功。否则，查看显示最下面信息，通过error信息进行排查问题。
1、简单业务代码实现
示例语法代码：
<?php
//创建类
class Mysql {
//构造方法
//当类被实例化时,会触发此方法
public function __construct(){
$this->master = @new mysqli('192.168.17.100','tp5shop','$Abc3721','tp5shop');
$this->slave = @new mysqli('192.168.17.105','tp5shop','$Abc3721','tp5shop');
// 如果从连接报错,就连接主
if($this->slave->connect_errno){
$this->slave=$this->master;
}
}
// SQL执行方法
public function query($sql){
//判断语句中是否存在selete
if(strpos($sql, 'select') !== false){
//这是查询操作
$rs = $this->slave->query($sql);
}else{
$rs = $this->master->query($sql);
}
return $rs;
}
}
$mysql = new Mysql();
$sql = "select * from tpshop_goods";
$rs = $mysql->query($sql);
while($row = $rs->fetch_assoc()){
var_dump($row['goods_name']);
}
将此代码上传到web服务器，测试是否可以实现读写分离。注意修改对应的连接地址、用户名称、密码等信息。
#命令行执行php代码的方式 #php需要提前配置环境变量 xxx.php为需要执行的php脚本文件 shell > php xxx.php
2、框架配置实现读写分离
①通过查看thinkphp5手册找到处理方案
②修改项目配置文件
一定要先去确定主从数据库的数据一致（tp5shop），用户名称和密码可以进行登录使用
shell > vim /usr/local/nginx/html/tp5shop/application/database.php
配置文件示例
return [
// 数据库类型
'type' => 'mysql',
// 服务器地址
// 1、主从数据库的连接地址 主在前 从在后
'hostname' => '192.168.17.100,192.168.17.105',
// 2、主从数据库的名称、用户、密码一样的话，只配置一份即可。如果不一样，按照先后顺序，逗号分隔
// 数据库名
'database' => 'tp5shop',
// 用户名
'username' => 'tp5shop',
// 密码
'password' => '$Abc3721',
// 端口
'hostport' => '3306',
// 连接dsn
'dsn' => '',
// 数据库连接参数
'params' => [],
// 数据库编码默认采用utf8
'charset' => 'utf8',
// 数据库表前缀
'prefix' => 'tpshop_',
// 数据库调试模式
'debug' => true,
// 3、项目框架的业务代码实现读写分离，使用的是分布式（主从服务器） 配置为1
// 数据库部署方式:0 集中式(单一服务器),1 分布式(主从服务器)
'deploy' => 1,
// 4、数据库读写分离是业务代码实现的，配置为true
// 数据库读写是否分离 主从式有效
'rw_separate' => true,
// 读写分离后 主服务器数量
'master_num' => 1,
// 指定从服务器序号
'slave_no' => '',
// 是否严格检查字段是否存在
测试down主库，看从库是否可以访问。thinkphp5中，如果slave宕机，master提供读服务。
3、MyCAT实现读写分离
3.1、介绍
准备一台服务器，作为数据库的中间件服务器，配置基本环境，网卡、FQDN
server01 web1 192.168.17.102
server02 master 192.168.17.100
server06 slave 192.168.17.105
server07 mycat 192.168.17.106
Mycat 数据库中间件
国内最活跃的、性能最好的开源数据库中间件！
官方网址：http://www.mycat.io/
GitHub - MyCATApache/Mycat-Server
因为mycat是由java语言开发，必须使用java的运行环境才能进行启动和操作
3.2、jdk安装
java 静态编译的编程语言 代码编译成机器码 执行机器码输出结果。
编译jdk javac 编译java代码
运行 jre 编译好的机器码（可以执行文件） java
问：公司服务器部署的java环境是jdk还是jre？
答：jre java解析运行环境 一般情况编译过的可执行的java程序 ，jre就够用了。
jdk javac 编译的环境 如果服务器上传是源代码文件 就可以编译，之后再执行。
实际业务环境中，如果存在需要编译的情况，就选择jdk。
①下载安装jdk
Java Downloads | Oracle
选择下载x64架构.tar.gz包
上传mycat和jdk到soft目录下
shell > tar xvf jdk-8u192-linux-x64.tar.gz shell > mv jdk1.8.0_192 /usr/local/java
②配置环境变量
#追加环境变量 shell > echo "PATH=/usr/local/java/bin:$PATH" >> /etc/profile shell > source /etc/profile #检测java环境变量 如果看到版本信息即为成功 shell > java -version
3.3、mycat安装和测试启动
①解压安装MyCAT
shell > tar xvf Mycat-server-1.6.5-release-20180122220033-linux.tar.gz -C /usr/local
实际解压到目录即可，无需安装
②软件目录介绍
| 目录或文件 | 作用 |
|---|---|
| bin | 相关软件管理命令等 |
| conf | 配置文件目录 |
| logs | 日志目录 |
③启动mycat
默认情况下启动mycat是可以启动的
#通过控制台 进行前端启动 可以看到执行过程 shell > /usr/local/mycat/bin/mycat consol
注意如果启动不成功，可能是由于没有解析==主机名称==。==需要在hosts文件中进行解析==。
###3.4、配置读写分离
读写分离的配置文件：
| 文件名称 | 作用 |
|---|---|
| server.xml | 配置mycat的对外的用户、密码、映射数据库名称等信息 |
| schema.xml | 配置后端真实数据库的用户、密码、真实数据库名称等信息 |
Mycat是由java开发，java开发的软件大部分配置文件是xml格式。注意它的基本格式。
xml格式注意点：
1、xml声明信息
2、具有一个根标签
3、双标签和单标签格式
4、注意闭合标签
5、注释格式为 <!-- 这里是注释内容 -->
①查看server.xml
默认server.xml可以不用修改
shell > /usr/local/mycat/conf shell > vim server.xml
修改server.xml
配置mycat对外的使用用户信息
②修改schema.xml
schema标签里配置name的server.xml里的虚拟数据库名称，dataNode 填写后面使用的dataNode名称
dataNode标签和dataHost指定配置使用
dataHost标签里配置writeHost和readHost（密码，地址，用户名称）
schema=>dataNode=>dataHost=>writeHost=>readHost
可以使用给大家精简过的配置文件
<?xml version="1.0"?>
<!DOCTYPE mycat:schema SYSTEM "schema.dtd">
<mycat:schema xmlns:mycat="http://io.mycat/">
<!-- 1、TESTDB和server.xml配置文件中的映射的数据库名称要一致 dataNone填写下面的dataNode名称 -->
<schema name="TESTDB" checkSQLschema="false" sqlMaxLimit="100" dataNode="dn3"></schema>
<!-- 2、dataNode name和上面的一致 dataHost填写下面的dataHost的name名称 database填写后端真实数据库名称-->
<dataNode name="dn3" dataHost="localhost1" database="tp5shop" />
<!-- 3、可以配置负载均衡、读写分离算法 暂时可以不用动-->
<dataHost name="localhost1" maxCon="1000" minCon="10" balance="0" writeType="0" dbType="mysql" dbDriver="native" switchType="1" slaveThreshold="100">
<!-- 对后端数据库服务器 发送的心跳检测 -->
<heartbeat>select user()</heartbeat>
<!-- can have multi write hosts -->
<!-- 4、配置后端真实数据库的相关登录信息 -->
<writeHost host="hostM1" url="192.168.17.100:3306" user="tp5shop" password="$Abc3721">
<!-- can have multi read hosts -->
<readHost host="hostS2" url="192.168.17.105:3306" user="tp5shop" password="$Abc3721" />
</writeHost>
<!-- <writeHost host="hostS1" url="localhost:3316" user="root" password="123456" />-->
<!-- <writeHost host="hostM2" url="localhost:3316" user="root" password="123456"/> -->
</dataHost>
</mycat:schema>
注意修改第7行，真实数据库的名称
③启动mycat服务
shell > /usr/local/mycat/bin/mycat start #确认mycat是否真的启动，查看它的端口 9066 8066 shell > netstat -lntp|grep 8066
Tip:如果配置之后，启动mycat，不能够启动
通过查看/usr/local/mycat/logs/wrapper.log
3.5、mycat客户端
连接mycat客户端
shell > mysql -h127.0.0.1 -uroot -p123456 -P8066
执行查询命令测试结果
mysql > show databases; mysql > use TESTDB; mysql > show tables;
###3.6、mycat管理端
连接mycat管理端
shell > mysql -h127.0.0.1 -uroot -p123456 -P9066
执行管理命令查看
mysql > show @@help; //查看管理监控端的所有帮助命令 mysql > show @@heartbeat; //查看服务器状态
3.7、业务代码配置
使用数据库中间件服务器实现读写分离和后端真实数据库的管理。==对于前端业务来说==，数据操作需要连接的是数据库中间件服务器。==操作连接的是数据库中间件服务器，而不直接连接多实例的真实服务器了==。
①修改项目数据库配置文件
shell > vim /usr/local/nginx/html/tp5shop/application/database.php
配置文件示例
return [
// 数据库类型
'type' => 'mysql',
// 服务器地址
// 1、连接mycat数据库中间件服务器
'hostname' => '192.168.17.106',
// 2、mycat对外映射的数据库名称
// 数据库名
'database' => 'TESTDB',
// 3、mycat对外映射的用户
// 用户名
'username' => 'root',
// 4、mycat对外映射的密码和端口
// 密码
'password' => '123456',
// 端口
'hostport' => '8066',
// 连接dsn
'dsn' => '',
// 数据库连接参数
'params' => [],
// 数据库编码默认采用utf8
'charset' => 'utf8',
// 数据库表前缀
'prefix' => 'tpshop_',
// 数据库调试模式
'debug' => true,
// 5、使用数据库中间件，对于前端业务服务器来说，属于使用集中式单一服务器 配置为0
// 数据库部署方式:0 集中式(单一服务器),1 分布式(主从服务器)
'deploy' => 0,
// 6、集中式单一服务器 不在业务代码进行读写分离，交由数据库中间件去做 配置为false
// 数据库读写是否分离 主从式有效
'rw_separate' => false,
// 读写分离后 主服务器数量
'master_num' => 1,
// 指定从服务器序号
'slave_no' => '',
// 是否严格检查字段是否存在
②测试访问
mycat默认writeHost和readHost，如果writeHost不可用，则readHost也不可用。用两个writeHost，从的writeHost变成可写的了，要在slave服务器上设置readonly
3.8、balance属性和writeType属性
balance 属性
负载均衡类型,目前的取值有 3 种:
1、balance="0", 不开启读写分离机制,所有读操作都发送到当前可用的 writeHost 上。 2、balance="1", 全部的 readHost 与 stand by writeHost 参与 select 语句的负载均衡,简单的说,当双主双从模式(M1->S1,M2->S2,并且 M1 与 M2 互为主备),正常情况下,M2,S1,S2 都参与 select 语句的负载均衡。 3、balance="2", 所有读操作都随机的在 writeHost、readhost 上分发。 4、balance="3", 所有读请求随机的分发到 writerHost 对应的 readhost 执行,writerHost 不负担读压力,注意 balance=3 只在 1.4 及其以后版本有,1.3 没有。
writeType 属性
负载均衡类型,目前的取值有 3 种:
1、writeType="0", 所有写操作发送到配置的第一个 writeHost,第一个挂了切到还生存的第二个writeHost,重新启动后已切换后的为准. 2、writeType="1",所有写操作都随机的发送到配置的 writeHost,1.5 以后废弃不推荐
switchType 属性
-1 表示不自动切换
1 默认值，自动切换
2 基于 MySQL 主从同步的状态决定是否切换
