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

 

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

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。

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' ;
② master 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

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

④查看 master 上的 bin-log 及其 position 位置

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

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_fi
le = '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 ( $row [ 'goods_name' ]);
}
将此代码上传到 web 服务器，测试是否可以实现读写分
离。注意修改对应的连接地址、用户名称、密码等信
息。
# 命令行执行 php 代码的方式
#php 需要提前配置环境变量 xxx.php 为需要执行的 php
脚本文件
shell > php xxx.php
2 、框架配置实现读写分离
①通过查看 thinkphp5 手册找到处理方案
②修改项目配置文件
一定要先去确定主从数据库的数据一致（ tp5shop ），用户名称和密码可以进行登录使用
shell > vim
/usr/local/nginx/html/tp5shop/application/da
tabase.php
配置文件示例
return [
// 数据库类型
'type' => 'mysql' ,
// 服务器地址
// 1 、主从数据库的连接地址 主在前 从在后
'hostname' =>
'192.168.17.100,192.168.17.105' , // 2 、主从数据库的名称、用户、密码一样的话，只
配置一份即可。如果不一样，按照先后顺序，逗号分隔
// 数据库名
'database' => 'tp5shop' ,
// 用户名
'username' => 'tp5shop' ,
// 密码
'password' => '$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

 

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/
https://github.com/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
https://www.oracle.com/technetwork/java/javase/do
wnloads/jdk8-downloads-2133151.html
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

实际解压到目录即可，无需安装

②软件目录介绍

  

③启动 mycat
默认情况下启动 mycat 是可以启动的
shell > tar xvf Mycat-server-1.6.5-release-
20180122220033-linux.tar.gz -C /usr/local
# 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 console

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：

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
①查看 server.xml
默认 server.xml 可以不用修改

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

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/da
tabase.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