【大型网站技术实践】初级篇:搭建MySQL主从复制经典架构

bluemouse 发布于5月前 阅读1664次
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一、业务发展驱动数据发展

随着网站业务的不断发展,用户量的不断增加,数据量成倍地增长,数据库的访问量也呈线性地增长。特别是在用户访问高峰期间,并发访问量突然增大, 数据库的负载压力也会增大,如果架构方案不够健壮,那么数据库服务器很有可能在高并发访问负载压力下宕机,造成数据访问服务的失效,从而导致网站的业务中 断,给公司和用户造成双重损失。那么,有木有一种方案能够解决此问题,使得数据库不再因为负载压力过高而成为网站的瓶颈呢?答案肯定是有的。

目前,大部分的主流关系型数据库都提供了主从热备功能,通过配置两台(或多台)数据库的主从关系,可以将一台数据库服务器的数据更新同步到另一台服务器上。网站可以利用数据库的这一功能, 实现数据库的读写分离,从而改善数据库的负载压力 。

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利用数据库的读写分离,Web服务器在写数据的时候,访问主数据库(Master),主数据库通过 主从复制机制 将数据更新同步到从数据库(Slave),这样当Web服务器读数据的时候,就可以通过从数据库获得数据。这一方案使得在大量读操作的Web应用可以轻松地读取数据,而主数据库也只会承受少量的写入操作,还可以实现数据热备份,可谓是 一举两得 的方案。

二、MySQL数据复制原理

刚刚我们了解了关系型数据库的读写分离能够实现数据库的主从架构,那么主从架构中最重要的数据复制又是怎么一回事呢?MySQL作为最流行的关系型数据库之一,通过了解MySQL的数据复制流程,会使得我们对主从复制的认知会有一定的帮助。

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从上图来看,整体上有如下三个步凑:

(1)Master将改变记录到二进制日志(binary log)中(这些记录叫做二进制日志事件,binary log events);

(2)Slave将Master的二进制日志事件(binary log events)拷贝到它的中继日志(relay log);

 

PS:从图中可以看出,Slave服务器中有一个I/O线程(I/O Thread)在不停地监听Master的二进制日志(Binary Log)是否有更新:如果没有它会睡眠等待Master产生新的日志事件;如果有新的日志事件(Log Events),则会将其拷贝至Slave服务器中的中继日志(Relay Log)。

(3)Slave重做中继日志(Relay Log)中的事件,将Master上的改变反映到它自己的数据库中。

 

PS:从图中可以看出,Slave服务器中有一个SQL线程(SQL Thread)从中继日志读取事件,并重做其中的事件从而更新Slave的数据,使其与Master中的数据一致。只要该线程与I/O线程保持一致,中继 日志通常会位于OS的缓存中,所以中继日志的开销很小。

三、MySQL主从复制实战

3.1 实验环境总览与准备工作

(1)实验环境

①服务器环境:本次我们主要借助VMware Workstation搭建一个三台Windows Server 2003组成的MySQL服务器集群,其中一台作为Master服务器(IP:192.168.80.10),其余两台均作为Slave服务器 (IP:192.168.80.11,192.168.80.12)。

②客户机环境:本次我们在Windows 7宿主机(IP:192.168.80.1)编写一个C#控制台程序,对MySQL服务器进行基本的CRUD访问测试。

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(2)准备工作

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下载MySQL文件: http://dev.mysql.com/downloads/mysql/5.5.html#downloads

这里我们选择5.5版本,为了节省时间,直接选择了Archive免安装版本。又由于虚拟机中的Windows Server 2003是32位,所以选择了32-bit的Archive版本进行使用。

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下载完成后,将三个压缩包分别拷贝至Master(IP:192.168.80.10)、Slave1(IP:192.168.80.11)及Slave2(IP:192.168.80.12)中。

3.2 配置MySQL主服务器

(1)将MySQL文件拷贝到Master服务器,并解压到一个指定文件夹。这里我放在了:C:\MySQLServer\mysql-5.5.40-win32

(2)新建一个配置文件,取名为:my-master.ini,添加以下内容:

1 [client]
 2 port=3306
 3 default-character-set=utf8
 4 
 5 [mysqld]
 6 port=3306
 7 
 8 #character_set_server=utf8 一定要这样写;
 9 character_set_server=utf8
10 
11 #解压目录
12 basedir=C:\MySQLServer\mysql-5.5.40-win32
13 
14 #解压目录下data目录,必须为data目录
15 datadir=C:\MySQLServer\mysql-5.5.40-win32\data
16 
17 #sql_mode=NO_ENGINE_SUBSTITUTION,STRICT_TRANS_TABLES 这个有问题,在创建完新用户登录时报错
18 sql_mode=NO_AUTO_CREATE_USER,NO_ENGINE_SUBSTITUTION
19 
20 #主服务器的配置
21 #01.开启二进制日志
22 log-bin=master-bin
23 #02.使用二进制日志的索引文件
24 log-bin-index=master.bin.index
25 #03.为服务器添加唯一的编号
26 server-id=1

(3)将my-master.ini传送到Master服务器中mysql所在的文件夹中,并在命令行中将其注册为Windows服务:(这里要转到mysql的bin文件夹中进行操作,因为没有设置环境变量)

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(4)启动mysql服务,并设为自启动类型;

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(5)使用root账号登陆mysql,创建一个具有 复制权限 的用户;(此时root是没有密码的,直接回车即可)

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(6)在Slave1或Slave2上通过远程登录Master上的mysql测试新建用户是否可以登录;

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3.3 配置MySQL从服务器

(1)同Master服务器,将MySQL文件拷贝解压到指定文件夹下;

(2)新建一个配置文件,取名为:my-slave.ini,添加以下内容:

[client]
port=3306
default-character-set=utf8

[mysqld]
port=3306

#character_set_server=utf8 一定要这样写;
character_set_server=utf8

#解压目录
basedir=C:\MySQLServer\mysql-5.5.40-win32

#解压目录下data目录,必须为data目录
datadir=C:\MySQLServer\mysql-5.5.40-win32\data


#sql_mode=NO_ENGINE_SUBSTITUTION,STRICT_TRANS_TABLES 这个有问题,在创建完新用户登录时报错
sql_mode=NO_AUTO_CREATE_USER,NO_ENGINE_SUBSTITUTION

#从服务器的配置
#01.为服务器添加唯一的编号
server-id=2
#02.开启中继日志
relay-log=slave-relay-log-bin
#03.使用中继日志的索引文件
relay-log-index=slave-relay-log-bin.index

 

PS:这里server-id要确保唯一,我们这里Master(192.168.80.10)的server-id=1,那么 Slave1(192.168.80.11)就设置其server-id=2,Slave2(192.168.80.12)则设置其server- id=3。

(3)将my-slave.ini传送到Slave1和Slave2服务器中mysql所在的文件夹中,并在命令行中将其注册为Windows服务:(这里要转到mysql的bin文件夹中进行操作,因为没有设置环境变量)

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(4)分别启动两台Slave的mysql服务,步凑同master所述;当然,也可以在cmd中输入命令:net start MySQL

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(5)分别使用两台Slave的root账号登陆mysql,通过指定的语句配置主从关系设置;

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(6) 为了方便后面的测试,这里我们在Master上通过root进入mysql,创建一个测试用的数据库和数据表;

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(7)还要创建一个用户,这个用户具有对所有数据库的增删查改的权限,以便用来进行测试;

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3.4 编写C#程序测试主从复制结构

(1)下载mysql for .net开发包,添加对mysql.data.dll的引用

\

(2)在控制台程序中写代码访问Master服务器,并查看程序运行结果;

①数据库连接部分:

<?xml version="1.0" encoding="utf-8" ?>
<configuration>
    <connectionStrings>
        <add name="mysqlmaster" 
         connectionString="server=192.168.80.10;database=dbtest;uid=sa;password=123456"/>
    </connectionStrings>
</configuration>

②程序代码部分:在程序中首先显示user表内容(这时表是空的),然后会添加5条user信息,其中会修改第3条user信息的name为Edison Chou,最后会删除第5条user信息;

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static void Main(string[] args)
    {
      string connStr = ConfigurationManager.ConnectionStrings["mysqlmaster"]
        .ConnectionString;
      // 01.Query
      ShowUserData(connStr);
      // 02.Add a user to table
      for (int i = 0; i < 5; i++)
      {
        AddUserData(connStr, "TestUser" + (i + 1).ToString());
      }
      ShowUserData(connStr);
      // 03.Update a user on table
      UpdateUserData(connStr, 3, "EdisonChou");
      ShowUserData(connStr);
      // 04.Delete a user from table
      DeleteUserData(connStr, 5);
      ShowUserData(connStr);

      Console.ReadKey();
    }

    #region 01.Func:ShowUserData
    private static void ShowUserData(string connStr)
    {
      using (MySqlConnection con = new MySqlConnection(connStr))
      {
        con.Open();
        using (MySqlCommand cmd = con.CreateCommand())
        {
          cmd.CommandText = "select * from user";
          using (MySqlDataReader reader = cmd.ExecuteReader())
          {
            if (reader.HasRows)
            {
              Console.WriteLine("------------table:user------------");
              while (reader.Read())
              {
                Console.WriteLine(reader[0] + "-" + reader[1]);
              }
              Console.WriteLine("------------table:user------------");
            }
          }
        }
      }
    }
    #endregion

    #region 02.Func:AddUserData
    private static void AddUserData(string connStr, string userName)
    {
      using (MySqlConnection con = new MySqlConnection(connStr))
      {
        con.Open();
        using (MySqlCommand cmd = con.CreateCommand())
        {
          cmd.CommandText = "insert into user(name) values('" + userName + "')";
          int result = cmd.ExecuteNonQuery();
          if (result > 0)
          {
            Console.WriteLine("Add User Successfully.");
          }
        }
      }
    }
    #endregion

    #region 03.Func:UpdateUserData
    private static void UpdateUserData(string connStr, int userId,
  string userName)
    {
      using (MySqlConnection con = new MySqlConnection(connStr))
      {
        con.Open();
        using (MySqlCommand cmd = con.CreateCommand())
        {
          cmd.CommandText = "update user set name='" + userName
            + "' where id=" + userId;
          int result = cmd.ExecuteNonQuery();
          if (result > 0)
          {
            Console.WriteLine("Update User Successfully.");
          }
        }
      }
    }
    #endregion

    #region 04.Func:DeleteUserData
    private static void DeleteUserData(string connStr, int userId)
    {
      using (MySqlConnection con = new MySqlConnection(connStr))
      {
        con.Open();
        using (MySqlCommand cmd = con.CreateCommand())
        {
          cmd.CommandText = "delete from user where id=" + userId;
          int result = cmd.ExecuteNonQuery();
          if (result > 0)
          {
            Console.WriteLine("Delete User Successfully.");
          }
        }
      }
    }
    #endregion
View Code

③程序运行结果:

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(3)在Slave1(192.168.80.11)和Slave2(192.168.80.12)上查看user表是否自动进行了数据同步;

①首先在Master上查看user表还剩哪些信息?

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②其次在Slave1上查看user表是否进行了同步:

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③最后在Slave2上查看user表是否进行了同步:

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(4)初步尝试读写分离: 一主一从 模式的一个最简单的实现方式

①在Slave1上新建一个只具有读(select)权限的用户,这里取名为reader:

create user reader;

grant select on *.* to reader identified by '123456';

②新增一个mysqlslave的数据库连接字符串:

<connectionStrings>
        <add name="mysqlmaster" 
             connectionString="server=192.168.80.10;database=dbtest;uid=sa;password=123456"/>
        <add name="mysqlslave"
             connectionString="server=192.168.80.11;database=dbtest;uid=reader;password=123456"/>
    </connectionStrings>

③新增一个枚举DbCommandType来记录读操作和写操作:

public enum DbCommandType
    {
        Read,
        Write
    }

④修改读取数据表的代码判断是读操作还是写操作:

【大型网站技术实践】初级篇:搭建MySQL主从复制经典架构
private static void ShowUserData(DbCommandType commandType)
    {
      string connStr = null;
      if (commandType == DbCommandType.Write)
      {
        connStr = ConfigurationManager.ConnectionStrings["mysqlmaster"]
          .ConnectionString;
      }
      else
      {
        connStr = ConfigurationManager.ConnectionStrings["mysqlslave"]
          .ConnectionString;
      }

      using (MySqlConnection con = new MySqlConnection(connStr))
      {
        con.Open();
        using (MySqlCommand cmd = con.CreateCommand())
        {
          cmd.CommandText = "select * from user";
          using (MySqlDataReader reader = cmd.ExecuteReader())
          {
            if (reader.HasRows)
            {
              Console.WriteLine("------------table:user------------");
              while (reader.Read())
              {
                Console.WriteLine(reader[0] + "-" + reader[1]);
              }
              Console.WriteLine("------------table:user------------");
            }
          }
        }
      }
    }
View Code

 

PS:关于MySQL的读写分离实现,主要有以下几种方式:

一种是基于MySQL-Proxy做调度服务器模式,另一种是借助阿里巴巴开源项目 Amoeba (变形虫 )项目实现(这种方式貌似用的比较多),另外呢就是自己写一个类似于哈希算法的程序库来选择目标数据库;

学习小结

此次我们主要简单地学习了主从复制的一些相关概念,了解了MySQL在Windows下搭建主从复制架构的过程,最后通过改变程序方式使得一主一 从模式下实现读写分离(虽然是很简单很粗陋的实现)。后续有空时,我会尝试在Linux下借助阿里巴巴开源项目Amoeba搭建真正的MySQL读写分离 模式,到时也会将搭建的过程分享出来。虽然,我没有相关的真实实践经验,也有很多人跟我说“你这是在纸上谈兵”,我也知道“纸上得来终觉浅,绝知此事要躬 行”,但在没毕业之前,我还是会做一些相关的初步了解性质的实践学习,也许以后到了公司,就会有真正的战场在等着我了。当然,如果你觉得我写这篇博客花了 点心思,那就麻烦点个赞,谢谢啦!

参考资料

(1)李智慧,《大型网站技术架构-核心原理与案例分析》: http://item.jd.com/11322972.html

(2)guisu,《高性能Mysql主从架构的复制原理及配置详解》: http://blog.csdn.net/hguisu/article/details/7325124

(3)Ghost,《高性能的MySQL主从复制架构》: http://www.uml.org.cn/sjjm/201211061.asp

(4)飞鸿无痕,《Amoeba搞定MySQL读写分离》: http://blog.chinaunix.net/uid-20639775-id-154600.html ( 此文讲解了如何借助Amoeba构建MySQL主从复制读写分离,值得阅读 )

附件下载

(1)mysql-5.5.40(Archive版本): http://pan.baidu.com/s/1c0u6X80

(2)相关配置文件(master与slave): http://pan.baidu.com/s/1dDENI73

(3)C#测试程序DEMO: http://pan.baidu.com/s/1kT42gAz

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