MySQL 复制架构
第一节 概述
1.1 数据拓展
- 热备份:数据库在运行的过程中,对数据进行备份操作。相对的,还有冷备份,冷备份需要停机,然后对数据进行备份操作。
- 多活:所谓的多活,就是让数据库机器节点会存在多个,避免单点情况的出现。
- 故障切换:当一台数据库物理机出现异常状况时,可以自动的切换到其他物理机上。
- 读写分离:当存在多台数据库物理机,将读写操作分别交给不同的机器完成。
- 负载均衡:假设当存在多台数据库物理机接收读请求时,多个请求会均匀的分配到不同的机器上,避免大量请求压在某一台机器上。
1.2 常见架构
没有百分百的完美架构,只有适合的架构
理解mysql的分库分表,先了解mysql的架构设计,在mysql架构中,经常会使用到的就是读写分离,此设计理念的基础上常见架构有: 一主一从或多从、主主复制、级联复制、主主与级联复制结合。
一主一从或多从: 一个mysql数据库主节点,一个或者多个从节点.主节点与从节点进行数据同步
主主复制: 两个mysql主节点,主节点与主节点之间进行数据同步
级联复制: 类似一主多从架构,但是从节点分级同步
主主与级联复制结合: 双主节点同步,同时从节点分级同步
第二节 主从模式
1、主从简介
主从模式是使用的最多的mysql高可用架构。
存在一台master作为写机,一个或多个slave作为读机,实现读写分离。之所以这么设计是因为在实际的情况下,读的请求量一般是远远大于写请求。架构图如下
优点:
读与写的节点分离,数据写入master节点后,再由master节点将数据复制到slave节点上
缺点:
- master是单点存在的,如果要对master进行停机维护,无法接收写请求
- master需要将写入数据复制到各个slave节点,复制是有一定的时间延迟的,因此有可能出现查询数据不一致
- 对master进行停机维护,需将某一个slave提升为新的master节点,选举规则需要进行自定义
- 当slave被提升为新的master后,可能会造成新的master节点与旧master的数据不一致
1.3.2 主从搭建
在虚拟机中安装 docker
yum install -y docker
若遇到如下问题:
#编辑yum的配置文件
vi /etc/yum/pluginconf.d/langpacks.conf
将第一行:enable=1改为enable=0#杀掉进程即可
kill -9 8683
查看docker版本
docker -v
#开启启动docker
systemctl enable docker
#查看运行状态
systemctl status docker
#启动
systemctl start docker
#停止
systemctl stop docker
#重启
systemctl restart docker
搜索mysql镜像
docker search mysql
下载mysql镜像
docker pull docker.io/mysql:5.7
安装mysql容器
#服务一
docker run --name mysqlm1 \
-p 10000:3306 \
--privileged=true \
-it \
-e MYSQL_ROOT_PASSWORD=123456 \
-e MYSQL_USER=user \
-e MYSQL_PASSWORD=pass \
-v /home/mysql/docker-data/m1/conf:/etc/mysql/conf.d \
-v /home/mysql/docker-data/m1/data/:/var/lib/mysql \
-v /home/mysql/docker-data/m1/logs/:/var/log/mysql \
-d mysql:5.7#服务二
docker run --name mysqls1 \
-p 20000:3306 \
--privileged=true \
-it \
-e MYSQL_ROOT_PASSWORD=123456 \
-e MYSQL_USER=user \
-e MYSQL_PASSWORD=pass \
-v /home/mysql/docker-data/s1/conf:/etc/mysql/conf.d \
-v /home/mysql/docker-data/s1/data/:/var/lib/mysql \
-v /home/mysql/docker-data/s1/logs/:/var/log/mysql \
-d mysql:5.7
参数说明:
-p 参数格式:宿主机端口号:容器内程序的端口号
-e MYSQL_ROOT_PASSWORD 给 MySQL 的 root 用户设置密码
-v 参数指定宿主机内的目录,用来给 docker 容器设定配置文件等等
在两台机器上新增配置文件,路径为/home/mysql/docker-data/m1/conf/my.cnf
# For advice on how to change settings please see
# http://dev.mysql.com/doc/refman/5.7/en/server-configuration-defaults.html[mysqld]
#
# Remove leading # and set to the amount of RAM for the most important data
# cache in MySQL. Start at 70% of total RAM for dedicated server, else 10%.
# innodb_buffer_pool_size = 128M
#
# Remove leading # to turn on a very important data integrity option: logging
# changes to the binary log between backups.
# log_bin
#
# Remove leading # to set options mainly useful for reporting servers.
# The server defaults are faster for transactions and fast SELECTs.
# Adjust sizes as needed, experiment to find the optimal values.
# join_buffer_size = 128M
# sort_buffer_size = 2M
# read_rnd_buffer_size = 2Mcharacter_set_server=utf8
init_connect='SET NAMES utf8'# Disabling symbolic-links is recommended to prevent assorted security risks
symbolic-links=0lower_case_table_names=1
#指定主机号,不允许出现重复
server-id=134
#开启binlog
log-bin=mysql-bin
auto_increment_increment=2
auto_increment_offset=1#rpl_semi_sync_master_enabled=1
#rpl_semi_sync_master_timeout=10000
/home/mysql/docker-data/s1/conf/my.cnf
# For advice on how to change settings please see
# http://dev.mysql.com/doc/refman/5.7/en/server-configuration-defaults.html[mysqld]
#
# Remove leading # and set to the amount of RAM for the most important data
# cache in MySQL. Start at 70% of total RAM for dedicated server, else 10%.
# innodb_buffer_pool_size = 128M
#
# Remove leading # to turn on a very important data integrity option: logging
# changes to the binary log between backups.
# log_bin
#
# Remove leading # to set options mainly useful for reporting servers.
# The server defaults are faster for transactions and fast SELECTs.
# Adjust sizes as needed, experiment to find the optimal values.
# join_buffer_size = 128M
# sort_buffer_size = 2M
# read_rnd_buffer_size = 2Mcharacter_set_server=utf8
init_connect='SET NAMES utf8'# Disabling symbolic-links is recommended to prevent assorted security risks
symbolic-links=0lower_case_table_names=1
#指定主机号,不允许出现重复
server-id=130
#开启binlog
log-bin=mysql-bin
auto_increment_increment=2
auto_increment_offset=1#rpl_semi_sync_master_enabled=1
#rpl_semi_sync_master_timeout=10000
❤❤❤❤❤❤❤❤❤❤❤❤❤❤❤❤❤❤❤❤❤❤❤❤❤❤❤❤❤❤❤❤❤
修改 my.cnf 后记得重启 MySQL 容器!
[root@demo conf]# docker restart mysqlm1
mysqlm1
[root@demo conf]# docker restart mysqls1
mysqls1
❤❤❤❤❤❤❤❤❤❤❤❤❤❤❤❤❤❤❤❤❤❤❤❤❤❤❤❤❤❤❤❤❤
在master的docker容器中添加mysql权限,开启备份机复制,并且设置备份用户信息
#在134服务中进入mysql容器
docker exec -it mysqlm1 /bin/bash#登录到 MySQL
mysql -u root -p
EnterPassword:123456#==================== 在 MySQL 中的操作 ===========================
#添加权限
GRANT REPLICATION SLAVE,FILE,REPLICATION CLIENT ON *.* TO 'repluser'@'%' IDENTIFIED BY '123456';#刷新权限
FLUSH PRIVILEGES;#退出MySQL
quit;
#==================== 在 MySQL 中的操作 ===========================#退出docker容器
exit#重启容器
docker restart mysqlm1#查看m1的binlog信息(需要进入docker容器,然后再登录MySQL执行)
show master status;
设置主从关系
接着在slave中进入到mysql容器,设置master信息,用于标注当前slave的master是谁
#语法
change master to master_host='通过宿主机访问master的ip',master_port=docker对外暴露的宿主机master的端口号,master_user='repluser',master_password='123456',master_log_file='master中的binlob文件',master_log_pos=master中的position位置信息;
#命令
change master to master_host='192.168.2.128',master_port=10000,master_user='repluser',master_password='123456',master_log_file='mysql-bin.000001',master_log_pos=487;
提示:如果命令发现参数打错了 就 执行 stop slave; 再重新执行上述命令
完成后,还需要开启slave中的IO和SQL线程,这两个线程主要用于slave中进行数据备份。
IO
线程:从日志文件中读取数据,其中最关键的就是用来同步数据的SQL
语句SQL
线程:执行从日志文件中读取到的SQL
语句
可以先查看slave中这两个线程的状态
show slave status\G;
我们发现在slave中,这两个线程是关闭的,需要将这两个线程进行开启
#开启(在 docker容器中登录 MySQL 后执行)
start slave;
到此,mysql主从复制就已经搭建完毕
1.3.3 测试
[1]查看主从相关信息
查看slave中的binlog是否已经开启
show global variables like "%log%";
查看master、slave中的进程信息
#m1和s1分别输入
show processlist;
m1节点内容
s1节点内容
[2]数据库同步测试
在m1节点创建一个数据库
在s1节点中查看数据库
[3]表同步测试
在m1中创建一张表
DROP TABLE IF EXISTS `t_user`;
CREATE TABLE `t_user` (
`id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
`username` varchar(50) DEFAULT NULL,
`password` varchar(50) DEFAULT NULL,
`address` varchar(50) DEFAULT NULL,
PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=10 DEFAULT CHARSET=utf8;
在s1中查看表
[4]数据同步测试
在m1中新增一条数据
INSERT INTO `t_user` VALUES ('1', 'zhangsan', '123', '北京');
在130中查看数据
[5]反向同步数据
在s1中新增一条数据
INSERT INTO `t_user` VALUES ('2', 'lisi', '123', '上海');
在m1中查看数据
结论: 从服务中新增数据无法同步到主服务中去, 主从同步是单向的!
[6]数据修复
如果因为各种原因,发现 slave 中的数据和 master中不一致,可以参考下面的步骤恢复(下面的步骤相当于在 slave 中推倒重来):
-
停止 slave 相关复制线程
stop slave;
-
删除 slave 中同步过来的数据库
drop database db_hr;
-
重新设定主从关系
change master to master_host=‘192.168.2.128’,master_port=10000,master_user=‘repluser’,master_password=‘123456’,master_log_file=‘mysql-bin.000002’,master_log_pos=154;
-
重新启动 slave 中的相关复制线程
start slave;
1.4 主从复制原理
- 异步操作:不需要等待
- 同步操作:需要等待
1.4.1 异步复制
- 在主服务器写操作举例:insert 语句。
- 事务提交到master,master确认修改已保存。
- master接收到应用事务提交请求后,更新内部的binlog日志,让mysql引擎执行事务操作,并返回给客户端执行结果信息。同时在master中会存在一个事件监听,其会一直监听着master中binlog日志文件的改变,一旦发现日志文件发生改变,触发dump线程
- dump线程被触发后,通知slave中的IO线程:现在有事务操作要进行同步
- slave中IO线程接收到通知后,会从slave中relay-log.info文件中获取slave中的binlog日志文件和pos位置信息。接着会把这部分信息发送给master的dump线程。发送信息的含义是:告诉master,我上次读取到了哪里,这次还从上次读取到的位置继续读取。
- master的dump线程收到这些信息后,会根据slave发送的binlog日志文件和pos位置,将最新的binlog日志和pos位置后面的内容同步给slave的IO线程
- slave的IO线程接收到这些信息后,会将这部分内容同步到slave中的relay-bin文件中
- 当relay-bin文件发生改变后,触发slave线程执行sql操作【异步】
- 当slave向relay-bin写入完成后,会向master返回一个ACK消息,同步成功。
对于这一系列的操作,可以发现master和slave在进行同步时是以异步的方式完成的,master写入完binlog后,会马上通过引擎进行事务提交并向客户端返回响应,对于与slave同步的操作,则是异步完成的。
优点:
效率高
缺点:
可能出现数据不一致
1.4.2 半同步复制
半同步复制与异步复制的工作流程大体相似
不同点: 当master中的binlog日志写入完成后,其不会马上通过引擎进行事务提交,而会处于等待,等到slave同步完成向master返回ACK通知后,才会唤醒等待,继续向下执行。
- 等待的时长,默认为10秒,但该时间可以配置
- 尽量的避免了主从数据不一致,但造成吞吐量的降低
- mysql兜底方案: 使用半同步复制进行备份时slave节点挂掉了,那么当master等待10秒后,仍然会进行引擎提交,同时会将半同步复制切换为异步复制。等到slave节点重启后,又会自动的从异步复制切换到半同步复制。
1.4.3 异步复制实现
Mysql在进行复制操作时,默认是基于异步复制完成的。那为了更好的体会异步复制的效果,可以通过mysql日志来查看具体的复制过程效果。
- 查看master的Mysql日志信息
docker logs -f mysqlm1
根据当前查看的日志信息,在master中已经开启了dump线程连接到了id为130的slave节点,并且该id就是在slave的mysql配置文件中设置的id。同时pos内容包括当前的binlog日志和pos位置。
- 查看slave的Mysql日志信息
docker logs -f mysqls1
根据slave中的日志信息,可以看到,当前slave中已经开启了relay-log日志,其对应文件信息就是xxxxx-relay-bin。其内部保存的就是slave中的相关binlog信息和pos位置信息。
同时在slave中也已经开启了SQL Thread,并且根据信息可以,它会从7375d7dd3ef6-relay-bin.000001文件的4位置开始复制。
同时在slave中也开启了IO Thread,其已经连接到master,并且会从master的binlog日志的154的位置开启复制。
- 查看master当前的binlog日志信息
cd home/mysql/docker-data/129/data/
#确定当前master正在使用的binlog日志文件
cat mysql-bin.index
#查看当前binlog日志文件内容
tail -f mysql-bin.000001
- 查看slave当前的日志信息
1.4.4 半同步复制实现
- 进入mysql容器,加载lib,主从节点都要配置,因为主从节点间会存在切换。
# 这两条 install 命令需要在 m1 中都执行一遍,然后在 s1 中也都执行一遍
install plugin rpl_semi_sync_master soname 'semisync_master.so';
install plugin rpl_semi_sync_slave soname 'semisync_slave.so';
#查看插件信息
show plugins;
- 启用半同步**(务必先启用从库,再启用主库)**
#先启用从库,再启用主库从库:set global rpl_semi_sync_slave_enabled= 1; # 1:启用,0:禁止主库:set global rpl_semi_sync_master_enabled= 1; # 1:启用,0:禁止set global rpl_semi_sync_master_timeout=10000; # 单位为ms
- 从库重启IO Thread
stop slave io_thread;
start slave io_thread;
- 主库查看启动状态
#查询状态信息
show global status like "%sync%";
#查询参数信息
show global variables like '%sync%';
- 半同步复制效果测试
- 正常的向master中添加数据,slave可以进行正常数据更新
- 关闭slave的IO,再次向master中添加数据
# 从库执行操作:关闭 I/O 线程
stop slave io_thread;# 主库插入数据
INSERT INTO `t_user` VALUES ('3', 'ding', '111', '武汉');
此时复制机制会由半同步复制转换为异步复制,当再次向master中添加数据,不会再次出现等待
- slave中重新开启IO Thread
start slave io_thread;
异步复制会再次转换为半同步复制,master中打印日志信息如下:
在slave IO Tthread关闭这段时间内的数据,会同步到slave中,不会出现数据丢失
第三节 主主复制
1、简介
对于主从复制来说,其内部会存在一台master以及一台或多台slave。但有一个非常明显的问题,master是单点存在。一旦master宕机,则无法进行数据的写入。为了解决这个问题,可以使用主主复制架构。
在主主复制架构中,会存在两台master,没有slave。并且会对这两台master进行读写分离,两台master会进行相互的复制, 架构图如下:
在此架构中,两台master会进行双向复制,为什么这么做呢? 因为假设现在负责写的master宕机了,那么写的工作则会交给之前负责读的服务器来完成,相当于它即负责写又负责读。等到原先负责写的master恢复了,其在继续负责写工作。 反之亦然。因此才需要两者间进行双向复制。
缺点: 读请求的并发量过大,服务可能产生宕机, 主主复制架构直接使用的情况较少。
2、主主搭建
在 docker 中再各自创建一个实例:
docker run --name mysqlm2 \
-p 30000:3306 \
--privileged=true \
-it \
-e MYSQL_ROOT_PASSWORD=123456 \
-e MYSQL_USER=user \
-e MYSQL_PASSWORD=pass \
-v /home/mysql/docker-data/m2/conf:/etc/mysql/conf.d \
-v /home/mysql/docker-data/m2/data/:/var/lib/mysql \
-v /home/mysql/docker-data/m2/logs/:/var/log/mysql \
-d mysql:5.7docker run --name mysqlm3 \
-p 40000:3306 \
--privileged=true \
-it \
-e MYSQL_ROOT_PASSWORD=123456 \
-e MYSQL_USER=user \
-e MYSQL_PASSWORD=pass \
-v /home/mysql/docker-data/m3/conf:/etc/mysql/conf.d \
-v /home/mysql/docker-data/m3/data/:/var/lib/mysql \
-v /home/mysql/docker-data/m3/logs/:/var/log/mysql \
-d mysql:5.7
/home/mysql/docker-data/m2/conf/my.cnf
# For advice on how to change settings please see
# http://dev.mysql.com/doc/refman/5.7/en/server-configuration-defaults.html[mysqld]
#
# Remove leading # and set to the amount of RAM for the most important data
# cache in MySQL. Start at 70% of total RAM for dedicated server, else 10%.
# innodb_buffer_pool_size = 128M
#
# Remove leading # to turn on a very important data integrity option: logging
# changes to the binary log between backups.
# log_bin
#
# Remove leading # to set options mainly useful for reporting servers.
# The server defaults are faster for transactions and fast SELECTs.
# Adjust sizes as needed, experiment to find the optimal values.
# join_buffer_size = 128M
# sort_buffer_size = 2M
# read_rnd_buffer_size = 2Mcharacter_set_server=utf8
init_connect='SET NAMES utf8'# Disabling symbolic-links is recommended to prevent assorted security risks
symbolic-links=0lower_case_table_names=1
#指定主机号,不允许出现重复
server-id=1341
#开启binlog
log-bin=mysql-bin
auto_increment_increment=2
auto_increment_offset=1#rpl_semi_sync_master_enabled=1
#rpl_semi_sync_master_timeout=10000
/home/mysql/docker-data/m3/conf/my.cnf
# For advice on how to change settings please see
# http://dev.mysql.com/doc/refman/5.7/en/server-configuration-defaults.html[mysqld]
#
# Remove leading # and set to the amount of RAM for the most important data
# cache in MySQL. Start at 70% of total RAM for dedicated server, else 10%.
# innodb_buffer_pool_size = 128M
#
# Remove leading # to turn on a very important data integrity option: logging
# changes to the binary log between backups.
# log_bin
#
# Remove leading # to set options mainly useful for reporting servers.
# The server defaults are faster for transactions and fast SELECTs.
# Adjust sizes as needed, experiment to find the optimal values.
# join_buffer_size = 128M
# sort_buffer_size = 2M
# read_rnd_buffer_size = 2Mcharacter_set_server=utf8
init_connect='SET NAMES utf8'# Disabling symbolic-links is recommended to prevent assorted security risks
symbolic-links=0lower_case_table_names=1
#指定主机号,不允许出现重复
server-id=666
#开启binlog
log-bin=mysql-bin
auto_increment_increment=2
auto_increment_offset=1#rpl_semi_sync_master_enabled=1
#rpl_semi_sync_master_timeout=10000
❤❤❤❤❤❤❤❤❤❤❤❤❤❤❤❤❤❤❤❤❤❤❤❤❤❤❤❤❤❤❤❤❤
修改 my.cnf 后记得重启 MySQL 容器!
❤❤❤❤❤❤❤❤❤❤❤❤❤❤❤❤❤❤❤❤❤❤❤❤❤❤❤❤❤❤❤❤❤
添加slave的相关配置, 虽然是主主模式,也要添加从用户(供从机访问的用户)。由于 m2 和 m3 都有可能作为从机访问对方(此时对方是主机),所以在 m2 和 m3 都需要创建 repluser 用户。
#添加权限
GRANT REPLICATION SLAVE,FILE,REPLICATION CLIENT ON *.* TO 'repluser'@'%' IDENTIFIED BY '123456';
#刷新权限
FLUSH PRIVILEGES;
#在m2/m3服务器上运行
show master status;#执行主主关联(参考 m2 的状态设置 m3;参考 m3 的状态设置 m2)
#设置m2。因为m2要去连m3,所以这里要设置m3的IP地址和端口号。
change master to master_host='192.168.198.120',master_port=40000,master_user='repluser',master_password='123456',master_log_file='mysql-bin.000001',master_log_pos=1104;#设置m3。因为m3要去连m2,所以这里要设置m2的IP地址和端口号。
change master to master_host='192.168.198.120',master_port=30000,master_user='repluser',master_password='123456',master_log_file='mysql-bin.000001',master_log_pos=1104;#主主同步生效:也就是说m2和m3都需要执行
start slave;
查看master 129的进程列表:show processlist;
slave131的进程列表:show processlist;
第四节 其他模式
1、级联复制
写请求的入口为一个,但当master向slave进行复制时,对于slave可以分为多层, master只要向其中两台slave复制即可,然后再由slave将其数据复制到后面更多的slave中。通过这种方式可以减轻master向slave复制的IO压力。但是这种架构会使slave的延迟会加大,架构如下图:
2、双主与级联复制(了解)
对于master在前面几种架构设计中,都存在单点问题, 对于master单点问题的解决,可以采用当前的架构。
通过这种架构不仅可以解决master单点的问题,也可以解决slave延迟的问题, 架构图如下: