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如何基于 MySQL 主从模式搭建上万并发的系统架构?

作者:惨绿少年

出处:http://www.beylze.com/d/file/20190918/fa21gczkdtl

一、主从复制基础概念

在了解主从复制之前必须要了解的就是数据库的二进制日志(binlog),主从复制架构大多基于二进制日志进行。

1.1 二进制日志管理说明

二进制日志在哪?如何设置位置和命名?

在my.cnf文件中使用 log-bin =; 指定;命名规则为 mysql-bin.000000 (后为6位数字)

二进制日志位置

mysql> show variables like '%log_bin%' ;
+---------------------------------+-----------------------------------------+
| Variable_name | Value |
+---------------------------------+-----------------------------------------+
| log_bin | ON |
| log_bin_basename | /application/mysql/data/mysql-bin |
| log_bin_index | /application/mysql/data/mysql-bin.index |
| log_bin_trust_function_creators | OFF |
| log_bin_use_v1_row_events | OFF |
| sql_log_bin | ON |
+---------------------------------+-----------------------------------------+
6 rows in set (0.06 sec)

日志命名:

mysql> show binary logs;
+------------------+-----------+
| Log_name | File_size |
+------------------+-----------+
| mysql-bin.000001 | 2979 |
| mysql-bin.000002 | 120 |
+------------------+-----------+
2 rows in set (0.00 sec)

二进制日志记录什么?二进制日志中记录的是一个个完成的事件

二进制日志格式是怎样的?推荐使用row格式

查看当前使用的日志格式:

mysql> show variables like '%format%';
+--------------------------+-------------------+
| Variable_name | Value |
+--------------------------+-------------------+
| binlog_format | ROW |
| date_format | %Y-%m-%d |
| datetime_format | %Y-%m-%d %H:%i:%s |
| default_week_format | 0 |
| innodb_file_format | Antelope |
| innodb_file_format_check | ON |
| innodb_file_format_max | Antelope |
| time_format | %H:%i:%s |
+--------------------------+-------------------+
8 rows in set (0.00 sec)

二进制日志如何滚动?每次重启都会刷新日志,也可以通过命令进行刷新 reset master;

二进制日志用来干嘛?备份恢复,起始点的备份恢复

二进制日志的操作命令?查看都有哪些二进制日志

mysql> show binary logs;
+------------------+-----------+
| Log_name | File_size |
+------------------+-----------+
| mysql-bin.000001 | 2979 |
| mysql-bin.000002 | 167 |
| mysql-bin.000003 | 120 |
+------------------+-----------+
3 rows in set (0.00 sec)

查看当前使用的二进制日志文件:

mysql> show master status;
+------------------+----------+--------------+------------------+-------------------+
| File | Position | Binlog_Do_DB | Binlog_Ignore_DB | Executed_Gtid_Set |
+------------------+----------+--------------+------------------+-------------------+
| mysql-bin.000003 | 120 | | | |
+------------------+----------+--------------+------------------+-------------------+
1 row in set (0.00 sec)

binlog相关详情参照:

http://www.beylze.com/d/file/20190918/lfltpctfpoo.html mysql传统备份方式和缺陷

  1. 二进制日志备份
  2. mysqldump
  3. 必须有数据库服务器完成逻辑工作,需要更多地cpu周期
  4. 逻辑备份还原速度慢:需要MySQL加载和解释语句、转化存储格式、重建引擎
  5. xtrabackup
  6. 文件大
  7. 不总是可以跨平台、操作系统和MySQL版本

1.3 MySQL主从复制能为我们做什么

  • 高可用
  • 辅助备份
  • 分担负载

二、MySQL主从复制介绍

2.1 复制技术

作用:

  • 保证数据安全(异机实时备份)
  • 保证服务持续运行(宕机接管)

主从复制实现基本原理

  • 自带功能,复制是 MySQL 的一项功能,允许服务器将更改从一个实例复制到另一个实例。
  • 主服务器将所有数据和结构更改记录到二进制日志中。
  • 从属服务器从主服务器请求该二进制日志并在本地应用其内容。即通过把主库的binlog传送到从库,从新解析应用到从库。

2.2 复制架构

mysql复制的应用常见场景:

应用场景1:从服务器作为主服务器的实时数据备份

应用场景2:主从服务器实现读写分离,从服务器实现负载均衡

应用场景3:把多个从服务器根据业务重要性进行拆分访问

传统的 MySQL复制提供了一种简单的主–从复制方法,有一个主,以及一个或多个从。

主节点执行和提交事务,然后将它们(异步地)发送到从节点,以重新执行(在基于语句的复制中)或应用(在基于行的复制中)。

这是一个 shared-nothing 的系统,默认情况下所有 server 成员都有一个完整的数据副本。

如何基于 MySQL 主从模式搭建上万并发的系统架构?

(图)MySQL 异步复制

还有一个半同步复制,它在协议中添加了一个同步步骤。

这意味着主节点在提交时需要等待从节点确认它已经接收到事务。只有这样,主节点才能继续提交操作。


如何基于 MySQL 主从模式搭建上万并发的系统架构?

(图)MySQL 异步复制

在上面的两个图片中,可以看到传统异步 MySQL 复制协议(以及半同步)的图形展示。

蓝色箭头表示在不同 server 之间或者 server 与 client 应用之间的信息交互。

2.3 MySQL主从复制原理介绍

复制过程:

  • 开启binlog日志,通过把主库的binlog传送到从库,从新解析应用到从库。
  • 复制需要3个线程(dump、io、sql)完成,5.6从库多个sql。
  • 复制是异步的过程。主从复制是异步的逻辑的SQL语句级的复制。

复制前提:

  • 主服务期一定要打开二进制日志
  • 必须两台服务器(或者是多个实例)
  • 从服务器需要一次数据初始化
  • 如果主从服务器都是新搭建的话,可以不做初始化
  • 如果主服务器已经运行了很长时间,可以通过备份将主库数据恢复到从库
  • 主库必须要有对从库复制请求的用户。
  • 从库需要有relay-log设置,存放从主库传送过来的二进制日志:
  • show variables like '%relay%';
  • 在第一次的时候,从库需要change master to 去连接主库。
  • change master信息需要存放到master.info中 :
  • show variables like '%master_info%';
  • 从库怎么知道,主库发生了新的变化?通过relay-log.info记录的已经应用过的relay-log信息。
  • 在复制过程中涉及到的线程
  • 从库会开启一个IO thread(线程),负责连接主库,请求binlog,接收binlog并写入relay-log。
  • 从库会开启一个SQL thread(线程),负责执行relay-log中的事件。
  • 主库会开启一个dump thrad(线程),负责响应从IO thread的请求。

主从怎么实现的?

  • 通过二进制日志
  • 至少两台(主、从)
  • 主服务器的二进制日志“拿”到从服务器上再运行一遍。
  • 通过网络连接两台机器,一般都会出现延迟的状态。也可以说是异步的。
如何基于 MySQL 主从模式搭建上万并发的系统架构?

2.4 执行原理--第一次开启主从过程

  • 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
  • 从库的IO和主库的dump线程建立连接
  • 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
  • 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
  • 从库IO线程接收binlog evnets,并存放到本地relay-log中,传送过来的信息,会记录到master.info中。
  • 从库SQL线程应用relay-log,并且把应用过的记录到relay-log.info,默认情况下,已经应用过的relay会自动被清理purge。

到此为止,一次主从复制就完成

一旦主从运行起来:就不需要手工执行change master to,因为信息都会被存放到master.info(user、password、port、ip,上次获取过的binlog信息file和position)中。

详细的mysql replication 过程


如何基于 MySQL 主从模式搭建上万并发的系统架构?

三、 主从搭建配置

本次主从搭建使用mysql多实例进行实验。多实例配置参考文档进行配置:

http://www.beylze.com/d/file/20190918/do3f3m4boe5.html

3.1 多实例数据库slave配置

系统环境说明:

[root@db02 ~]# cat /etc/redhat-release
CentOS release 6.9 (Final)
[root@db02 ~]# uname -r
2.6.32-696.el6.x86_64
[root@db02 ~]# /etc/init.d/iptables status
iptables: Firewall is not running. # 注意:务必关闭防火墙(iptables selinux
[root@db02 ~]# getenforce
Disabled
[root@db02 ~]# mysql --version
mysql Ver 14.14 Distrib 5.6.36, for Linux (x86_64) using EditLine wrapper

1、启动多实例数据库

[root@db02 ~]# /data/3306/mysql start
Starting MySQL...
[root@db02 ~]# /data/3307/mysql start
Starting MySQL...

2、配置文件说明:

master 配置文件说明:

[root@db02 ~]# cat /data/3306/my.cnf
[client]
port =; 3306
socket =; /data/3306/mysql.sock
[mysqld]
user =; mysql
port =; 3306
socket =; /data/3306/mysql.sock
basedir =; /application/mysql
datadir =; /data/3306/data
log-bin =; /data/3306/mysql-bin
server-id =; 6 # server id 不能相同
skip_name_resolve =; 0 # 跳过域名解析参数
[mysqld_safe]
log-error=;/data/3306/mysql_3306.err
pid-file=;/data/3306/mysqld.pid

slave 配置文件说明:

[root@db02 ~]# cat /data/3307/my.cnf
[client]
port =; 3307
socket =; /data/3307/mysql.sock
[mysqld]
user =; mysql
port =; 3307
socket =; /data/3307/mysql.sock
basedir =; /application/mysql
datadir =; /data/3307/data
log-bin =; /data/3307/mysql-bin
server-id =; 7 # server id 不能相同
skip_name_resolve =; 0 # 跳过域名解析参数
read_only =; 1 # 从库只读 (非root用户 )
[mysqld_safe]
log-error=;/data/3307/mysql_3307.err
pid-file=;/data/3307/mysqld.pid

3、在主库创建复制用户

登陆到主数据库中:

mysql -uroot -p123 -S /data/3306/mysql.sock

创建授权用户,注意是slave用户。

grant replication slave on *.* to repl@'10.0.0.%' identified by '123';

4、初始化从库数据

备份主库当前数据

mysqldump -uroot -p123 -A -B -F --master-data=;2 -S /data/3306/mysql.sock >/tmp/full.sql

部分参数说明:

  • -F 刷新二进制日志
  • --master-data [=;#]这会导致二进制日志的位置和文件名被追加到输出中。如果等于1,则将其打印为CHANGE MASTER命令; 如果等于2,那么该命令将以注释符号为前缀。

到从库进行恢复

mysql -uroot -p123 -S /data/3307/mysql.sock

恢复备份的数据

set sql_log_bin=;0;
source /tmp/full.sql

5、开启从库复制

查看备份的当前使用的文件及POS号

mysql> show master status;
+------------------+----------+--------------+------------------+-------------------+
| File | Position | Binlog_Do_DB | Binlog_Ignore_DB | Executed_Gtid_Set |
+------------------+----------+--------------+------------------+-------------------+
| mysql-bin.000012 | 120 | | | |
+------------------+----------+--------------+------------------+-------------------+
1 row in set (0.00 sec)

登入数据库,进行slave配置。

mysql -uroot -p123 -S /data/3307/mysql.sock
CHANGE MASTER TO
MASTER_HOST=;'10.0.0.52',
MASTER_USER=;'repl',
MASTER_PASSWORD=;'123',
MASTER_PORT=;3306,
MASTER_LOG_FILE=;'mysql-bin.000012',
MASTER_LOG_POS=;120;
start slave; # 启动从库复制

该配置想关说明可以通过 help 获得。

mysql> help CHANGE MASTER TO
CHANGE MASTER TO
MASTER_HOST=;'master2.mycompany.com',
MASTER_USER=;'replication',
MASTER_PASSWORD=;'bigs3cret',
MASTER_PORT=;3306,
MASTER_LOG_FILE=;'master2-bin.001',
MASTER_LOG_POS=;4,
MASTER_CONNECT_RETRY=;10;

3.2 测试主从同步

查看slave库的状态,主要查看:

Slave_IO_Running与Slave_SQL_Running是否都为Yes

主库进行操作,在从库验证

[root@db02 ~]# mysql -uroot -p123 -S /data/3306/mysql.sock
mysql> show databases;
+--------------------+
| Database |
+--------------------+
| information_schema |
| mysql |
| performance_schema |
| test |
+--------------------+
4 rows in set (0.00 sec)
mysql> create database clsn;
Query OK, 1 row affected (0.00 sec)

在从库上可以看到该数据库已创建

[root@db02 ~]# mysql -uroot -p123 -S /data/3307/mysql.sock
mysql> show databases;
+--------------------+
| Database |
+--------------------+
| information_schema |
| clsn |
| mysql |
| performance_schema |
| test |
+--------------------+
5 rows in set (0.00 sec)

至此mysql主从复制就搭建完成

3.3 忘记数据库密码?

shell> /application/mysql/bin/mysqld_safe --defaults-file=;/data/3306/my.cnf --skip-grant-tables --skip-networking &
mysql> update user set password=;password('123') where user=;'root' and host=;'localhost';
mysql> flush privileges;

3.4 主从复制状态失败的原因?

Last_IO_Error: error reconnecting to master 'repl@10.0.0.52:3306' - retry-time: 60 retries: 1

原因:

  • 主机没启动,或者宕机,检查主库的状态。
  • 网络通信问题,使用ping命令进行检查;或使用mysql命令进行shell端登陆测试
  • 防火墙,selinux(务必检查)
  • 复制用户和密码、端口号、地址有问题,使用mysql命令进行shell端登陆测试。
  • mysql自动解析,会将连接的IP解析成主机名(skip-name-resolve =; 0)写入my.cnf文件即可。
  • 从库IO异常关闭,通过show slave status ""G 进行查看。

四、MySQL主从复制常见问题

4.1 从库binlog落后主库binlog?

从库记录的已经主库已经给我传送的binlog事件的坐标,一般在繁忙的生产环境下会落后于主库

show master status""G --- 主
show slave status ""G --- 从
Master_Log_File: mysql-bin.000007
Read_Master_Log_Pos: 729

落后太远的原因:

  • 硬件条件有关的,机器磁盘IO性能不足。
  • 主要还是网络问题,网络传输的性能。
  • 主库存放二进制日志的存储性能太低,建议binlog日志存咋SSD中。
  • 主库DUMP线程太繁忙,主要发生在一主多从的环境下。
  • 从库IO线程太忙
  • 人为控制(delay节点、延时节点 )

4.2 主库update,从库迟迟的没有更新

特殊情况日志已经传过来了,数据并没有同步

一般情况:

  • 没开启SQL线程
  • 传的东西有问题(你要做的事情,我提前已经做了,不想重复做了,然后他就死了)
  • SQL线程忙
  • 人为控制了【delay(从库)节点、延时节点,一般生产设置为3-6小时之间,可以保证过去3-6小时之间的误操作,可以避免】

4.3 主从复制延时配置(从库配置)

停止从库复制

mysql>stop slave;
Query OK, 0 rows affected (0.01 sec)

修改延时参数,MASTER_DELAY,单位位S (秒)。

mysql>CHANGE MASTER TO MASTER_DELAY =; 30;
Query OK, 0 rows affected (0.07 sec)

启动从库复制

mysql>start slave;
Query OK, 0 rows affected (0.07 sec)

查看配置是否生效

mysql> show slave status ""G
……
SQL_Delay: 30

4.4 从库安全配置(其他用户只读)

修改my.cnf配置文件,添加只读参数

read_only =; 1 =;=;=;=;> 控制普通用户
innodb_read_only =; 1 =;=;=;=;> 控制root用户,正常情况不要加

添加完成后重启数据库

mysql> show variables like '%read_only%';
+------------------+-------+
| Variable_name | Value |
+------------------+-------+
| innodb_read_only | OFF |
| read_only | ON |
| tx_read_only | OFF |
+------------------+-------+
3 rows in set (0.00 sec)

延时从库: delay节点、延时节点

4.5 主从复制故障及解决(跳过错误)

命令行设置

stop slave; #<=;=;临时停止同步开关。
set global sql_slave_skip_counter =; 1 ; #<=;=;将同步指针向下移动一个,如果多次不同步,可以重复操作。
start slave;

在配置文件修改,设置要跳过的pos

/etc/my.cnf
slave-skip-errors =; 1032,1062,1007

在mysql中可以跳过某些错误,但是最好的解决办法,重新搭建主从复制。

4.6 延时节点概念 --> SQL线程延时?

Last_SQL_Errno: 0
Last_SQL_Error:

原因:

  • 主库做操作的对象,在从库不存在
  • 主库做操作的对象属性不一致
  • 主库做操作的对象,从库已经存在

……

4.7 Slave_*_Running:?

  • Slave_IO_Running I/O 线程正在运行、未运行还是正在运行但尚未连接到主服务器。可能值分别为Yes、No 或 Connecting。
  • Slave_SQL_Running SQL线程当前正在运行、未运行,可能值分别为Yes、No
  • 主服务器日志坐标:Master_Log_File 和 Read_Master_Log_Pos 标识主服务器二进制日志中 I/O 线程已经传输的最近事件的坐标。
  • 如果Master_Log_File和Read_Master_Log_Pos 的值远远落后于主服务器上的那些值,这表示主服务器与从属服务器之间事件的网络传输可能存在延迟。

4.8 中继日志坐标

Relay_Log_File 和 Relay_Log_Pos 列标识从属服务器中继日志中 SQL 线程已经执行的最近事件的坐标。

这些坐标对应于 Relay_Master_Log_File 和 Exec_Master_Log_Pos 列标识的主服务器二进制日志中的坐标。

如果 Relay_Master_Log_File 和 Exec_Master_Log_Pos 列的输出远远落后于 Master_Log_File 和Read_Master_Log_Pos 列(表示 I/O 线程的坐标)

这表示 SQL 线程(而不是 I/O 线程)中存在延迟。即,它表示复制日志事件快于执行这些事件。

4.9 单一主从需要改变的地方

从库的作用

1、相当于实时备份

2、使用从库备份

3、一主多从应对读多的业务需求

如果,从库只做备份服务器用,那么主库的压力会不减反增。因为,所有的业务都在主库实现,读和写,dump线程读取并投递binlog

解决方案:

  • 可不可以挪走一部分读业务到从库,读写分离
  • 一主多从应对读多的业务需求,一旦发展成这个架构,dump线程投递binlog的压力更大
  • 多级主从,采用中间库缓解主库dump的压力,会出现中间库瓶颈的问题,选择blackhole引擎,看性能与安全的权衡
  • 双主模型:缓解,数据一致性难保证
  • 环状复制

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