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第十六章 MySQL的系统架构（主从架构）

16.1 MySQL集群架构的介绍

我们在前面使用到MySQL数据库的时候，只是一个单机的数据库服务。在实际的生产环境中，数据量可能会非常庞大，这样单机服务的MySQL在使用的时候，性能会受到影响影响。并且单机服务的MySQL的数据安全性也会受到影响。因此在生产环境中，我们通常搭建MySQL的集群架构，来提高庞大数据量的基础上的高性能读写的需求。

在常见的集群架构中，最常见的就是主从架构(Master-Slaves)

16.1.1 主从架构介绍

MySQL的主从架构，又有一些其他的名称：主从模式、主从复制等。所谓的主从架构指的是建立多个完全一样的数据库，其中一个数据库作为主库（主要是用的数据库），其他的作为从库（次要的数据库）。主从架构分为很多种：一主一从、双主架构、一主多从、多主多从等模式。通常主库可读可写，从库只读。

MySQL最常见也是最简单的主从架构的实现就是**主从复制(MySQL Replication)**模式，这也是MySQL自带的功能，无需借助第三方的工具，就可以实现一个主从架构的集群模式。

主从架构相比较于单机服务的MySQL来说，优势有很多，最常见的优势就是：写操作连接主库，读操作连接从库，实现读写分离。

16.1.2 主从复制的原理

主从复制是通过重演binlog来实现主库数据的异步复制。即在主库上打开binlog记录每一次的数据库操作，然后从库会有一个IO线程，负责跟主库建立TCP连接，请求主库将binlog传输到从库。此时主库上会有一个Log Dump线程，负责通过这个TCP连接吧binlog日志传输给从库的IO线程。接着从库的IO线程会把读取到的binlog日志数据写入自己的中继日志文件(Relay)中。然后从库上另外一个SQL线程会读取中继日志文件中的操作，进行操作重演，达到还原数据的目的。

1. 主库的数据发生了变更，将日志写入到主库的binlog中。
2. 主库的LogDump线程，将binlog文件传输到从库的IO线程。
3. 从库的IO线程将接收到的binlog写入到relay log中。
4. 从库的SQL线程读取relay log中的日志，并操作重演，将结果同步到从库中。

16.2 MySQL主从复制的实现

16.2.1 环境说明

要实现MySQL的主从架构的搭建，需要满足以下条件：

• 所有节点的MySQL版本必须一致。
• 所有节点的时间必须同步。
• 所有节点需要启动binlog服务。

16.2.2 主库配置

我们需要编辑MySQL配置文件，这个配置文件在不同的操作系统中的位置和名字都不同，需要根据自己的操作系统来查找这个文件：

• Windows: C:\ProgramData\MySQL\MySQL Server 8.0\my.ini
• Linux: /etc/my.cnf
• macOS:
  • dmg安装: /etc/my.cnf
  • homebrew安装:
    • Intel CPU: /usr/local/homebrew/etc/my.cnf
    • AppleSilicon CPU: /opt/homebrew/etc/my.cnf

# 在[mysqld]的下方添加或修改如下属性:
# 服务节点的唯一标识，需要给集群中的每个服务分配一个单独的ID
server-id=101
# 打开binlog日志，并指定文件名
log_bin=master-bin
# binlog日志文件
log_bin-index=master-bin.index

修改完成之后，需要重启MySQL服务。

为root用户分配replication slave的权限：

# 登录到主库
mysql -uroot -p# 为root用户分配权限
# MySQL8中，需要先添加 'root'@'%' 这个用户
# create user 'root'@'%' identified by '123456'
mysql> grant replication slave on *.* to 'root'@'%';
mysql> flush privileges;
# 查看主节点同步状态
mysql> show master status;
# +-------------------+----------+--------------+------------------+-------------------+
# | File              | Position | Binlog_Do_DB | Binlog_Ignore_DB | Executed_Gtid_Set |
# +-------------------+----------+--------------+------------------+-------------------+
# | master-bin.000001 |      543 |              |                  |                   |
# +-------------------+----------+--------------+------------------+-------------------+
# 1 row in set (0.00 sec)

在上述输出结果中:

File: 当前日志文件

Position: 日志文件中的索引

Binlog_Do_DB: 需要记录binlog日志的库，不设置表示全部的库

Binlog_Ignore_DB: 不需要记录binlog日志的库

16.2.3 从库配置

我们需要编辑MySQL配置文件，这个配置文件在不同的操作系统中的位置和名字都不同，需要根据自己的操作系统来查找这个文件：

• Windows: C:\ProgramData\MySQL\MySQL Server 8.0\my.ini
• Linux: /etc/my.cnf
• macOS:
  • dmg安装: /etc/my.cnf
  • homebrew安装:
    • Intel CPU: /usr/local/homebrew/etc/my.cnf
    • AppleSilicon CPU: /opt/homebrew/etc/my.cnf

# 在[mysqld]的下方添加或修改如下属性:
# 服务节点的唯一标识，需要给集群中的每个服务分配一个单独的ID
# 一定要注意，不能和其他节点重复
server-id=102
# 打开binlog日志，并指定文件名
log_bin=slave-bin
# 打开relaylog日志
relay_log=slave-relay-bin
relay_log-index=slave-relay-bin.index
skip-slave-start

修改完成之后，需要重启MySQL服务。

然后登录到其他从库，设置从主库同步状态:

# 登录从库
mysql -uroot -p
# 设置同步主节点
change master to
master_host='192.168.10.101',		# 设置主库的地址
master_port=3306,					 # 设置主库使用的端口号
master_user='root',					 # 设置主库的用户名
master_password='123456',			 # 设置主库的密码
master_log_file='master-bin.000001', # 设置主库正在使用的binlog文件，可以在主库使用 show master status 查询
master_log_pos=543;					  # 设置从什么位置同步
# 开启slave
start slave;
# 查看主从同步状态
show slave status;
# 也可以使用 show slave status \G

*************************** 1. row ***************************Slave_IO_State: Waiting for source to send eventMaster_Host: 192.168.10.101Master_User: rootMaster_Port: 3306Connect_Retry: 60Master_Log_File: master-bin.000001Read_Master_Log_Pos: 916Relay_Log_File: slave-relay-bin.000002Relay_Log_Pos: 1133Relay_Master_Log_File: master-bin.000001Slave_IO_Running: YesSlave_SQL_Running: Yes

正常的结果是如上所示的结果，但是总有意外的时候:

有些同学可能会出现 Slave_IO_Running: Connecting 的状态，甚至是NO的状态，说明从库的IO线程启动失败。原因如下:

1. 可能是主库设置错误，检查 master_host 和 master_port 的设置是否正确

2. 可能是主库的用户名和密码错误，检查 master_user 和 master_password 是否正确

3. 可能是主库防火墙未关闭，检查防火墙

4. 可能是主库不能远程登录，检查主库用户的远程登录权限

5. 可能是 master_log_file 文件设置出问题

6. 可能是虚拟机克隆，导致的两个节点的uuid相同

   检查 /var/lib/mysql/auto.cnf 中记录的uuid，如果相同的话，随便修改一个，重启服务即可

上述几种错误情况在修改之后，都是需要重新启动slave服务的。先使用 stop slave 停止服务；再使用 start slave 开启

有些同学可能会出现 Slave_SQL_Running: No 的状态，说明从库的SQL线程启动失败，一般是因为执行主库同步过来的数据的时候失败了，例如需要创建的数据库、表已经存在导致。

解决方案：

1. 删除从库中同名的库、表，从主库的日志中恢复数据。
2. 如果想要保留从库中的库、表，先停止slave服务，设置 set global sql_slave_skip_counter = 1; 来设置需要跳过的错误的个数。1是可以修改的，想要跳过几个错误，就设置为多少。然后启动slave服务即可。

16.2.4 主从复制测试

我们在主库中创建数据库、创建表，可以在从库中看到有数据同步过来了。而且在从库中使用 show slave status \G 来查看从库的状态的时候，会发现记录的Pos位置已经更新。

16.3 MySQL主主复制的实现

16.3.1 主主复制介绍

MySQL的主从复制架构下，可以实现读写分离、业务分流，来降低单个数据库的压力。但是这种模式下会存在单点故障的问题，即如果主库节点宕机的情况下，对从库进行的操作并不会同步到主库中。这个数据库也就无效了。因此有的时候我们会搭建主主复制的架构，也叫做双主架构。

双主架构的实现，是在主从架构的基础之上的。将两台MySQL之间互为彼此的主库，同时又互为对方的从库。这样的实施方案下，既能做到分流，也能解决单点故障的问题。因为任何的一台节点故障，另外的一台都可以继续提供服务。

16.3.2 主库1配置

我们需要编辑MySQL配置文件，这个配置文件在不同的操作系统中的位置和名字都不同，需要根据自己的操作系统来查找这个文件：

• Windows: C:\ProgramData\MySQL\MySQL Server 8.0\my.ini
• Linux: /etc/my.cnf
• macOS:
  • dmg安装: /etc/my.cnf
  • homebrew安装:
    • Intel CPU: /usr/local/homebrew/etc/my.cnf
    • AppleSilicon CPU: /opt/homebrew/etc/my.cnf

# 在[mysqld]的下方添加或修改如下属性:
# 服务节点的唯一标识，需要给集群中的每个服务分配一个单独的ID
server-id=101
# 打开binlog日志，并指定文件名
log_bin=master-101-bin
# binlog日志文件
log_bin-index=master-101-bin.index
# 打开relaylog日志
relay_log=master-101-relay-bin
relay_log-index=master-101-relay-bin.index
skip-slave-start
# 防止两个主库中同时操作自增的字段导致字段冲突
auto_increment_increment=2	# 自增步长，一般有几个MySQL就设置为几
auto_increment_offset=1		# 自增起始值

修改完成之后，需要重启MySQL服务。

为root用户分配replication slave的权限：

# 登录到主库
mysql -uroot -p# 为root用户分配权限
# MySQL8中，需要先添加 'root'@'%' 这个用户
# create user 'root'@'%' identified by '123456'
mysql> grant replication slave on *.* to 'root'@'%';
mysql> flush privileges;

16.3.3 主库2配置

我们需要编辑MySQL配置文件，这个配置文件在不同的操作系统中的位置和名字都不同，需要根据自己的操作系统来查找这个文件：

• Windows: C:\ProgramData\MySQL\MySQL Server 8.0\my.ini
• Linux: /etc/my.cnf
• macOS:
  • dmg安装: /etc/my.cnf
  • homebrew安装:
    • Intel CPU: /usr/local/homebrew/etc/my.cnf
    • AppleSilicon CPU: /opt/homebrew/etc/my.cnf

# 在[mysqld]的下方添加或修改如下属性:
# 服务节点的唯一标识，需要给集群中的每个服务分配一个单独的ID
server-id=102
# 打开binlog日志，并指定文件名
log_bin=master-102-bin
# binlog日志文件
log_bin-index=master-102-bin.index
# 打开relaylog日志
relay_log=master-102-relay-bin
relay_log-index=master-102-relay-bin.index
skip-slave-start
# 防止两个主库中同时操作自增的字段导致字段冲突
auto_increment_increment=2	# 自增步长，一般有几个MySQL就设置为几
auto_increment_offset=2		# 自增起始值

修改完成之后，需要重启MySQL服务。

为root用户分配replication slave的权限：

# 登录到主库
mysql -uroot -p# 为root用户分配权限
# MySQL8中，需要先添加 'root'@'%' 这个用户
# create user 'root'@'%' identified by '123456'
mysql> grant replication slave on *.* to 'root'@'%';
mysql> flush privileges;

16.3.4 设置同步

• 查看master1的binlog

  +-----------------------+----------+--------------+------------------+-------------------+
  | File                  | Position | Binlog_Do_DB | Binlog_Ignore_DB | Executed_Gtid_Set |
  +-----------------------+----------+--------------+------------------+-------------------+
  | master-101-bin.000001 |      156 |              |                  |                   |
  +-----------------------+----------+--------------+------------------+-------------------+
  

• 设置master2同步master1

  # 登录从库
  mysql -uroot -p
  # 设置同步主节点
  change master to
  master_host='192.168.10.101',				
  master_port=3306,							
  master_user='root',					 		
  master_password='123456',			 		
  master_log_file='master-101-bin.000001', 	
  master_log_pos=156;					  		
  

• 查看master2的binlog

  +-----------------------+----------+--------------+------------------+-------------------+
  | File                  | Position | Binlog_Do_DB | Binlog_Ignore_DB | Executed_Gtid_Set |
  +-----------------------+----------+--------------+------------------+-------------------+
  | master-102-bin.000001 |      553 |              |                  |                   |
  +-----------------------+----------+--------------+------------------+-------------------+
  

• 设置master1同步master2

  # 登录从库
  mysql -uroot -p
  # 设置同步主节点
  change master to
  master_host='192.168.10.102',				
  master_port=3306,							
  master_user='root',					 		
  master_password='123456',			 		
  master_log_file='master-102-bin.000001', 	
  master_log_pos=553;					  		
  

• 开启同步

  # 分别启动两个数据库的slave
  start slave# 如果出现错误：Slave failed to initialize relay log info structure from the repository
  # 说明之前存在主从模式下的relay log，使用reset slave命令清除即可
  

参考链接:https://blog.csdn.net/u010839779/article/details/128012245?spm=1001.2014.3001.5501