Mysql实现企业级数据库主从复制架构实战

　　环境背景：公司规模已经形成，用户数据已成为公司的核心命脉，一次老王一不小心把数据库文件删除，通过mysqldump备份策略恢复用了两个小时，在这两小时中，公司业务中断，损失100万，老王做出深刻反省，公司也因此对于数据库的性能和可靠性提出更高要求。

要求对数据库进行改造，使其承载力进行提升，故障修复时间减少，有没有能实现的方案呢？

Mysql实现数据库主从复制实战架构及其原理

1、实验架构及其原理

数据库高可用架构分为

主从：一主一从，一主多从，一主从从

双主

2、过程分析

（1）主数据库（innodb引擎）的操作：

① 一个写的请求，先写到redo事务日志中，

② mysql的进程读事务日志，事务日志的内容做到数据库内存中；此时可以回复客户端，数据为脏数据

③ 请求的操作记录到二进制日志中

④ 二进制日志再写磁盘中写；优化策略，变随机写为顺序写

（2）从数据库的操作：

⑤ I/O thread线程：从主的数据库上，把二进制文件的内容拉过来，写到relay log中继日志中

⑥ SQL thread线程：把relay log内容拉出来，写到数据库内存中

⑦ 从数据库也可以把执行的操作记录到自己的二进制文件中，非必须

⑧ 从数据库的二进制写到自己的磁盘中

3、主从的优势

一个master 写入，多个slave同时读出；大大提高了读的效率

现实中，很多都是读的请求大，写的请求相对小的多，如电商网站，大多都是人们去访问，下单的较少；所以主从的关系已经能很好的提高性能了

4、实验前准备

① iptables -F && setenforce 清空防火墙策略，关闭selinux

② 拿两台服务器都使用yum 方式安装Mysql 服务，要求版本一致

③ 分别启动两台服务器mysql

实战一：Mysql实现数据库简单一主多从复制实战

1、环境准备

centos 系统服务器3 台、一台用户做Mysql 主服务器，2台用于做Mysql 从服务器，配置好yum 源、 防火墙关闭、各节点时钟服务同步、各节点之间可以通过主机名互相通信

2、在主master 主服务器上

① vim /etc/my.cnf 修改mysql主配置文件，对master进行配置，包括打开二进制日志，指定唯一的servr ID

server-id=1             #配置server-id，让主服务器有唯一ID号
log-bin=mysql-bin   #打开Mysql日志，日志格式为二进制
skip-name-resolve   #关闭名称解析，（非必须）

systemctl start mariadb 开启服务

② 创建并授权slave mysql 用的复制帐号

GRANT REPLICATION SLAVE, REPLICATION CLIENT ON *.* TO slave@'192.168.%.%' IDENTIFIED BY 'along';
分析：在Master的数据库中建立一个备份帐户：每个slave使用标准的MySQL用户名和密码连接master。进行复制操作的用户会授予REPLICATION SLAVE权限。

③ 查看主服务器状态

在Master的数据库执行show master status，查看主服务器二进制日志状态，位置号

3、在从slave mysql1上

① 修改主配置文件

vim /etc/my.cnf 打开中继日志，指定唯一的servr ID，设置只读权限

server-id=2       #配置server-id，让从服务器有唯一ID号
relay_log = mysql-relay-bin    #打开Mysql日志，日志格式为二进制
read_only = 1    #设置只读权限
log_bin = mysql-bin         #开启从服务器二进制日志，（非必须）
log_slave_updates = 1  #使得更新的数据写进二进制日志中

systemctl start mariadb 开启服务

② 启动从服务器复制线程，让slave连接master，并开始重做master二进制日志中的事件。

MariaDB [(none)]> change master to master_host='192.168.30.107',
    -> master_user='slave',
    -> master_password='along',
    -> master_log_file='mysql-bin.000001',
    -> master_log_pos=245;
MariaDB [(none)]>  start slave;   # 启动复制线程，就是打开I/O线程和SQL线程；实现拉主的bin-log到从的relay-log上；再从relay-log写到数据库内存里

③ 查看从服务器状态

可使用SHOW SLAVE STATUS\G查看从服务器状态，如下所示，也可用show processlist \G查看当前复制状态：

Slave_IO_Running: Yes #IO线程正常运行

Slave_SQL_Running: Yes #SQL线程正常运行

4、测试

① 在主上创建一个along库

② 从上自动生成along数据库

5、若要继续添加新salve，实现一主多从

假如master 已经运行很久了，想对新安装的slave 进行数据同步，甚至它没有master 的数据。

（1）在主master-mysql 上

① 进行完全备份
mysqldump --all-databases > /backup/mysql-all-backup-`date +%F-%T`.sql
把备份生成的文件发给salve-mysql2机器上
scp /backup/mysql-all-backup-2017-11-20-22\:04\:06.sql @192.168.30.2:  
② 查看现在的二进制文件状态
MariaDB [(none)]> show master status;

（2）在从slave-mysql2上

① vim /etc/my.cnf 修改主配置文件，设为从

② 进行master的完全备份恢复

mysql -uroot -p < mysql-all-backup-2017-11-20-22\:04\:06.sql

systemctl start mariadb 开启服务

恢复完后，数据直接与主完全一致

③ 启动从服务器复制线程

MariaDB [(none)]> change master to master_host='192.168.30.107',
    -> master_user='slave',
    -> master_password='along',
    -> master_log_file='mysql-bin.000003',
    -> master_log_pos=500;

6、测试三台机器的一主多从关系

① 在master 上创建home数据库

② 在slave-mysql1 和2 上自动生成home库

7、解除主从关系，恢复独立的服务器

① MariaDB [(none)]> stop slave; 关闭两个线程

② vim /etc/my.cnf 删除3行

relay-log =mysql-relay-log
read-only = 1
log_slave_updates = 1

③ systemctl restart mariadb 重启服务

实战二：实现主从从架构及复制过滤器

架构原理：一个主master，一个从slave1；从slave1再做主，另一个slave2以他为主做从；大体做法与上实验相似

复制过滤原理：复制过滤器：（黑、白名单）仅复制有限一个或几个数据库相关的数据，而非所有；由复制过滤器进行；

有两种实现思路：

(1) 主服务器
主服务器仅向二进制日志中记录有关特定数据库相关的写操作；
binlog_do_db=      #仅允许从复制这个库的二进制日志
binlog_ignore_db=  #除了这个库，其他都允许复制
(2) 从服务器
从服务器的SQL THREAD仅重放关注的数据库或表相关的事件，并将其应用于本地；
Replicate_Do_DB=       #只复制主的这个数据库数据
Replicate_Ignore_DB=  #除了这个都复制

1、环境准备

2、在主master 主服务器上

① vim /etc/my.cnf  修改mysql主配置文件，对master进行配置，打开二进制日志，指定唯一的servr ID，设置复制过滤
server-id=1             #配置server-id，让主服务器有唯一ID号
log-bin=mysql-bin   #打开Mysql日志，日志格式为二进制
skip-name-resolve   #关闭名称解析，（非必须）
binlog_ignore_db=home   #除了home数据库，其他都允许从复制主的二进制文件
#binlog_do_db=along   #仅允许从复制along数据库的二进制文件

systemctl start mariadb 开启服务

② 创建并授权slave mysql 用的复制帐号

GRANT REPLICATION SLAVE, REPLICATION CLIENT ON *.* TO slave@'192.168.%.%' IDENTIFIED BY 'along';
分析：在Master的数据库中建立一个备份帐户：每个slave使用标准的MySQL用户名和密码连接master。进行复制操作的用户会授予REPLICATION SLAVE权限。

③ 查看主服务器状态

在Master的数据库执行show master status，查看主服务器二进制日志状态，位置号

3、在从slave mysql1上

① 修改主配置文件

vim /etc/my.cnf 打开中继日志，指定唯一的servr ID，设置只读权限

server-id=2       #配置server-id，让从服务器有唯一ID号
relay_log = mysql-relay-bin    #打开Mysql日志，日志格式为二进制
read_only = 1    #设置只读权限
log_bin = mysql-bin         #开启从服务器二进制日志，（必须）
log_slave_updates = 1  #使得更新的数据写进二进制日志中

systemctl start mariadb 开启服务

② 启动从服务器复制线程，让slave连接master，并开始重做master二进制日志中的事件。

MariaDB [(none)]> change master to master_host='192.168.30.107',
    -> master_user='slave',
    -> master_password='along',
    -> master_log_file='mysql-bin.000001',
    -> master_log_pos=245;
MariaDB [(none)]>  start slave;   # 启动复制线程，就是打开I/O线程和SQL线程；实现拉主的bin-log到从的relay-log上；再从relay-log写到数据库内存里

③ 查看从服务器状态

可使用SHOW SLAVE STATUS\G查看从服务器状态，如下所示，也可用show processlist \G查看当前复制状态：

Slave_IO_Running: Yes #IO线程正常运行

Slave_SQL_Running: Yes #SQL线程正常运行

4、测试主从和复制过滤

（1）测试主从关系

在主上创建一个along、home库；从上自动生成along、home数据库

（2）测试复制过滤

① 在主上：在along库中创建一个classes的表；从上自动生成

MariaDB [home]> create table classes (id int not null,name varchar(20));

② 在主上：在home库中创建一个classes的表；从上没有生成

MariaDB [home]> create table classes (id int not null,name varchar(20));

slave-mysql1 上，过滤成功

5、设置slave-mysql2 为slave-mysql1 的从，且在mysql2 设置复制过滤

（1）在slave-mysql1上，不用怎么设置

因为上边主配置文件已经开启了自己的二进制文件；且slave-mysql1 是从开始就同步master的，所以授权命令也同步过了

MariaDB [home]> select user,host from mysql.user; 可以查看自己授权过的用户

（2）slave-mysql2 上，可以像上实验一样，先给主的完全备份在本机恢复一下

① 在主上完备
mysqldump --all-databases > /backup/mysql-all-backup-`date +%F-%T`.sql
scp /backup/mysql-all-backup-2017-11-21-11:14:59.sql @192.168.30.2:  

② 进行master的完全备份恢复
mysql -uroot -p < mysql-all-backup-2017-11-20-22\:04\:06.sql

③ 在slave-mysql2 上
vim /etc/my.cnf  修改主配置文件，设为从；且设置过滤
server-id =3
relay-log =mysql-relay-log
read-only = 1
log-bin = mysql-bin
log_slave_updates = 1
replicate_do_dB=along    #只复制它的主的along数据库

systemctl start mariadb 开启服务

④ mysql 打开数据库，查看数据恢复成功；

启动从服务器复制线程，让slave连接master，并开始重做master二进制日志中的事件。

MariaDB [(none)]> change master to master_host='192.168.30.107',
    -> master_user='slave',
    -> master_password='along',
    -> master_log_file='mysql-bin.000008',
    -> master_log_pos=773;
MariaDB [(none)]> start slave;

⑤ MariaDB [(none)]> show slave status \G; 查看，两个进程打开，且只复制主的along数据库

6、测试主从从和slave-mysql2的复制过滤

（1）在主上删除job数据库，master 和slave-mysql1 都删除成功

MariaDB [home]> drop database job; 删除job库

因为slave-mysql2 只同步slave-mysql1 的along库，所以没有删除

（2）在主上的along数据库，创建一个grade 表，master 和slave-mysql1 都删除成功

MariaDB [along]> create table grade (id int not null,name varchar(20));

在slave-mysql2 上也自动生成成功

实战三：mysql数据库双主的实现

原理：双主就是双方互为主从

为了解决双主同时对一个数据库进行写入，采用自增长ID来解决，两个mysql写入用奇偶ID岔开

① 创建表，设置ID为自增长
create table userInfo (id int PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT,name varchar(50) NOT NULL);
② 定义一个节点使用奇数id：从1开始，步长为2，
auto_increment_increment=2   #表示自增长字段每次递增的量，步长
auto_increment_offset=1          #表示自增长字段从那个数开始
③ 另一个节点使用偶数id：从2开始，步长为2，
auto_increment_increment=2
auto_increment_offset=2

应用：只适合小型公司，小并发访问量，毕竟同时写入易出错

1、环境准备

2、配置总配置文件，除了ID号和起始数，两边都是一样的

vim /etc/my/cnf

server-id =1    #mysql1的配置ID为1，mysql2的ID为2
relay-log =mysql-relay-log
log-bin = mysql-bin
log_slave_updates = 1
auto_increment_increment=2   #表示自增长字段每次递增的量，步长
auto_increment_offset=1   #表示自增长字段从那个数开始，mysql1从1开始；mysql2从2开始

systemctl start mariadb

3、互相设为对方的从

（1）授权远程登录的用户
mysql1、2 上
GRANT REPLICATION SLAVE, REPLICATION CLIENT ON *.* TO slave@'192.168.%.%' IDENTIFIED BY 'along';

（2）开启复制线程
① mysql1 上
MariaDB [(none)]> change master to master_host='192.168.30.7',
    -> master_user='slave',
    -> master_password='along',
    -> master_log_file='mysql-bin.000002',
    -> master_log_pos=245;
MariaDB [(none)]>  start slave;   # 启动复制线程

② mysql2 上
MariaDB [(none)]> change master to master_host='192.168.30.107',
    -> master_user='slave',
    -> master_password='along',
    -> master_log_file='mysql-bin.000002',
    -> master_log_pos=245;
MariaDB [(none)]>  start slave;   # 启动复制线程

4、测试双方互为主从的关系

在mysql1上，删除test数据库；mysql2 上也自动删除

在mysql2上，创建xiaohei数据库；mysql2 上也自动生成

5、设置自增长ID的表

MariaDB [along]> create table home (id int PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT,name varchar(20));

① 在mysql1上向表中插入数据

MariaDB [along]> insert into home(name) value(‘mayun’),(‘mahuateng’),(‘wangjianlin’);

② 在mysql2上向表中插入数据

MariaDB [along]> insert into home(name) value(‘dinglei’),(‘liyanhong’),(‘leijun’);

实验四：实现半同步复制的一主多从

　　原理：介于异步复制和全同步复制之间，主库在执行完客户端提交的事务后不是立刻返回给客户端，而是等待至少一个从库接收到并写到relay log中才返回给客户端。相对于异步复制，半同步复制提高了数据的安全性，同时它也造成了一定程度的延迟，这个延迟最少是一个TCP/IP往返的时间。所以，半同步复制最好在低延时的网络中使用。

注意：本来是应该最少2个从mysql，才能有真正的效果，但是原理都是一样的，我就只用了一主一从

1、环境准备

2、按照实战一，实现主从

3、加载模块，实现半同步

（1）在主master-mysql 上：

MariaDB [(none)]> install plugin rpl_semi_sync_master soname 'semisync_master.so';  加载模块
MariaDB [(none)]> show global variables like 'rpl_semi%';  查看是否开启 
MariaDB [(none)]> set global rpl_semi_sync_master_enabled = on;   开启

（2）在从slave-mysql 上：

MariaDB [(none)]> INSTALL PLUGIN rpl_semi_sync_slave SONAME 'semisync_slave.so';
SHOW GLOBAL VARIABLES LIKE 'rpl_semi%';
set global variables rpl_semi_sync_slave_enabled = on;
为了主从同步，再重启启动下slave 两个进程
MariaDB [(none)]> stop slave;
MariaDB [(none)]> start slave;

4、查询日志，验证

cd /var/log/mariadb/

tail mariadb.log

注释：

① 用于事务的半同步复制。

② 在主服务器上启用了半同步复制。

③ 启动半同步的binlog 转储到slave (id:2)上

④ 停止异步的二进制文件转储

实验五：实现MHA 高可用mysql数据库架构

原理：总之就是当主master mysql宕机时，从slave mysql顶上去的一系列操作

① 从宕机崩溃的master 保存二进制日志事件（binlog events ）;

② 识别含有最新更新的slave;

③ 应用差异的中继日志(relay log) 到其他slave;

④ 应用从master 保存的二进制日志事件(binlog events);

⑤ 提升一个slave 为新master;

⑥ 使用其他的slave 连接新的master

架构图

1、环境准备

2、实现三台服务器的一主多从

注意点：

① 每个节点都需开启二进制和中继日志，因为主会宕机，当主的机器修复完毕，可以作为从继续使用，所以中继日志是必须的；从也会在主宕机的时候，顶为主，所以二进制日志也是必须的

② 各从节点必须显示启用其read-only 属性，并关闭relay_log_purge 清理中继日志的功能

③ 注意每个mysql 的server-id都不能相同

（1）vim  /etc/my.cnf  修改配置文件
① 主的配置文件
server-id=1
log-bin=mysql-bin
relay-log=mysql-relay-log
skip-name-resolve

② 从的配置文件，各个从的配置文件除了ID，其他都相同
server-id =2[/3]    #各自对应自己的id
relay-log =mysql-relay-log
log-bin = mysql-bin
read_only = on
relay_log_purge = 0
skip_name_resolve

systemctl start mariadb   启动服务

（2）在主上：授权
MariaDB [(none)]> grant replication slave,replication client on *.* to slave@'192.168.30.%' identified by 'along';

（3）在从上：开启I/O，SQL线程，实现主从
MariaDB [(none)]> change master to master_host='192.168.30.107',
master_user='slave',
master_password='along',
master_log_file='mysql-bin.000001',
master_log_pos=245;
MariaDB [(none)]> start slave ;

3、配置MHA的准备

（1）MHA的安装

需安装2个包 rz，我已经放到我网盘里，需要的私聊http://pan.baidu.com/s/1kV8BCJt

mha4mysql-manager-0.56-0.el6.noarch.rpm

mha4mysql-node-0.56-0.el6.noarch.rpm

所有节点，包括Manager都需安装：

yum -y localinstall mha4mysql-*

（2）实现各个节点都基于秘钥认证

分析：MHA 集群中的各节点彼此之间均需要基于ssh 互信通信，以实现远程控制及数据管理功能。

例：主master 机器：

ssh-keygen -t rsa    生成公私秘钥对，可以直接敲3个回车，不须加密
ssh-copy-id -i .ssh/id_rsa.pub root@192.168.30.7:  
ssh-copy-id -i .ssh/id_rsa.pub root@192.168.30.2:
ssh-copy-id -i .ssh/id_rsa.pub root@192.168.30.3:   把公钥发给其他3个机器
注意：每个mysql服务器都需要发送自己的公钥

（3）给MHA manager授权

MariaDB [(none)]> grant all on *.* to ‘mhaadm’@’192.168.30.%’ identified by ‘along’;

注意：MHA manager 需要做很多事，所以给很大的权限；且已经实现主从，所以只需在master上执行授权命令

（4）定义MHA 管理配置文件

mkdir /etc/mha_master 创建配置文件存放目录

vim /etc/mha_master/app.cnf 设置配置文件，注意注释不要加在配置文件中，否则检测不过

[server default]         // 适用于server1,2,3 个server 的配置
user=mhaadm            //mha 管理用户
password=along         //mha 管理密码
manager_workdir=/etc/mha_master/app         //mha_master 自己的工作路径
manager_log=/etc/mha_master/manager.log  // mha_master 自己的日志文件
remote_workdir=/mydata/mha_master/app     // 每个远程主机的工作目录在何处
ssh_user=root                 //  基于ssh 的密钥认证
repl_user=slave              // 数据库用户名
repl_password=along     // 数据库密码
ping_interval=1     // ping 间隔时长
[server1]               // 节点1
hostname=192.168.30.107   // 节点1 主机地址
ssh_port=22          // 节点1 的ssh 端口
candidate_master=1            //  将来可不可以成为master 候选节点/ 主节点
[server2]
hostname=192.168.30.7
ssh_port=22
candidate_master=1
[server3]
hostname=192.168.30.2
ssh_port=22
candidate_master=1

4、开启服务之前的检测

注意：开启服务之前的检查非常有必要，因为mha服务是管理mysql的，所有要求很严格，如果检查通不过，开启服务时会有一堆错误。每次启动服务之前都需检测环境。

① 检测各节点间ssh 互信通信配置是否Ok:

masterha_check_ssh -conf=/etc/mha_master/app.cnf

　　输出信息最后一行类似如下信息，表示其通过检测。

　　[info]All SSH connection tests passed successfully.

② 检查管理的MySQL 复制集群的连接配置参数是否OK ：

masterha_check_repl -conf=/etc/mha_master/app.cnf

　　输出信息最后一行类似如下信息，表示其通过检测。

　　MySQL Replication Health is OK.

③ 注意：如果测试时会报错 ，可能是从节点上没有账号，因为这个架构，任何一个从节点，将有可能成为主节点，所以也需要创建账号。

因此，这里只要在mater 节点上再次执行以下操作即可：

　　MariaDB [(none)]> grant all on *.* to ‘mhaadm’@’192.168.30.%’ identified by ‘along’;

　　MariaDB [(none)]> FLUSH PRIVILEGES;

Manager 节点上再次运行，就显示Ok 了。

5、启动MHA

（1）开启mha服务

nohup masterha_manager -conf=/etc/mha_master/app.cnf &> /etc/mha_master/manager.log &
启动成功后，可用过如下命令来查看master 节点的状态:
masterha_check_status -conf=/etc/mha_master/app.cnf

app (pid:3777) is running(0:PING_OK), master:192.168.30.107

上面的信息中”app (pid:3777)is running(0:PING_OK)” 表示MHA 服务运行OK ，否则，则会显示为类似”app is stopped(1:NOT_RUNNINg).”

（2）如果要停止MHA ，需要使用master_stop 命令。

masterha_stop -conf=/etc/mha_master/app.cnf

6、测试MHA 测试故障转移

(1) 在master 节点关闭mariadb 服务， 模拟主节点数据崩溃

killall -9 mysqld mysqld_safe

rm -rf /var/lib/mysql/*

(2) 在manager 节点查看日志：

tail -20 /etc/mha_master/manager.log 日志文件中出现如下信息，表示manager 检测到192.168.30.107节点故障，而后自动执行故障转移，将192.168.30.7 提升为主节点。

注意：故障转移完成后，manager 将会自动停止，此时使用

masterha_check_status 命令检测将会遇到错误提示，如下所示：

7、提供新的从节点以修复复制集群

原有 master 节点故障后，需要重新准备好一个新的 MySQL 节点。基于来自于master 节点的备份恢复数据后，将其配置为新的 master 的从节点即可。注意，新加入的节点如果为新增节点，其 IP 地址要配置为原来 master 节点的 IP ，否则，还需要修改 app.cnf 中相应的 ip 地址。随后再次启动 manager ，并再次检测其状态。

除了增加新的mysql 节点，也可以将坏掉主mysql 修复，再将其作为从加入集群中。由于机器有限，我就用修复好的主作为从，修复复制集群。

（1）修复主mysql

yum -y remove mariadb-server

yum -y install mariadb-server

（2）在另两个机器上备份，在修复好的机器上恢复

① 在另外正常的机器上备份

mysqldump –all-databases > /backup/mysql-all-backup-`date +%F-%T`.sql

scp /backup/mysql-all-backup-2017-11-26-14\:03\:19.sql @192.168.30.107:

② 在修复的机器上修复

mysql -uroot -p < mysql-all-backup-2017-11-26-14\:03\:19.sql

（3）把修复的机器作为新主的从

① 在新主上查询二进制日志和位置号

MariaDB [(none)]> show master status;

② 在新修复的机器上，设为从，启动线程

MariaDB [(none)]> change master to master_host='192.168.30.7',
master_user='slave',
master_password='along',
master_log_file='mysql-bin.000003',
master_log_pos=245;
MariaDB [(none)]> start slave;

③ 在新主上重新授权

revoke delete on *.* from 'mhaadm'@'192.168.30.%';
revoke delete on *.* from 'slave'@'192.168.30.%';
grant replication slave,replication client on *.* to slave@'192.168.30.%' identified by 'along';
grant all on *.* to 'mhaadm'@'192.168.30.%' identified by 'along';

(4) 新节点提供后再次执行检查操作

masterha_check_status -conf=/etc/mha_master/app.cnf
masterha_check_repl -conf=/etc/mha_master/app.cnf
检查无误，再次运行，这次要记录日志
masterha_manager -conf=/etc/mha_master/app.cnf >/etc/mha_master/manager.log 2>&1 &

8、新节点上线，故障转换恢复注意事项

(1) 在生产环境中，当你的主节点挂了后，一定要在从节点上做一个备份，拿着备份文件把主节点手动提升为从节点，并指明从哪一个日志文件的位置开始复制

(2) 每一次自动完成转换后，每一次的(replication health ) 检测不ok 始终都是启动不了必须手动修复主节点，除非你改配置文件

(3) 手动修复主节点提升为从节点后，再次运行检测命令

masterha_check_repl –conf=/etc/mha_master/app.cnf

(4) 再次运行起来就恢复成功了

masterha_manager –conf=/etc/mha_master/app.cnf