MySQL运维之分库分表与读写分离
分库分表
1.介绍
问题分析
随着互联网以及移动互联网的发展，应用系统的数据量也是成指数式增长，若采用单数据库进行数据存储，存在以下性能瓶颈：
IO瓶颈：热点数据太多，数据库缓存不足，产生大量磁盘IO，效率较低。请求数据太多，带宽不够，网络IO瓶颈。
CPU瓶颈：排序、分组、连接查询、聚合统计等SQL会耗费大量的CPU资源，请求数太多，CPU出现瓶颈。
分库分表的中心思想就是将数据分散存储，使得单一数据库/表的数据量变小来缓解的单一数据库的性能问题，从而达到提升数据库性能的目的。
拆分策略
垂直拆分
垂直分库：以表为依据，根据业务将不同表拆分到不同库中。
特点：
1.每个库的表结构都不一样。
2.每个库的数据也不一样。
3.所有库的并集是全量数据。
垂直分表：以字段为依据，根据字段属性将不同字段拆分到不同表中。
特点：
1.每个表的结构都不一样。
2.每个表的数据也不一样，一般通过一列（主键/外键）关联。
3.所有表的并集是全量数据。
水平拆分
水平分库：以字段为依据，按照一定策略，将一个库的数据拆分到多个库中。
特点：
1.每个库的表结构都一样。
2.每个库的数据都不一样。
3.所有库的并集是全量数据。
水平分表：以字段为依据，按照一定策略，将一个表的数据拆分到多个表中。
特点：
1.每个表的结构都一样。
2.每个表的数据都不一样。
3.所有表的并集是全量数据。
⚪ shardingJDBC：基于AOP原理，在应用程序中对本地执行的SQL进行拦截，解析、改写、路由处理。需要自行编码配置实现，只支持Java语言，性能较高。
⚪ MyCat：数据库分库分表的中间件，不用调整代码即可实现分库分表，支持多种语言，性能不及前者。
2.Mycat概述
Mycat是开源的、活跃的、基于Java语言编写的MySQL数据库中间件。可以像使用mysql一样来使用mycat，对于开发人员来说根本感觉不到mycat的存在。
优势：
⚪ 性能可靠稳定
⚪ 强大的技术团队
⚪ 体系完善
⚪ 社区活跃
下载
下载地址：http://dl.mycat.org.cn/
安装
Mycat是采用Java语言开发的开源的数据库中间件，支持Windows和Linux运行环境，需要提前在准备好的服务器中安装如下软件：
⚪ MySQL
⚪ JDK
⚪ Mycat
Mycat安装
利用工具上传Mycat压缩包到服务器
Mycat-server-1.6.7.3-release-20210913163959-linux.tar.gz
2.解压Mycat的压缩包
tar -zxvf Mycat-server-1.6.7.3-release-20210913163959-linux.tar.gz -C /usr/local/
目录结构
bin：存放可执行文件，用于启动停止mycat
conf：存放mycat的配置文件
lib：存放mycat的项目依赖包（jar）
logs：存放mycat的日志文件
概念介绍
3.Mycat入门
需求
由于tb_order表中的数据量很大，磁盘IO及容量都达到了瓶颈，现在需要对tb_order表进行数据分片，分为三个数据节点，每一个节点主机位于不同的服务器上，具体的结构，如图：
环境准备
分片配置（schema.xml）
分片配置（server.xml）
配置mycat的用户及用户的权限信息：
启动服务
切换到MyCat的安装目录，执行如下的指令，启动Mycat：
启动
bin/mycat start
停止
bin/mycat stop
Mycat启动之后，占用端口号8066。
启动完毕之后，可以查看logs目录下的启动日志，查看Mycat是否启动完成。
tail -f logs/wrapper.log
分片测试
通过如下指令，连接并登录Mycat
mysql -h -P 8066 -uroot -p
4.Mycat配置
schema.xml
schema.xml作为Mycat中最重要的配置文件之一，涵盖了MyCat的逻辑库、逻辑表、分片规则、分片节点及数据源的配置。
主要包含以下三组标签：
⚪ schema标签
schema标签用于定义MyCat实例中的逻辑库，一个MyCat实例中，可以有多个逻辑库，可以通过schema标签来划分不同的逻辑库。MyCat中的逻辑库的概念，等同于MySQL中的database概念，需要操作某个逻辑库下的表时，也需要切换逻辑库（use xxx）。
核心属性：
● name：指定自定义的逻辑库库名
● checkSQLschema：在SQL语句操作时指定了数据库名称，执行时是否自动去除；true：自动去除，false：不自动去除
● sqlMaxLimit：如果未指定limit进行查询，列表查询模式查询多少条记录
table标签定义了MyCat中逻辑库schema下的逻辑表，所有需要拆分的表都需要在table标签中定义。
核心属性：
● name：定义逻辑表名，在该逻辑库下唯一
● dataNode：定义逻辑表所属的dataNode，该属性需要与dataNode标签中name对应；多个dataNode逗号分割
● rule：分片规则的名字，分片规则名字是在rule.xml中定义的
● primaryKey：逻辑表对应真实表的主键
● type：逻辑表的类型，目前逻辑表只有全局表和普通表，如果未配置，就是普通表；全局表，配置为global
⚪ datanode标签
dataNode标签中定义了MyCat中的数据节点，也就是数据分片。一个dataNode标签就是一个独立的数据分片。
核心属性：
● name：定义数据节点名称
● dataHost：数据库实例主机名称，引用自dataHost标签中name属性
● database：定义分片所属数据库
⚪ datahost标签
该标签在MyCat逻辑库中作为底层标签存在，直接定义了具体的数据库实例、读写分离、心跳语句。
核心属性：
● name：唯一标识，供上层标签使用
● maxCon/minCon：最大连接数/最小连接数
● balance：负载均衡策略，取值0，1，2，3
● writeType：写操作分发方式（0：写操作转发到第一个writeHost，第一个挂了，切换到第二个；1：写操作随机分发到配置的writeHost）
● dbDriver：数据库驱动，支持native、jdbc
rule.xml
rule.xml中定义所有拆分表的规则，在使用过程中可以灵活的使用分片算法，或者对同一个分片算法使用不同的参数，它让分片过程可配置化。主要包含两类标签：tableRule、Function。
server.xml
server.xml配置文件包含了MyCat的系统配置信息，主要有两个标签：system、user。
⚪ system标签
⚪ user标签
5.Mycat分片
垂直拆分
⚪ 场景
在业务系统中，涉及以下表结构，但是由于用户与订单每天都会产生大量的数据，单台服务器的数据存储及处理能力是有限的，可以对数据库进行拆分，原有的数据库表如下。
⚪ 准备
分别在三台MySQL中创建数据库shopping。
⚪ 配置
⚪ 全局表配置
对于省、市、区/县表，是属于数据字典表，在多个业务模块中都可能会遇到，可以将其设为全局表，利于业务操作。
水平拆分
⚪ 场景
在业务系统中，有一张表（日志表），业务系统每天都会产生大量的日志数据，单台服务器的数据存储及处理能力是有限的，可以对数据库表进行拆分。
⚪ 准备
分别在三台MySQL中创建数据库。
⚪ 配置
⚪ 分片规则-范围
根据指定的字段及其配置的范围与数据节点的对应情况，来决定该数据属于哪一个分片。
⚪ 分片规则-取模
根据指定的字段值与节点数量进行求模运算，根据运算结果，来决定该数据属于哪一个分片。
⚪ 分片规则-一致性hash
一致性hash，相同的哈希因子计算值总是被划分到相同的分区表中，不会因为分区节点的增加改变原来数据的分区位置。
⚪ 分片规则-枚举
通过在配置文件中配置可能的枚举值，指定数据分布到不同数据节点上，本规则适用于按照省份、性别、状态拆分数据等业务。
⚪ 分片规则-应用指定
运行阶段由应用自主决定路由到哪个分片，直接根据字符子串（必须是数字）计算分片号。
⚪ 分片规则-固定分片hash算法
该算法类似于十进制的取模运算，但是为二进制的操作，例如，取id的二进制低10位与1111111111进行位&运算。
⚪ 分片规则-字符串hash解析
截取字符串中的指定位置的子字符串，进行hash算法，算出分片。
⚪ 分片规则-按（天）日期分片
⚪ 分片规则-自然月
使用场景为按照月份来分片，每个自然月为一个分片。
6.Mycat管理及监控
Mycat原理
Mycat管理
Mycat默认开通2个端口，可以在server.xml中进行修改。
⚪ 8066数据访问端口，进行DML和DDL操作。
⚪ 9066数据库管理端口，mycat服务管理控制功能，用于管理mycat的整个集群状态
mysql -h 192.168.200.210 -p 9066 -uroot -proot
Mycat-eye
⚪ 介绍
Mycat-web（Mycat-eye）是对mycat-server提供监控服务，功能不局限于对mycat-server使用。他通过JDBC连接对Mycat、Mysql监控，监控远程服务器（仅限于Linux系统）的cpu、内存、网络、磁盘。
Mycat-eye运行过程中需要依赖zookeeper，因此需要先安装zookeeper。
⚪ 安装
Zookeeper安装
上传安装包
zookeeper-3.4.6.tar.gz
2.解压
tar -zxcf zookeeper-3.4.6.tar.gz -C /usr/local/
3.创建数据存放目录
cd /usr/local/zookeeper-3.4.6/
mkdir data
4.修改配置文件名称并配置
cd config
mv zoo_sample.cfg zoo.cfg
5.配置数据存放目录
dataDir=/usr/local/zookeeper-3.4.6/data
6.启动zookeeper
bin/zkServer.sh start
bin/zkServer.sh status
Mycat-web安装
1.上传安装包
Mycat-web.tar.gz
2.解压
tar -zxvf Mycat-web.tar.gz -C /usr/local/
3.目录介绍
etc —> jetty 配置文件
lib —> 依赖jar包
mycat-web —>mycat-web项目
readme.txt
start.jar —>启动jar
start.sh —>linux启动脚本
4.启动
sh start.sh
5.访问
http://192.168.200.210:8082/mycat
7.总结
1.分库分表介绍
核心：将单台数据库服务器的数据分散（垂直拆分、水平拆分）存储在多台数据库中
2.Mycat概述
MyCat是一个开源分库分表的中间件
3.Mycat入门
入门程序
4.Mycat配置
Schema.xml、rule.xml、sever.xml
5.Mycat分片
分片规则：范围、取模、枚举、一致性hash、固定分片hash算法、字符串hash解析算法
、按天分片、按自然月分片
6.Mycat管理及监控
原理、管理、监控工具
四、读写分离
1.介绍
读写分离，就是把数据库的读和写的操作分开，以对应不同的数据库服务器。主数据库提供写操作，从数据库提供读操作，这样能有效地减轻单台数据库的压力。
通过MyCat即可轻易实现上述功能，不仅可以支持MySQL，也可以支持Oracle和SQL Server。
2.一主一从
原理
MySQL的主从复制，是基于二进制日志（binlog）实现的。
环境准备
3.一主一从读写分离
配置
Mycat控制后台数据库的读写分离和负载均衡由schema.xml文件datahost标签的balance属性控制。
问题：主节点Master宕机之后，业务系统就只能够读，而不能写入数据了。
4.双主双从
介绍
一个主机Master1用于处理所有写请求，它的主机Slave1和另一台主机Master2还有它的从机Slave2负责所有读请求。当Master1主机宕机后，Master2主机负责写请求，Master1、Master2互为备机。架构如下：
准备工作
需要5台服务器，具体的服务器及软件安装如下：
关闭以上所有的防火墙：
systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld
搭建
⚪ 主库配置（Master1-192.168.200.211）
修改配置文件/etc/my.cnf
# mysql服务ID，保证整个集群环境中唯一，取值范围：1-2^32-1，默认为1 server-id=1 # 指定同步的数据库 binlog-do-db=db01 binlog-do-db=db02 binlog-do-db=db03 # 在作为从数据库的时候，有写入操作也要更新二进制日志文件 log-slave-updates
2.重启MySQL服务器
systemctl restart mysqld
⚪ 主库配置（Master1-192.168.200.213）
# mysql服务ID，保证整个集群环境中唯一，取值范围：1-2^32-1，默认为1 server-id=3 # 指定同步的数据库 binlog-do-db=db01 binlog-do-db=db02 binlog-do-db=db03 # 在作为从数据库的时候，有写入操作也要更新二进制日志文件 log-slave-updates
2.重启MySQL服务器
systemctl restart mysqld
⚪ 两台主库创建账号并授权
# 创建itcast用户，并设置密码，该用户可以在任意主机连接该MySQL服务 CREATE USER 'itcast'@'%' IDENTIFIED WITH mysql_native_password BY 'Root@123456'; # 为'itcast'@'%'用户分配主从复制权限 GRANT REPLICATION SLAVE ON *.* TO 'itcast'@'%';
通过指令，查看两台主库的二进制日志坐标
show master status;
⚪ 从库配置（Slave1-192.168.200.212）
1.修改配置文件/etc/my.cnf
# mysql服务ID，保证整个集群环境中唯一，取值范围：1-2^32-1，默认为1 server-id=2
2.重启MySQL服务器
systemctl restart mysqld
⚪ 两台从库配置关联的主库
CHANGE MASTER TO MASTER_HOST='xxx.xxx.xxx.xxx',MASTER_USER='xxx',MASTER_PASSWORD='xxx', MASTER_LOG_FILE='xxx',MASTER_LOG_POS_xxx;
需要注意slvae1对应的是master1，slave2对应的是master2.
启动两台从库主从复制，查看从库状态
start slave;
show slave status \G;
⚪ 两台主库相互复制
Master2复制Master1，Master1复制Master2。
CHANGE MASTER TO MASTER_HOST='xxx.xxx.xxx.xxx',MASTER_USER='xxx',MASTER_PASSWORD='xxx', MASTER_LOG_FILE='xxx',MASTER_LOG_POS_xxx;
启动两台从库主从复制，查看从库状态
start slave;
show slave status \G;
5.双主双从读写分离
配置
Mycat控制后台数据库的读写分离和负载均衡由schema.xml文件和datahost标签的balance属性控制，通过writeType及switchType未完成失败自动切换的。
balance=“1”
代表全部的readHost与stand by writeHost参与select语句的负载均衡，简单的说，当双主双从模式（M1->S1,M2->S2，并且M1与M2互为主备），正常情况下，M2,S1,S2都参与select语句的负载均衡；
writeType
0：写操作都转发到第一台writeHost，writeHost1
1：所有的写操作都随机地发送到配置的writeHost上；
switchType
-1：不自动切换
1：自动切换
6.总结
1.介绍
读写分离是为了降低单台服务器的访问压力，写走主库，读走从库。
2.一主一从
MySQL主从复制是基于二进制日志binlog实现的。master、slave
3.一主一从读写分离
< writeHost > < readHost />< /writeHost >、balance属性
4.双主双从
两台主库，相互复制，互为主备，增强MySQL的可用性。
5.双主双从读写分离
< writeHost > < readHost />< /writeHost >、balance、writeType、switchType属性
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