性能优化之数据库篇4-高可用

从单机到集群

随着数据量增加，读写并发的增加，系统可用性要求的提升，单机MySQL存在着一些问题：

• 容量有限，难以扩容
• 读写压力、QPS过大，特别是分析类需求会影响到业务事务
• 可用性不足，单点故障

1 主从复制

核心流程是：

1. 主库写binlog
2. 从库拉取binlog写入relay log

binlog格式

• Row

这个模式存的是哪条记录被修改，修改成什么样.缺点是日志内容大。

• Statement

存的是sql语句,日志量少。缺点是一些函数、触发器同步可能有障碍。

• Mixed

两种模式的结合，根据执行的sql语句来区分对待记录的日志形式。

查看binlog命令，进入mysql的bin目录下执行。

mysqlbinlog --no-defaults ../data/binlog.000116

修改binlog模式

1. 先查看binlog格式

SHOW VARIABLES LIKE "%binlog_format%";

2. 在线修改

set global binlog_format='MIXED';

3. 使用配置修改

配置文件my.ini中加入

binlog_format="MIXED" #开启MIXED模式

修改后重启mysql服务

主从复制方案

1. 异步复制

传统的主从复制，网络或机器故障，会导致数据不一致

2. 半同步复制

保证Source和Replica最终一致性

3. 组复制 （Mysql Group Replication)

简称MGR，基于分布式协议Paxos实现，保证数据一致性

主从复制实战

异步复制

1. 准备两个mysql实例
2. 修改master的那个mysql实例的my.cnf配置文件，增加如下内容,并重启mysql

server-id=1
log-bin=mysql-bin

3. 登入master的mysql，创建一个同步数据的用户

CREATE USER 'slave'@'%' IDENTIFIED BY '123456';

GRANT REPLICATION SLAVE, REPLICATION CLIENT ON *.* TO 'slave'@'%';

4. 修改slave的那个mysql实例的my.cnf配置文件，增加如下内容，并重启mysql

server-id=2
log-bin=mysql-bin

5. 登入master的mysql，执行

show master status;

记录下File和Position

6. 登入slave的mysql，配置从库

change master to master_host='192.168.161.21', master_user='slave', master_password='123456', master_port=3306, master_log_file='mysql-bin.000001', master_log_pos= 837, master_connect_retry=30;

master_log_file和master_log_pos就是上面记录下的File和Position。

执行完后继续执行下面的命令，开启主从复制

start slave

7. 查看主从复制是否生效

show slave status G;

两个都是YES，说明成功

8. 测试，在主库上新建数据库，新建表，插入数据，然后查看从库的数据情况即可。

主从复制的局限性

1. 主从延迟问题
2. 应用端需要配合读写分离框架
3. 不解决高可用的问题

2 读写分离

方案1：

基于Spring提供的路由数据源AbstractRoutingDataSource以及AOP

缺点：

• 代码侵入性强
• 同一个service中有“写完读”数据不一致问题

具体实现：https://www.cnblogs.com/cjsblog/p/9712457.html

方案2：

ShardingSphere-jdbc 的 Master-Slave 功能

缺点：

• 对业务系统还是有侵入
• 对已存在的旧系统改造不友好

具体操作：https://www.cnblogs.com/javammc/p/12470838.html

方案3：

使用MyCat/ShardingSphere-Proxy的Master-Slave功能

部署中间件，规则配置在中间件中，业务系统无侵入。

3 MySQL高可用

什么是高可用？

高可用代表着更少的不可服务的时间。一般互联网公司要求达到4个9,即一年不能服务的时间不超过52.6分钟

99.9 = 8760 * 0.1% = 8760 * 0.001 = 8.76小时

99.99 = 8760 * 0.0001 = 0.876小时 = 0.876 * 60 = 52.6分钟

数据库要实现高可用，需要做到

1. 读写分离，提高读的处理能力
2. 故障转移，灾难恢复

常见的一些策略有：

• 多个实例不在一个主机上
• 跨机房部署
• 两地三中心容灾高可用方案

3.1 MySQL高可用方案

方案1：主从手动切换

如果主节点挂掉了，将某个从改为主。然后配置其他从节点。应用侧需要修改数据源配置。

缺点：

1. 可能数据不一致
2. 需要人工操作
3. 代码和配置的侵入性

方案2：主从手动切换2

用LVS+Keepalived实现多个节点的探活+请求路由
，配置VIP或DNS实现应用侧配置不变更

缺点：

• 也需要手工操作
• 大量的配置和脚本定义

方案3：MHA

MHA（Master High Availability）目前在 MySQL 高可用方面是一个相对成熟的解决方案，它由日本 DeNA 公司的 youshimaton（现就职于 Facebook 公司）开发，是一套优秀的作为 MySQL 高可用性环境下故障切换和主从提升的高可用软件。

基于Perl语言开发，一般能在30S内实现主从切换。切换时通过SSh复制主节点的日志。

缺点：

• 需要配置SSH信息
• 至少3台机器

方案4：MGR

Mysql Group Replication(MGR)

MGR的特点：

1. 高一致性：基于分布式协议Paxos实现组复制，保证数据一致性
2. 高容错性：自动检测机制，只要不是大多数节点宕机都可以继续工作
3. 高扩展性：节点的的增加与移除会自动更新组成员信息。新节点加入后，自动从其他节点通过增量数据，直到与其他节点数据一致
4. 高灵活性：提高单主模式和多主模式，单主模式在主库宕机后自动选主，多主模式支持多节点写入。
   如果主节点挂掉，将自动选择某个从改为主。无需人工干预，基于组复制，保证数据一致性。

缺点：

• 外部获得状态变更需要读取数据库
• 外部需要使用LVS/VIP配置

方案5：Mysql Cluster

MySQL InnoDB Cluster是一个高可用的框架，它由下面这几个组件构成：

1. MySQL Group Replication :提供DB的扩展、自动故障转移
2. MySQL Router:轻量级中间件，提供应用程序负载均衡和应用连接的故障转移
3. MySQL Shell：新的MySQL客户端，多种接口模式

方案6：orchestrator

一款MySQL高可用和复制拓扑管理工具，支持自动故障转移和手动主从切换等。通过Web界面操作可以更改Mysql实例的复制关系和部分配置信息，同时提供命令行和API接口，方便运维管理。