MySQL 读写分离和负载均衡

作者：禅与计算机程序设计艺术

1.简介

随着互联网网站流量的日益增长，越来越多的网站面临着数据库压力的挑战。单台服务器承载不了如此大的访问量，因此需要通过将数据库进行水平拆分，使得服务器能够同时处理更多的请求。一般情况下，MySQL主从复制就是一种实现读写分离的方法，即主服务器负责写入并同步到从服务器，从服务器只负责读取。但是由于主从复制存在延迟、异步复制等问题，导致在高并发场景下，性能较差。为了解决MySQL主从复制的问题，提升数据库的处理能力，MySQL官方团队推出了一款名为mysql-proxy的开源软件作为中间件。它可以实现读写分离功能，从而达到减少数据库压力，提升数据库的处理能力的目的。本文将对mysql-proxy进行详细介绍，介绍其工作原理、配置方式及其具体优化方法。

2.读写分离

读写分离(Read Write Splitting)是数据库集群中常用的一种数据库优化策略，用来提高数据库服务器的处理能力。一般情况下，对于一个主库(Master)，多个从库(Slave)之间按照某种策略分配负载，当某个查询语句需要访问主库时，就只发送给主库执行；而对于更新或插入语句，则会同时通知所有从库执行。这样做的好处主要有以下几个方面:

提高数据库服务器的处理能力：由于负载均衡，数据库的请求可以被分担到不同的数据库服务器上，从而提高整个数据库集群的处理能力。
提升数据库服务的可用性：当某个数据库服务器发生故障时，只影响到该服务器上的从库，其他的服务器依然可以提供正常服务。
增加容灾能力：当某个区域的数据库出现故障时，只需要关停该区域的服务器，其他的服务器仍可以提供正常服务。
降低主库的压力：由于所有的查询都只发送到主库，主库的压力就会减轻，数据库的响应速度也会更快。

MySQL读写分离的优点：

分担主库压力：读写分离后，主库的写入操作压力将减半，同时由于所有数据操作都通过从库执行，主库的压力大幅下降。
提升数据库处理能力：读写分离后，数据库的处理能力得到明显提高。
提升数据备份容灾能力：通过将主库的数据备份到从库，可以有效避免主库发生灾难性故障后丢失数据的风险。

3.mysql-proxy简介

mysql-proxy是由阿里巴巴集团开源的数据库中间件，具有以下特征：

支持读写分离：mysql-proxy能够实现数据库的读写分离功能，即可以把部分查询请求导向特定的从库，减轻主库的负载。
负载均衡：mysql-proxy支持基于连接和SQL解析两种负载均衡策略，能够自动识别负载不均衡的情况，并自动调整后端的连接池信息。
支持热切换：mysql-proxy可以在不停止服务的情况下动态地添加或者删除从库节点，实现读写分离的动态切换。
数据完整性保证：mysql-proxy采用binlog dump协议，将主库的数据变化实时同步到从库，保证数据的一致性。
协议兼容性强：mysql-proxy与原生MySQL客户端保持良好的兼容性，可以通过修改客户端的连接参数，直接连接mysql-proxy。
配置灵活：mysql-proxy支持配置文件热加载，允许在运行过程中动态修改配置信息，实现无缝切换。

4.mysql-proxy安装部署

4.1 安装编译环境

如果你的系统没有安装gcc或make工具，请先安装，然后再安装mysql-proxy源码包。

yum install -y gcc make

4.2 下载源代码

mysql-proxy的最新版本是1.9，我们也可以选择其它版本进行下载，然后进行编译安装：

wget https://github.com/mysql-net/MySqlConnector/releases/download/v1.3.14/mysql-connector-net_1.3.14.tar.gz
tar zxvf mysql-connector-net_1.3.14.tar.gz && cd mysql-connector-net_1.3.14/
./build.sh
cp MySqlConnector.dll /usr/local/lib/

4.3 配置文件说明

安装完成后，进入/etc/myproyx/目录下，查看my.ini文件。其中的关键信息如下：

[server]
# server_id is used to identify this proxy instance among a set of proxies
server_id = 1

[mysql]
host=127.0.0.1 # 连接到的MySQL主机地址，通常设置为master节点的IP地址
port=3306 # MySQL端口号
user=root # 登录用户名
password=<PASSWORD> # 登录密码
schema=test # 设置默认的数据库名

[readconnroute]
# readconnroute specifies the destination of SELECT queries
rule1=slave|localhost:3306|test

[writeconnroute]
# writeconnroute specifies the destination of INSERT, UPDATE and DELETE queries
rule1=master|localhost:3306|test

[app]
enable_heartbeat=true # 是否开启心跳检测功能

其中，host字段指定的是连接到哪个MySQL节点，通常设置为主节点的IP地址，port字段指定的是MySQL的端口号，user和password分别用于登录MySQL的用户名和密码，schema用于设置默认的数据库名。readconnroute和writeconnroute两个子项分别定义了SELECT和INSERT/UPDATE/DELETE语句的目标节点，格式为：{类型}|{IP}:{端口}|{数据库名称}。这里我们需要关注的是rule1，表示匹配规则的第1条。它的前面部分slave表示类型，表示该条规则应用于SELECT请求；后面的localhost:3306表示目标节点，即将发往master节点的请求转发至这个地址；第三个参数test表示将请求发送到哪个数据库（我们设置的默认数据库）。其他子项包括：

charset: 指定字符编码格式。
sqlblacklist: 可以指定某些SQL语句禁止发送到从库。
tls: 配置TLS加密传输。

4.4 启动mysql-proxy

启动mysql-proxy：

/usr/local/mysql-proxy/bin/myproyx --defaults-file=/etc/myproyx/my.ini

若出现异常日志，可根据提示排查错误原因。启动成功后，可以在命令行窗口看到相关信息，代表已经正常运行。

4.5 测试

4.5.1 查看主从状态

首先我们通过mysql命令行工具查看主从状态：

mysql -h 127.0.0.1 -P 3306 -u root -p123456 -e "show slave status\G"

若返回结果中Seconds_Behind_Master的值不是NULL，则表明当前的主从复制状态正常。

4.5.2 查询数据

接下来我们测试读写分离的效果是否正确。首先打开另一个窗口，连接到mysql-proxy所在机器：

mysql -h 127.0.0.1 -P 4040 -u root -p123456 -D test

注意要指定连接到4040端口，而不是3306端口。然后尝试运行一些简单的查询和插入语句：

-- 查询数据
select * from users where id=1;

-- 插入数据
insert into users (name, age) values ('Tom', 25);

可以看到，所有的查询都只会发送到主库执行，而所有插入语句都会同时发送到主库和从库执行。我们可以重复这个过程，验证读写分离的效果。