3.18 MySQL中间件proxysql实现mysql读写分离

1. mysql实现读写分离的方式

mysql 实现读写分离的方式有以下几种：

• 程序修改mysql操作，直接和数据库通信，简单快捷的读写分离和随机的方式实现的负载均衡，权限独立分配，需要开发人员协助。
• amoeba，直接实现读写分离和负载均衡，不用修改代码，有很灵活的数据解决方案，自己分配账户，和后端数据库权限管理独立，权限处理不够灵活。
• mysql-proxy，直接实现读写分离和负载均衡，不用修改代码，master和slave用一样的帐号，效率低
• mycat中间件
• proxysql中间件（推荐使用）

2. ProxySQL简介

ProxySQL 是一款可以实际用于生产环境的 MySQL 中间件，它有官方版和 percona 版两种。percona版是在官方版的基础上修改的，添加了几个比较实用的工具。生产环境建议用官方版。

ProxySQL 是用 C++ 语言开发的，虽然也是一个轻量级产品，但性能很好(据测试，能处理千亿级的数据)，功能也足够，能满足中间件所需的绝大多数功能，包括：

• 最基本的读/写分离，且方式有多种
• 可定制基于用户、基于schema、基于语句的规则对SQL语句进行路由。换句话说，规则很灵活。基于schema和与语句级的规则，可以实现简单的sharding(分库分表)
• 可缓存查询结果。虽然ProxySQL的缓存策略比较简陋，但实现了基本的缓存功能，绝大多数时候也够用了。此外，作者已经打算实现更丰富的缓存策略
• 监控后端节点。ProxySQL可以监控后端节点的多个指标，包括：ProxySQL和后端的心跳信息，后端节点的read-only/read-write，slave和master的数据同步延迟性(replication lag)

3. ProxySQL官方安装方法

3.1 配置yum源

[root@proxysql ~]# cat <<EOF | tee /etc/yum.repos.d/proxysql.repo
[proxysql_repo]
name= ProxySQL
baseurl=http://repo.proxysql.com/ProxySQL/proxysql-1.4.x/centos/7
gpgcheck=1
gpgkey=http://repo.proxysql.com/ProxySQL/repo_pub_key
EOF

[root@proxysql ~]# yum -y install proxysql

4. ProxySQL的Admin管理接口

当 ProxySQL 启动后，将监听两个端口：

• admin管理接口，默认端口为6032。该端口用于查看、配置ProxySQL
• 接收SQL语句的接口，默认端口为6033，这个接口类似于MySQL的3306端口
  
  ProxySQL 的 admin 管理接口是一个使用 MySQL 协议的接口，所以，可以直接使用 mysql 客户端、navicat 等工具去连接这个管理接口，其默认的用户名和密码均为 admin

例如，使用 mysql 客户端去连接 ProxySQL 的管理接口：

[root@proxysql ~]# mysql -uadmin -padmin -h127.0.0.1 -P6032
Welcome to the MariaDB monitor.  Commands end with ; or \g.
Your MySQL connection id is 6
Server version: 5.5.30 (ProxySQL Admin Module)

Copyright (c) 2000, 2018, Oracle, MariaDB Corporation Ab and others.

Type 'help;' or '\h' for help. Type '\c' to clear the current input statement.

MySQL [(none)]> show databases;
+-----+---------------+-------------------------------------+
| seq | name          | file                                |
+-----+---------------+-------------------------------------+
| 0   | main          |                                     |
| 2   | disk          | /var/lib/proxysql/proxysql.db       |
| 3   | stats         |                                     |
| 4   | monitor       |                                     |
| 5   | stats_history | /var/lib/proxysql/proxysql_stats.db |
+-----+---------------+-------------------------------------+
5 rows in set (0.00 sec)

由于 ProxySQL 的配置全部保存在几个自带的库中，所以通过管理接口，可以非常方便地通过发送一些SQL命令去修改 ProxySQL 的配置。 ProxySQL 会解析通过该接口发送的某些对ProxySQL 有效的特定命令，并将其合理转换后发送给内嵌的 SQLite3 数据库引擎去运行

ProxySQL 的配置几乎都是通过管理接口来操作的，通过 Admin 管理接口，可以在线修改几乎所有的配置并使其生效。只有两个变量的配置是必须重启 ProxySQL 才能生效的，它们是：
mysql-threads 和 mysql-stacksize

5. 和admin管理接口相关的变量

5.1 admin-admin_credentials

admin-admin_credentials 变量控制的是admin管理接口的管理员账户。默认的管理员账户和密码为admin:admin，但是这个默认的用户只能在本地使用。如果想要远程连接到ProxySQL，例如用windows上的navicat连接Linux上的ProxySQL管理接口，必须自定义一个管理员账户。

添加管理员帐户

MySQL [(none)]> select @@admin-admin_credentials;       //查看当前用户名和密码
+---------------------------+
| @@admin-admin_credentials |
+---------------------------+
| admin:admin               |
+---------------------------+
1 row in set (0.01 sec)

//设置管理员帐号myadmin,密码wangqing123!
MySQL [(none)]> set admin-admin_credentials='admin:admin;myadmin:wangqing123!';
Query OK, 1 row affected (0.00 sec)

MySQL [(none)]> select @@admin-admin_credentials;
+----------------------------------+
| @@admin-admin_credentials        |
+----------------------------------+
| admin:admin;runtime:wangqing123! |
+----------------------------------+
1 row in set (0.00 sec)

MySQL [(none)]> load admin variables to runtime;    //使修改立即生效
Query OK, 0 rows affected (0.01 sec)

MySQL [(none)]> save admin variables to disk;   //使修改永久保存到磁盘
Query OK, 31 rows affected (0.00 sec)

修改后，就可以使用该用户名和密码连接管理接口

[root@proxysql ~]# mysql -umyadmin -pwangqing123! -h172.16.12.128 -P6032
Welcome to the MariaDB monitor.  Commands end with ; or \g.
Your MySQL connection id is 7
Server version: 5.5.30 (ProxySQL Admin Module)

Copyright (c) 2000, 2018, Oracle, MariaDB Corporation Ab and others.

Type 'help;' or '\h' for help. Type '\c' to clear the current input statement.

MySQL [(none)]> 

所有的配置操作都是在修改main库中对应的表

MySQL [(none)]> select * from global_variables where variable_name='admin-admin_credentials';
+-------------------------+----------------------------------+
| variable_name           | variable_value                   |
+-------------------------+----------------------------------+
| admin-admin_credentials | admin:admin;myadmin:wangqing123! |
+-------------------------+----------------------------------+
1 row in set (0.00 sec)

必须要区分admin管理接口的用户名和mysql_users中的用户名

• admin管理接口的用户是连接到管理接口(默认端口6032)上用来管理、配置ProxySQL的
• mysql_users表中的用户名是应用程序连接ProxySQL(默认端口6033)，以及ProxySQL连接后端MySQL Servers使用的用户。它的作用是发送、路由SQL语句，类似于MySQL Server的3306端口。所以，这个表中的用户必须已经在后端MySQL Server上存在且授权了
  admin管理接口的用户必须不能存在于mysql_users中，这是出于安全的考虑，防止通过admin管理接口用户猜出mysql_users中的用户

5.2 admin-stats_credentials

admin-stats_credentials 变量控制admin管理接口的普通用户，这个变量中的用户没有超级管理员权限，只能查看monitor库和main库中关于统计的数据，其它库都是不可见的，且没有任何写权限

默认的普通用户名和密码均为 stats ，与admin一样，它默认也只能用于本地登录，若想让人远程查看则要添加查看的专有用户

MySQL [(none)]> select @@admin-stats_credentials;
+---------------------------+
| @@admin-stats_credentials |
+---------------------------+
| stats:stats               |
+---------------------------+
1 row in set (0.00 sec)

//添加专有的查看用户
MySQL [(none)]> set admin-stats_credentials='stats:stats;mystats:wangqing123!';
Query OK, 1 row affected (0.00 sec)

MySQL [(none)]> select @@admin-stats_credentials;
+----------------------------------+
| @@admin-stats_credentials        |
+----------------------------------+
| stats:stats;mystats:wangqing123! |
+----------------------------------+
1 row in set (0.00 sec)

MySQL [(none)]> load admin variables to runtime;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

MySQL [(none)]> save admin variables to disk;
Query OK, 31 rows affected (0.00 sec)

同样，这个变量中的用户必须不能存在于mysql_users表中
使用mystats用户远程连接查看

[root@proxysql ~]# mysql -umystats -pwangqing123! -h172.16.12.128 -P6032
Welcome to the MariaDB monitor.  Commands end with ; or \g.
Your MySQL connection id is 11
Server version: 5.5.30 (ProxySQL Admin Module)

Copyright (c) 2000, 2018, Oracle, MariaDB Corporation Ab and others.

Type 'help;' or '\h' for help. Type '\c' to clear the current input statement.

MySQL [(none)]>

MySQL [(none)]> show tables from main;
+--------------------------------------+
| tables                               |
+--------------------------------------+
| global_variables                     |    
| stats_memory_metrics                 |
| stats_mysql_commands_counters        |
| stats_mysql_connection_pool          |
| stats_mysql_connection_pool_reset    |
| stats_mysql_global                   |
| stats_mysql_prepared_statements_info |
| stats_mysql_processlist              |
| stats_mysql_query_digest             |
| stats_mysql_query_digest_reset       |
| stats_mysql_query_rules              |
| stats_mysql_users                    |
| stats_proxysql_servers_checksums     |
| stats_proxysql_servers_metrics       |
| stats_proxysql_servers_status        |
+--------------------------------------+
15 rows in set (0.00 sec)

5.3 admin-mysql_ifaces

admin-mysql_ifaces 变量指定admin接口的监听地址，格式为冒号分隔的hostname:port列表。默认监听在 0.0.0.0:6032

注意，允许使用UNIX的domain socket进行监听，这样本主机内的应用程序就可以直接被处理。
例如：

MySQL [(none)]> SET admin-mysql_ifaces='0.0.0.0:6032;/tmp/proxysql_admin.sock';
Query OK, 1 row affected (0.00 sec)

MySQL [(none)]> load admin variables to runtime;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

MySQL [(none)]> save admin variables to disk;
Query OK, 31 rows affected (0.00 sec)

5.4 mysql-interfaces 用户连接端口

mysql-interfaces 变量指定mysql用户连接接口的监听地址，格式为冒号分隔的hostname:port列表。默认监听在 0.0.0.0:6033
修改端口方式如下：

[root@proxysql ~]# mysql -uadmin -padmin -h127.0.0.1 -P6032
//查看当前端口
([email protected]:6032) [(none)]> select @@mysql-interfaces;	
+--------------------+
| @@mysql-interfaces |
+--------------------+
| 0.0.0.0:6603       |
+--------------------+
1 row in set (0.00 sec)

//修改端口
([email protected]:6032) [(none)]> set mysql-interfaces='0.0.0.0:6033';
Query OK, 1 row affected (0.00 sec)
//保存
([email protected]:6032) [(none)]> save mysql variables to disk;
Query OK, 97 rows affected (0.01 sec)
//重启生效
[root@proxysql ~]# systemctl restart proxysql
[root@proxysql ~]# ss -anlt
State       Recv-Q Send-Q Local Address:Port               Peer Address:Port              
LISTEN      0      128         *:6032                    *:*                  
LISTEN      0      128         *:6033                    *:*                  
LISTEN      0      128         *:6033                    *:*                  
LISTEN      0      128         *:6033                    *:*                  
LISTEN      0      128         *:6033                    *:*

6. 多层配置系统

6.1 proxysql中的库

使用ProxySQL的Admin管理接口连上ProxySQL，可查看ProxySQL拥有的库

[root@proxysql ~]# mysql -umyadmin -pwangqing123! -h172.16.12.128 -P6032
Welcome to the MariaDB monitor.  Commands end with ; or \g.
Your MySQL connection id is 14
Server version: 5.5.30 (ProxySQL Admin Module)

Copyright (c) 2000, 2018, Oracle, MariaDB Corporation Ab and others.

Type 'help;' or '\h' for help. Type '\c' to clear the current input statement.

MySQL [(none)]> show databases;
+-----+---------------+-------------------------------------+
| seq | name          | file                                |
+-----+---------------+-------------------------------------+
| 0   | main          |                                     |
| 2   | disk          | /var/lib/proxysql/proxysql.db       |
| 3   | stats         |                                     |
| 4   | monitor       |                                     |
| 5   | stats_history | /var/lib/proxysql/proxysql_stats.db |
+-----+---------------+-------------------------------------+
5 rows in set (0.00 sec)

其中：

• main库是ProxySQL最主要的库，是需要修改配置时使用的库，它其实是一个内存数据库系统。所以，修改main库中的配置-后，必须将其持久化到disk上才能永久保存
• disk库是磁盘数据库，该数据库结构和内存数据库完全一致。当持久化内存数据库中的配置时，其实就是写入到disk库中。磁盘数据库的默认路径为 $DATADIR/proxysql.db
• stats库是统计信息库。这个库中的数据一般是在检索其内数据时临时填充的，它保存在内存中。因为没有相关的配置项，所以无需持久化
• monitor库是监控后端MySQL节点相关的库，该库中只有几个log类的表，监控模块收集到的监控信息全都存放到对应的log表中
• stats_history库是1.4.4版新增的库，用于存放历史统计数据。默认路径为 $DATADIR/proxysql_stats.db

ProxySQL 内部使用的是 SQLite3 数据库，无论是内存数据库还是磁盘数据库，都是通过SQLite3引 擎进行解析、操作的。它和 MySQL 的语法可能稍有不同，但ProxySQL会对不兼容的语法自动进行调整，最大程度上保证MySQL语句的有效率。
上面描述main库的时候，只是说了内存数据库需要持久化到disk库才能永久保存配置。但实际上，修改了main库中的配置后，并不会立即生效，它还需要load到runtime的数据结构中才生效，只有在runtime数据结构中的配置才是对ProxySQL当前有效的配置

6.2 ProxySQL多层配置系统

ProxySQL 的配置系统非常强大，它能在线修改几乎所有配置(仅有的两个需要重启才能生效的变量为 mysql-threads 和 mysql-stacksize )，并在线生效、持久化保存。这得益于它采用的多层配置系统。
多层配置系统结构如下：

       +-------------------------+
       |         RUNTIME         |
       +-------------------------+
              /|\          |
               |           |
           [1] |       [2] |
               |          \|/
       +-------------------------+
       |         MEMORY          |
       +-------------------------+ _
              /|\          |      |\
               |           |        \
           [3] |       [4] |         \ [5]
               |          \|/         \
       +-------------------------+  +---------------+
       |          DISK           |  |  CONFIG FILE  |
       +-------------------------+  +---------------+

最底层的是 disk 库和 config file 。这里需要注意，这里的 config file 就是传统的配置文件，默认为 /etc/proxysql.cnf ， ProxySQL 启动时，主要是从 disk 库中读取配置加载到内存并最终加载到 runtime 生效，只有极少的几个特定配置内容是从 config file 中加载的，除非是第一次初始化 ProxySQL 运行环境(或者disk库为空)。

中间层的是 memory ，表示的是内存数据库，其实就是 main 库。通过管理接口修改的所有配置，都保存在内存数据库(main)中。当 ProxySQL 重启或者崩溃时，这个内存数据库中的数据会丢失，所以需要 save 到 disk 库中。

最上层的是 runtime ，它是 ProxySQL 有关线程运行时读取的数据结构。换句话说，该数据结构中的配置都是已生效的配置。所以，修改了 main 库中的配置后，必须 load 到 runtime 数据结构中才能使其生效。
在上面的多层配置系统图中，标注了[1]、[2]、[3]、[4]、[5]的序号。每个序号都有两个操作方向from/to，其实只是所站角度不同而已。以下是各序号对应的操作：

[1] ：将内存数据库中的配置加载到RUNTIME数据结构中
        LOAD XXX FROM MEMORY
        LOAD XXX TO RUNTIME

[2] ：将RUNTIME数据结构中的配置持久化到内存数据库中
        SAVE XXX FROM RUNTIME
        SAVE XXX TO MEMORY

[3] ：将磁盘数据库中的配置加载到内存数据库中
        LOAD XXX FROM DISK
        LOAD XXX TO MEMORY

[4] ：将内存数据库中的配置持久化到磁盘数据库中
        SAVE XXX FROM MEMORY
        SAVE XXX TO DISK

[5] ：从传统配置文件中读取配置加载到内存数据库中
        LOAD XXX FROM CONFIG

DISK/MEMORY/RUNTIME/CONFIG 可以缩写，只要能识别即可。例如MEMORY可以缩写为MEM，runtime可以缩写为run

另外，上面的XXX是什么？这表示要加载/保存的是哪类配置。目前的ProxySQL支持以下几种：

• List item
• List item
• List item
• mysql users
• mysql servers
• mysql variables
• mysql query rules
• admin variables
• scheduler
• proxysql_servers：目前ProxySQL集群功能还处于实验阶段，所以该类配置不应该去使用
  这些从main库或disk库中就可以查看到

MySQL [(none)]> show tables from disk;
+------------------------------------+
| tables                             |
+------------------------------------+
| global_variables                   |  # (1)
| mysql_collations                   |  # (N)
| mysql_group_replication_hostgroups |  # (2)
| mysql_query_rules                  |  # (3)
| mysql_query_rules_fast_routing     |  # (4)
| mysql_replication_hostgroups       |  # (5)
| mysql_servers                      |  # (6)
| mysql_users                        |  # (7)
| proxysql_servers                   |  # (8)
| scheduler                          |  # (9)
+------------------------------------+
10 rows in set (0.00 sec)

上面的结果中我给这些表都标注了一些序号，其所对应的表的内容有以下讲究：

• (1)中包含两类变量，以amdin-开头的表示admin variables，以mysql-开头的表示mysql variables。修改哪类变量，前文的XXX就代表哪类
• (2,5,6)对应的都是mysql servers
• (3,4)对应的是mysql query rules
• (7)对应的mysql users
• (9)对应的scheduler
• (N)只是一张表，保存的是ProxySQL支持的字符集和排序规则，它是不用修改的
• (8)是ProxySQL的集群配置表，该功能目前还处于实验阶段。如果想要配置该功能，则load/save proxysql_servers to/from …

6.3 启动ProxySQL时如何加载配置

如果 ProxySQL 是刚安装的，或者磁盘数据库文件为空(甚至不存在)，或者启动 ProxySQL 时使用了选项 --initial，这几种情况启动 ProxySQL 时，都会从传统配置文件 config file 中读取配置加载到内存数据库，并自动 load 到 runtime 数据结构、save到磁盘数据库，这是初始化 ProxySQL 运行环境的过程。

如果不是第一次启动 ProxySQL ，由于已经存在磁盘数据库文件，这时 ProxySQL 会从磁盘数据库中读取几乎所有的配置(即使传统配置文件中配置了某项，也不会去解析)，但有3项是必须从传统配置文件中读取，它们分别是：

• datadir：ProxySQL启动时，必须从配置文件中确定它的数据目录，因为磁盘数据库文件、日志以及其它一些文件是存放在数据目录下的。如果使用/etc/init.d/proxysql管理ProxySQL，则除了修改/etc/proxysql.cnf的datadir，还需要修改该脚本中的datadir。
• restart_on_missing_heartbeats：MySQL线程丢失多少次心跳，就会杀掉这个线程并重启它。默认值为10。
• execute_on_exit_failure：如果设置了该变量，ProxySQL父进程将在每次ProxySQL崩溃的时候执行已经定义好的脚本。建议使用它来生成一些崩溃时的警告和日志。注意，ProxySQL的重启速度可能只有几毫秒，因此很多其它的监控工具可能无法探测到ProxySQL的一次普通故障，此时可使用该变量