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1.概述
在实际的数据密集型应用中，数据库层面往往呈现两个特点：
- 单点数据库难以扛得住。
- 读操作远远多于写操作。
综上所述我们可以使用多个数据库节点来组成集群的。采用主从结构来进行数据同步，多个slave节点向一个master节点拿数据。对数据库的写操作（insert）全在master上节点上进行，从而保证master的数据是全局最新最完整的，slave去master上拿数据进行数据同步，然后读操作就可以负载均衡的分发到不同的从节点上进行处理，这样就有效的减轻了数据库中单节点的压力。
以上说的方式就是MySQL的"主从复制"，它是MySql最常见的集群方式之一。
以下是MySQL主从复制的实现原理：
master将操作记录写到自己的二进制日志文件，salve开一个线程去读master的日志文件，将日志内容写到中继日志中，再照着中继日志，做一遍其中的事件。
2.配置使用
2.1.master配置
配置文件添加以下内容：
server-id=1 集群中每个server的server-id保持唯一性。
log-bin=mysql-bin 开启二进制日志文件，并将日志文件命名为mysql-bin
2.2.slave配置
配置文件添加以下内容：
server-id=2 集群中每个server的server-id保持唯一性。
log-bin=XXX 如果是扮演单独的从节点，而不扮演链式结构中其他节点的主节点，可以不配。
2.3.认主
注意：无论master还是slave，重启后都必须重新认主！
在master上使用
show master status;
可以查看到主节点的日志文件在集群中的名称以及分区号：
在从节点上进行认主操作：
change master to master_host='192.168.1.100',
master_user='root',master_password='admin',
master_log_file=' mysql-bin.000001',
master_log_pos= 154;
注意:从节点上配置认主的时候，master_user 和master_password所配置的账号必须要有复制权限，如果没有权限的话，需要额外进行权限分配。
分配方式：
在master上：
GRANT REPLICATION SLAVE ON *.* TO '用户名'@'%';
FLUSH PRIVILEGES;
2.4.确认认主结果
认主操作完成后，可以在从节点上确认是否成功与master同步：
show slave status\G0;
会显示以下内容：
其中有两个进程：
-
slave_io_running，负责与master通信，
slave_sql_running，负责自己的sql。
两个进程都必须同时为yes才可以正常完成主从复制。
但是默认情况下一旦出现sql错误，slave_sql_running线程会直接阻塞，变为状态变为no。
通过在slave上配置遇见错误跳过，即可：
3.请求分发
3.1.概述
配置完主从复制后，还存在一个问题，就是业务层面怎么将请求区分出来分别进行转发，怎么将写请求分发到master节点、将读请求分发到slave节点。
方法有两种：
- 手动分发
- 使用中间件
手动分发，即手动将写操作分发到master节点上，读操作分发到slave节点上。
3.2.手动分发
3.2.1.原生JDBC
实际工程中原生JDBC很少会使用了，这里节约篇幅只说一下实现思想，不做展开。如果是使用原生JDBC的话，每个数据库节点准备一套对应的JDBC连接参数（url、username、password），读的时候进行一次负载均衡，先确定出写到哪个slave上去，然后用该slave对应的那套JDBC连参数去取connection就行了。
3.2.2.数据源
如果是使用了数据源的话，可以使用多数据源的方式来实现请求的分发。为master和slave分别准备数据源，将写操作、读操作分别放在不同的mapper，每个mapper用不同的数据源，将请求分发到不同的节点上去。
以下是spring boot+mybatis的示例：
配置多数据源：
# 主节点数据源配置
spring.datasource.master.driver-class-name=com.mysql.jdbc.Driver
spring.datasource.master.jdbc-url=jdbc:mysql://master-host:3306/database
spring.datasource.master.username=username
spring.datasource.master.password=password# 从节点数据源配置
spring.datasource.slave.driver-class-name=com.mysql.jdbc.Driver
spring.datasource.slave.jdbc-url=jdbc:mysql://slave-host:3306/database
spring.datasource.slave.username=username
spring.datasource.slave.password=password
配置数据源和SqlSessionFactory：
@Configuration
@MapperScan(basePackages = "com.example.mappers", sqlSessionTemplateRef = "masterSqlSessionTemplate")
public class MasterDataSourceConfig {
@Bean(name = "masterDataSource")
@ConfigurationProperties(prefix = "spring.datasource.master")
public DataSource masterDataSource() {
return DataSourceBuilder.create().build();
}
@Bean(name = "masterSqlSessionFactory")
public SqlSessionFactory masterSqlSessionFactory(@Qualifier("masterDataSource") DataSource dataSource) throws Exception {
SqlSessionFactoryBean sessionFactoryBean = new SqlSessionFactoryBean();
sessionFactoryBean.setDataSource(dataSource);
// 其他配置项
return sessionFactoryBean.getObject();
}
@Bean(name = "masterSqlSessionTemplate")
public SqlSessionTemplate masterSqlSessionTemplate(@Qualifier("masterSqlSessionFactory") SqlSessionFactory sqlSessionFactory) {
return new SqlSessionTemplate(sqlSessionFactory);
}
}
@Configuration
@MapperScan(basePackages = "com.example.mappers", sqlSessionTemplateRef = "slaveSqlSessionTemplate")
public class SlaveDataSourceConfig {
@Bean(name = "slaveDataSource")
@ConfigurationProperties(prefix = "spring.datasource.slave")
public DataSource slaveDataSource() {
return DataSourceBuilder.create().build();
}
@Bean(name = "slaveSqlSessionFactory")
public SqlSessionFactory slaveSqlSessionFactory(@Qualifier("slaveDataSource") DataSource dataSource) throws Exception {
SqlSessionFactoryBean sessionFactoryBean = new SqlSessionFactoryBean();
sessionFactoryBean.setDataSource(dataSource);
// 其他配置项
return sessionFactoryBean.getObject();
}
@Bean(name = "slaveSqlSessionTemplate")
public SqlSessionTemplate slaveSqlSessionTemplate(@Qualifier("slaveSqlSessionFactory") SqlSessionFactory sqlSessionFactory) {
return new SqlSessionTemplate(sqlSessionFactory);
}
}
在mapper上进行分发：
@Mapper
@Qualifier("masterSqlSessionTemplate")
public interface MasterMapper {
// 主节点操作
@Insert("XXXXX")
int insertToMaster();
}
@Mapper
@Qualifier("slaveSqlSessionTemplate")
public interface SlaveMapper {
// 从节点操作
@Select("XXXX")
List<MyEntity> selectFromSlave();
}
这里还是会存在一个问题就是没有充分利用到slave节点来进行负载均衡，我们可以改进一下：
首先实现自己的负载均衡策略：
public class LoadBalanceDataSource {
private List<SqlSessionTemplate> sqlSessionTemplates;
public LoadBalanceDataSource(List<SqlSessionTemplate> sqlSessionTemplates) {
this.sqlSessionTemplates = sqlSessionTemplates;
}
public SqlSessionTemplate getReadSqlSessionTemplate() {
// 根据负载均衡算法选择一个从节点
int index = calculateIndex();
return sqlSessionTemplates.get(index);
}
private int calculateIndex() {
// 自定义负载均衡算法，例如轮询、随机等
// 这里仅作示例，实际应根据具体情况选择适合的算法
// ...
}
}
然后将这个策略实体托管给IOC：
@Configuration
@MapperScan(basePackages = "com.example.mappers")
public class MyDataSourceConfig {
@Autowired
private List<SqlSessionTemplate> sqlSessionTemplates;
@Bean
public LoadBalanceDataSource loadBalanceDataSource() {
return new LoadBalanceDataSource(sqlSessionTemplates);
}
}
然后，在需要的地方，注入：
@Service
public class MyService {
@Autowired
private LoadBalanceDataSource loadBalanceDataSource;
public void readOperation() {
SqlSessionTemplate readSqlSessionTemplate = loadBalanceDataSource.getReadSqlSessionTemplate();
// 使用readSqlSessionTemplate执行读操作
// ...
}
}
3.2.3.中间件
前面手动分发的时候我们会发现一个问题，就是我们需要大量的代码去手写整个分发过程，而且需要我们去手动去写负载均衡算法，往往我们自己实现的负载均衡算法，效果不会很好。所以有没有开源组件可以帮我们实现请求分发的这个效果喃？其实有专门的这一类组件——数据库中间件。它们在client和数据库server间作为中间层，请求先走到它们上面，它们再对请求做二次处理，这种二次处理就提供了诸如：负载均衡、安全访问控制、故障转移、请求过滤等能力。
以下给出一个使用数据库中间件中最热门、应用最为广泛的proxy sql解决读写请求分发的示例：
1.安装ProxySQL：根据您的操作系统，从ProxySQL的官方网站下载并安装适当版本的ProxySQL。
2.配置ProxySQL：创建ProxySQL的配置文件，通常为proxysql.cnf，并根据您的环境进行配置。以下是一个示例配置文件的基本结构：
datadir="/var/lib/proxysql"
admin_variables=
{
admin_credentials="admin:admin"
mysql_ifaces="0.0.0.0:6032"
}
mysql_variables=
{
threads=4
max_connections=2048
default_query_delay=0
default_query_timeout=36000000
have_compress=true
poll_timeout=2000
interfaces="0.0.0.0:6033;/path/to/mysql.sock"
default_schema="information_schema"
stacksize=1048576
}
mysql_servers =
(
{ address = 'master_host', port = master_port, hostgroup = 1 },
{ address = 'slave1_host', port = slave1_port, hostgroup = 2 },
{ address = 'slave2_host', port = slave2_port, hostgroup = 2 },
...
)
mysql_users =
(
{ username = 'your_username', password = 'your_password', default_hostgroup = 1, active = 1 },
)
mysql_query_rules =
(
{ rule_id = 1, match_pattern = "^SELECT.*FOR UPDATE", destination_hostgroup = 1 },
{ rule_id = 2, match_pattern = ".*", destination_hostgroup = 2 },
)
在上述配置中，·需要替换以下内容：
admin_credentials中的用户名和密码，用于访问ProxySQL的管理接口。
mysql_servers中的主节点和从节点的主机名（或IP地址）和端口号。
mysql_users中的用户名和密码，用于连接到MySQL数据库。
mysql_query_rules中的规则，用于指定不同类型的查询应该转发到哪个主机组。
3.启动ProxySQL：运行以下命令启动ProxySQL：
proxysql --initial -f -c /path/to/proxysql.cnf
4.配置应用程序连接：将应用程序的数据库连接配置更改为连接到ProxySQL的地址和端口号。例如，使用JDBC连接字符串：
jdbc:mysql://proxysql_host:proxysql_port/database_name
将proxysql_host和proxysql_port替换为ProxySQL的主机名（或IP地址）和端口号，database_name替换为实际的数据库名称。