MySQL 主从复制与读写分离详解

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一、前言

在企业应用中，成熟的业务通常数据量都比较大。单台 MySQL 在安全性、高可用性和高并发方面都无法满足实际的需求。因此，通常需要配置多台主从数据库服务器，实现读写分离，以提升数据库的整体性能与可用性。

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二、主从复制原理

2.1 MySQL 的复制类型

• 基于语句的复制（STATEMENT）：MySQL 默认类型。
• 基于行的复制（ROW）。
• 混合类型的复制（MIXED）。

2.2 MySQL 主从复制的工作过程

主从复制依赖于“两日志、三线程”机制：

• 两日志：

  • Binary log（二进制日志）
  • Relay log（中继日志）

• 三线程：

  • Master 的 Dump Thread
  • Slave 的 I/O Thread
  • Slave 的 SQL Thread

工作流程：

1. Master 将数据更新写入 Binary log。
2. Slave 的 I/O Thread 读取 Master 的 Binary log 并写入 Relay log。
3. Slave 的 SQL Thread 读取 Relay log 并重放事件，更新 Slave 数据。

注意：复制在 Slave 上是串行化的，Master 的并行操作在 Slave 上无法并行执行。

2.2.1 MySQL 主从复制延迟

常见延迟原因：

1. Master 高并发，事务量大。
2. 网络延迟。
3. 硬件性能差异（CPU、内存、硬盘 I/O）。
4. 异步复制机制。

优化建议：

• 调整 MySQL 参数（如 innodb_buffer_pool_size）。
• 使用高性能硬件，避免云主机，推荐物理机+SSD。
• 网络优化，避免跨机房同步。
• 使用半同步或并行复制。

2.3 MySQL 同步方式

1. 异步复制（Async Replication）：默认方式，性能最佳，但可能丢失数据。
2. 同步复制（Sync Replication）：安全性最高，但性能较差。
3. 半同步复制（Semi-Sync Replication）：折中方案，确保至少一个 Slave 接收日志。
4. 增强半同步复制（Lossless Semi-Sync）：MySQL 5.7+ 默认，数据一致性更强。

2.4 MySQL 应用场景

MySQL 主要处理读和写操作，通常读请求更多。通过主从复制可实现读写分离，从而提升并发处理能力。

架构演变方向：

1. 单点 MySQL → 主从复制
2. 主从复制 → 读写分离
3. 读写分离 → 高可用架构（如 MHA、MGR、MMM）

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三、主从复制实验

环境准备

• Master：192.168.10.16
• Slave1：192.168.10.14
• Slave2：192.168.10.15
• Amoeba：192.168.10.80（读写分离代理）
• Client：192.168.10.13（测试端）

3.1 时间同步配置

Master 配置：

yum install ntp -y
vim /etc/ntp.conf
# 添加：
server 127.127.1.0
fudge 127.127.1.0 stratum 10

systemctl start ntpd
systemctl stop firewalld
setenforce 0

Slave 配置：

yum install ntp ntpdate -y
ntpdate 192.168.10.16
# 设置定时同步：
crontab -e
*/10 * * * * /usr/sbin/ntpdate 192.168.10.16

3.2 MySQL 安装（略）

三台服务器均需安装 MySQL 5.7。

3.3 主从同步配置

Master 配置：

vim /etc/my.cnf
[mysqld]
log_bin=master-bin
log_slave_updates=true
server_id=1

systemctl restart mysqld

mysql -uroot -p
GRANT REPLICATION SLAVE ON *.* TO 'myslave'@'192.168.10.%' IDENTIFIED BY '123456';
FLUSH PRIVILEGES;
SHOW MASTER STATUS;

Slave 配置：

vim /etc/my.cnf
[mysqld]
log_bin=master-bin
server_id=22  # Slave2 设为 23
relay_log=relay-log-bin
relay_log_index=slave-relay-bin.index

systemctl restart mysqld

mysql -uroot -p
CHANGE MASTER TO
MASTER_HOST='192.168.10.16',
MASTER_USER='myslave',
MASTER_PASSWORD='123456',
MASTER_LOG_FILE='master-bin.000001',
MASTER_LOG_POS=412;

START SLAVE;
SHOW SLAVE STATUS\G;

3.4 测试同步

在 Master 上创建数据库：

CREATE DATABASE work;

在 Slave 上检查是否同步成功。

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四、MySQL 读写分离

4.1 什么是读写分离？

• 写操作（INSERT/UPDATE/DELETE）由 Master 处理。
• 读操作（SELECT）由 Slave 处理。

4.2 为什么需要读写分离？

• 写操作耗时，影响读性能。
• 读写分离可提升查询效率，分担数据库压力。

4.3 何时使用？

• 读多写少的场景。
• 高并发查询需求。

4.4 实现方式

1. 代码层实现：在程序中区分读写路由。
2. 中间件代理：如 MySQL-Proxy、Atlas、Amoeba。

4.5 企业应用场景

• Amoeba 易用性强，广泛应用于生产环境。
• 不支持事务和存储过程，但适合大多数读写分离场景。

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五、读写分离实验（Amoeba）

5.1 环境说明

• Amoeba 服务器：192.168.10.80
• 需提前搭建一主两从环境。

5.2 安装与配置

安装 JDK：

cd /opt
cp jdk-6u14-linux-x64.bin /usr/local/
cd /usr/local
chmod +x jdk-6u14-linux-x64.bin
./jdk-6u14-linux-x64.bin
mv jdk1.6.0_14 /usr/local/jdk1.6

vim /etc/profile
export JAVA_HOME=/usr/local/jdk1.6
export CLASSPATH=$CLASSPATH:$JAVA_HOME/lib:$JAVA_HOME/jre/lib
export PATH=$JAVA_HOME/bin:$JAVA_HOME/jre/bin:$PATH
source /etc/profile

安装 Amoeba：

mkdir /usr/local/amoeba
tar zxvf amoeba-mysql-binary-2.2.0.tar.gz -C /usr/local/amoeba/
chmod -R 755 /usr/local/amoeba/
/usr/local/amoeba/bin/amoeba

配置 Amoeba：

<!-- amoeba.xml -->
<property name="user">amoeba</property>
<property name="password">123456</property>
<property name="defaultPool">master</property>
<property name="writePool">master</property>
<property name="readPool">slaves</property>

<!-- dbServers.xml -->
<property name="user">test</property>
<property name="password">123456</property>
<dbServer name="master" parent="abstractServer">
  <property name="ipAddress">192.168.10.16</property>
</dbServer>
<!-- 类似配置 slave1、slave2 -->

启动 Amoeba：

/usr/local/amoeba/bin/amoeba start&
netstat -anpt | grep java

5.3 测试读写分离

在客户端连接 Amoeba：

mysql -u amoeba -p123456 -h 192.168.10.80 -P8066

进行读写测试，观察数据路由情况。

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六、总结

MySQL 主从复制与读写分离是提升数据库性能与可用性的核心方案。通过主从同步实现数据备份与负载均衡，通过读写分离提升查询性能，适用于高并发、大数据量的企业场景。

二进制日志（Binary Log）是 MySQL 复制和恢复的基础，记录所有数据变更操作，不记录查询操作。

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附录：常见故障处理方法见原文档第12–13页。

如有同步错误，可尝试：

STOP SLAVE;
SET GLOBAL SQL_SLAVE_SKIP_COUNTER=1;
START SLAVE;

或重新指定 Binlog 位置：

CHANGE MASTER TO MASTER_LOG_FILE='mysql-bin.000001', MASTER_LOG_POS=0;

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参考资料：MySQL 官方文档、Amoeba 官方文档、CSDN 技术博客等。

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