源自黑马程序员,日志、主从复制、分库分表、读写分离
日志
错误日志
错误日志是 MySQL 中最重要的日志之一,它记录了当 mysqld 启动和停止时,以及服务器在运行过程中发生任何严重错误时的相关信息。当数据库出现任何故障导致无法正常使用时,建议首先查看此日志。
该日志是默认开启的,默认存放目录 /var/log/
,默认的日志文件名为 mysqld.log
。查看日志位置:
1 | show variables like '%log_error%'; |
二进制日志
介绍
二进制日志(BINLOG)记录了所有的 DDL(数据定义语言)语句和 DML(数据操纵语言)语句,但不包括数据查询(SELECT、SHOW)语句。
作用:①. 灾难时的数据恢复;②. MySQL的主从复制。在MySQL8版本中,默认二进制日志是开启着的,涉及到的参数如下:
1 | show variables like '%log_bin%'; |
参数说明:
log_bin_basename
:当前数据库服务器的binlog日志的基础名称(前缀),具体的binlog文件名需要再该basename的基础上加上编号(编号从000001开始)。log_bin_index
:binlog的索引文件,里面记录了当前服务器关联的binlog文件有哪些。
格式
MySQL服务器中提供了多种格式来记录二进制日志,具体格式及特点如下:
日志格式 | 含义 |
---|---|
STATEMENT | 基于SQL语句的日志记录,记录的是SQL语句,对数据进行修改的SQL都会记录在 日志文件中。 |
ROW | 基于行的日志记录,记录的是每一行的数据变更。(默认) |
MIXED | 混合了STATEMENT和ROW两种格式,默认采用STATEMENT,在某些特殊情况下会 自动切换为ROW进行记录。 |
1 | show variables like '%binlog_format%'; |
如果我们需要配置二进制日志的格式,只需要在 /etc/my.cnf
中配置 binlog_format
参数即可。
查看
由于日志是以二进制方式存储的,不能直接读取,需要通过二进制日志查询工具 mysqlbinlog
来查看,具体语法:
1 | mysqlbinlog [ 参数选项 ] logfilename |
删除
对于比较繁忙的业务系统,每天生成的binlog数据巨大,如果长时间不清除,将会占用大量磁盘空间。可以通过以下几种方式清理日志:
指令 | 含义 |
---|---|
reset master | 删除全部 binlog 日志,删除之后,日志编号,将从 binlog.000001重新开始 |
purge master logs to ‘binlog.*’ | 删除 * 编号之前的所有日志 |
purge master logs before ‘yyyy-mm-dd hh24:mi:ss’ | 删除日志为 “yyyy-mm-dd hh24:mi:ss” 之前产生的所有日志 |
也可以在mysql的配置文件中配置二进制日志的过期时间,设置了之后,二进制日志过期会自动删除。
1 | show variables like '%binlog_expire_logs_seconds%'; |
查询日志
查询日志中记录了客户端的所有操作语句,而二进制日志不包含查询数据的SQL语句。默认情况下,查询日志是未开启的。
如果需要开启查询日志,可以修改MySQL的配置文件 /etc/my.cnf
文件,添加如下内容:
1 | #该选项用来开启查询日志 , 可选值 : 0 或者 1 ; 0 代表关闭, 1 代表开启 |
开启了查询日志之后,在MySQL的数据存放目录,也就是 /var/lib/mysql/
目录下就会出现mysql_query.log
文件。之后所有的客户端的增删改查操作都会记录在该日志文件之中,长时间运行后,该日志文件将会非常大。
慢查询日志
慢查询日志记录了所有执行时间超过参数 long_query_time
设置值并且扫描记录数不小于min_examined_row_limit
的所有的SQL语句的日志,默认未开启。long_query_time
默认为10 秒,最小为 0, 精度可以到微秒。
如果需要开启慢查询日志,需要在MySQL的配置文件 /etc/my.cnf
中配置如下参数:
1 | #慢查询日志 |
默认情况下,不会记录管理语句,也不会记录不使用索引进行查找的查询。可以使用log_slow_admin_statements
和 更改此行为 log_queries_not_using_indexes
,如下所述。
1 | #记录执行较慢的管理语句 |
上述所有的参数配置完成之后,都需要重新启动MySQL服务器才可以生效。
主从复制
概述
主从复制是指将主数据库的 DDL 和 DML 操作通过二进制日志传到从库服务器中,然后在从库上对这些日志重新执行(也叫重做),从而使得从库和主库的数据保持同步。
MySQL支持一台主库同时向多台从库进行复制, 从库同时也可以作为其他从服务器的主库,实现链状复制。
MySQL 复制的优点主要包含以下三个方面:
- 主库出现问题,可以快速切换到从库提供服务。
- 实现读写分离,降低主库的访问压力。
- 可以在从库中执行备份,以避免备份期间影响主库服务。
原理
MySQL主从复制的核心就是 二进制日志,具体的过程如下:
从上图来看,复制分成三步:
- Master 主库在事务提交时,会把数据变更记录在二进制日志文件 Binlog 中。
- 从库读取主库的二进制日志文件 Binlog ,写入到从库的中继日志 Relay Log 。
- slave重做中继日志中的事件,将改变反映它自己的数据。
搭建
准备
准备好两台服务器之后,在上述的两台服务器中分别安装好MySQL,并完成基础的初始化准备(安装、密码配置等操作)工作。 其中:
- 192.168.200.200 作为主服务器master
- 192.168.200.201 作为从服务器slave
主库配置
1、修改配置文件 /etc/my.cnf
1 | #mysql 服务ID,保证整个集群环境中唯一,取值范围:1 – 232-1,默认为1 |
2、重启MySQL服务器
1 | systemctl restart mysqld |
3、登录mysql,创建远程连接的账号,并授予主从复制权限
1 | #创建itcast用户,并设置密码,该用户可在任意主机连接该MySQL服务 |
4、通过指令,查看二进制日志坐标
1 | show master status; |
- file : 从哪个日志文件开始推送日志文件
- position : 从哪个位置开始推送日志
- binlog_ignore_db : 指定不需要同步的数据库
从库配置
1、修改配置文件 /etc/my.cnf
1 | #mysql 服务ID,保证整个集群环境中唯一,取值范围:1 – 2^32-1,和主库不一样即可 |
2、重新启动MySQL服务
1 | systemctl restart mysqld |
3、登录mysql,设置主库配置
1 | CHANGE REPLICATION SOURCE TO SOURCE_HOST='192.168.200.200', SOURCE_USER='itcast', SOURCE_PASSWORD='Root@123456', SOURCE_LOG_FILE='binlog.000004', SOURCE_LOG_POS=663; |
参数名 | 含义 | 8.0.23之前 |
---|---|---|
SOURCE_HOST | 主库IP地址 | MASTER_HOST |
SOURCE_USER | 连接主库的用户名 | MASTER_USER |
SOURCE_PASSWORD | 连接主库的密码 | MASTER_PASSWORD |
SOURCE_LOG_FILE | binlog日志文件名 | MASTER_LOG_FILE |
SOURCE_LOG_POS | binlog日志文件位置 | MASTER_LOG_POS |
4、开启同步操作
1 | start replica; #8.0.22之后 |
5、查看主从同步状态
1 | show replica status\G; #8.0.22之后 |
测试
1、在主库 192.168.200.200 上创建数据库、表,并插入数据
1 | create database db01; |
2、在从库 192.168.200.201 中查询数据,验证主从是否同步
注:备份是从指定日志文件的指定位置开始的。如果主库已存在数据,可以先用mysqldump将主库的数据导出至文件中,在从库导入,保证主从数据一致,在开启主从复制。
取消
Mysql取消主从复制_Mr_buffoon的博客-CSDN博客
1 | # 从库 |
分库分表
问题分析
随着互联网及移动互联网的发展,应用系统的数据量也是成指数式增长,若采用单数据库进行数据存储,存在以下性能瓶颈:
- IO瓶颈:热点数据太多,数据库缓存不足,产生大量磁盘IO,效率较低。 请求数据太多,带宽不够,网络IO瓶颈。
- CPU瓶颈:排序、分组、连接查询、聚合统计等SQL会耗费大量的CPU资源,请求数太多,CPU出现瓶颈。
为了解决上述问题,我们需要对数据库进行分库分表处理。
分库分表的中心思想都是将数据分散存储,使得单一数据库/表的数据量变小来缓解单一数据库的性能问题,从而达到提升数据库性能的目的。
拆分策略
分库分表的形式,主要是两种:垂直拆分和水平拆分。而拆分的粒度,一般又分为分库和分表,所以组成的拆分策略最终如下:
垂直拆分
1、垂直分库
垂直分库:以表为依据,根据业务将不同表拆分到不同库中。
特点:
- 每个库的表结构都不一样。
- 每个库的数据也不一样。
- 所有库的并集是全量数据。
2、垂直分表
垂直分表:以字段为依据,根据字段属性将不同字段拆分到不同表中。
特点:
- 每个表的结构都不一样。
- 每个表的数据也不一样,一般通过一列(主键/外键)关联。
- 所有表的并集是全量数据
水平拆分
1、水平分库
水平分库:以字段为依据,按照一定策略,将一个库的数据拆分到多个库中。
特点:
- 每个库的表结构都一样。
- 每个库的数据都不一样。
- 所有库的并集是全量数据。
2、水平分表
水平分表:以字段为依据,按照一定策略,将一个表的数据拆分到多个表中。
特点:
- 每个表的表结构都一样。
- 每个表的数据都不一样。
- 所有表的并集是全量数据。
在业务系统中,为了缓解磁盘IO及CPU的性能瓶颈,到底是垂直拆分,还是水平拆分;具体是分库,还是分表,都需要根据具体的业务需求具体分析。
实现技术
shardingJDBC
:基于AOP原理,在应用程序中对本地执行的SQL进行拦截,解析、改写、路由处理。需要自行编码配置实现,只支持java语言,性能较高。
MyCat
:数据库分库分表中间件,不用调整代码即可实现分库分表,支持多种语言,性能不及前者
本次课程,我们选择了是MyCat数据库中间件,通过MyCat中间件来完成分库分表操作。
MyCat
MyCat概述
介绍
Mycat是开源的、活跃的、基于Java语言编写的MySQL数据库中间件。可以像使用mysql一样来使用mycat,对于开发人员来说根本感觉不到mycat的存在。
开发人员只需要连接MyCat即可,而具体底层用到几台数据库,每一台数据库服务器里面存储了什么数据,都无需关心。 具体的分库分表的策略,只需要在MyCat中配置即可。
优势:性能可靠稳定、强大的技术团队、体系完善、社区活跃
下载安装
Mycat是采用java语言开发的开源的数据库中间件,支持Windows和Linux运行环境,下面介绍MyCat的Linux中的环境搭建。我们需要在准备好的服务器中安装如下软件。
- MySQL
- JDK
- Mycat
服务器 | 安装软件 | 说明 |
---|---|---|
192.168.200.210 | JDK、Mycat | MyCat中间件服务器 |
192.168.200.210 | MySQL | 分片服务器 |
192.168.200.213 | MySQL | 分片服务器 |
192.168.200.214 | MySQL | 分片服务器 |
具体的安装步骤: 参考资料中提供的 MyCat安装 即可,里面有详细的安装及配置步骤。
目录介绍
- bin : 存放可执行文件,用于启动停止mycat
- conf:存放mycat的配置文件,如schema.xml,rule.xml,server.xml等
- lib:存放mycat的项目依赖包(jar)
- logs:存放mycat的日志文件
概念介绍
在MyCat的整体结构中,分为两个部分:上面的逻辑结构、下面的物理结构。
在MyCat的逻辑结构主要负责逻辑库、逻辑表、分片规则、分片节点等逻辑结构的处理,而具体的数据存储还是在物理结构,也就是数据库服务器中存储的。
在后面讲解MyCat入门以及MyCat分片时,还会讲到上面所提到的概念。
MyCat安装
JDK安装
JDK具体安装步骤如下:
1)上传安装包
使用FinalShell自带的上传工具将jdk的二进制发布包上传到Linux
由于上述在进行文件上传时,选择的上传目录为根目录 /,上传完毕后,我们执行指令 cd / 切换到根目录下,查看上传的安装包。
2)解压安装包
执行如下指令,将上传上来的压缩包进行解压,并通过-C参数指定解压文件存放目录为 /usr/local
。
1 | tar -zxvf jdk-8u171-linux-x64.tar.gz -C /usr/local |
3)配置环境变量
使用vim命令修改/etc/profile
文件,在文件末尾加入如下配置
1 | JAVA_HOME=/usr/local/jdk1.8.0_171 |
具体操作指令如下:
1 | 1). 编辑/etc/profile文件,进入命令模式 |
4)重新加载profile文件
为了使更改的配置立即生效,需要重新加载profile文件,执行命令:
1 | source /etc/profile |
5)检查安装是否成功
1 | java -version |
MyCat安装
1)上传Mycat压缩包到服务器
Mycat-server-1.6.7.3-release-20210913163959-linux.tar.gz
2)解压MyCat的压缩包
1 | tar -zxvf Mycat-server-1.6.7.3-release-20210913163959-linux.tar.gz -C /usr/local/ |
3)开放端口或关闭防火墙
1 | firewall-cmd --permanent --add-port=8066/tcp # 数据访问端口 |
MyCat入门
需求
由于 tb_order 表中数据量很大,磁盘IO及容量都到达了瓶颈,现在需要对 tb_order 表进行数据分片,分为三个数据节点,每一个节点主机位于不同的服务器上, 具体的结构,参考下图:
环境准备
准备3台服务器:
- 192.168.200.210:MyCat中间件服务器,同时也是第一个分片服务器。
- 192.168.200.213:第二个分片服务器。
- 192.168.200.214:第三个分片服务器。
并且在上述3台数据库中创建数据库 db01 。
配置
1)schema.xml
在schema.xml中配置逻辑库、逻辑表、数据节点、节点主机等相关信息。具体的配置如下:
1 |
|
2)server.xml
需要在server.xml中配置用户名、密码,以及用户的访问权限信息,具体的配置如下:
1 | <user name="root" defaultAccount="true"> |
上述的配置表示,定义了两个用户 root 和 user ,这两个用户都可以访问 DB01 这个逻辑库,访问密码都是123456,但是root用户访问DB01逻辑库,既可以读,又可以写,但是 user用户访问DB01逻辑库是只读的。
启动
配置完毕后,先启动涉及到的3台分片服务器,然后启动MyCat服务器。切换到Mycat的安装目录,执行如下指令,启动Mycat:
1 | 启动 |
Mycat启动之后,占用端口号 8066。
启动完毕之后,可以查看logs目录下的启动日志,查看Mycat是否启动完成。
测试
1)连接MyCat
通过如下指令,就可以连接并登陆MyCat。
1 | mysql -h 192.168.200.210 -P 8066 -uroot -p123456 |
我们看到我们是通过MySQL的指令来连接的MyCat,因为MyCat在底层实际上是模拟了MySQL的协议。
2)数据测试
然后就可以在MyCat中来创建表,并往表结构中插入数据,查看数据在MySQL中的分布情况。
1 | CREATE TABLE TB_ORDER ( |
经过测试,我们发现,在往 TB_ORDER 表中插入数据时:
- 如果id的值在1-500w之间,数据将会存储在第一个分片数据库中。
- 如果id的值在500w-1000w之间,数据将会存储在第二个分片数据库中。
- 如果id的值在1000w-1500w之间,数据将会存储在第三个分片数据库中。
- 如果id的值超出1500w,在插入数据时,将会报错。
为什么会出现这种现象,数据到底落在哪一个分片服务器到底是如何决定的呢? 这是由逻辑表配置时的一个参数 rule 决定的,而这个参数配置的就是分片规则。
MyCat配置
schema.xml
schema.xml 作为MyCat中最重要的配置文件之一 , 涵盖了MyCat的逻辑库 、 逻辑表 、 分片规则、分片节点及数据源的配置。
主要包含以下三组标签:
- schema标签
- datanode标签
- datahost标签
1)schema标签
schema定义逻辑库
schema 标签用于定义 MyCat实例中的逻辑库 , 一个MyCat实例中, 可以有多个逻辑库 , 可以通过 schema 标签来划分不同的逻辑库。MyCat中的逻辑库的概念,等同于MySQL中的database概念, 需要操作某个逻辑库下的表时, 也需要切换逻辑库(use xxx)。
name
:指定自定义的逻辑库库名checkSQLschema
:在SQL语句操作时指定了数据库名称,执行时是否自动去除;true:自动去除,false:不自动去除sqlMaxLimit
:如果未指定limit进行查询,列表查询模式查询多少条记录
schema中table定义逻辑表
table 标签定义了MyCat中逻辑库schema下的逻辑表 , 所有需要拆分的表都需要在table标签中定义 。
name
:定义逻辑表表名,在该逻辑库下唯一dataNode
:定义逻辑表所属的dataNode,该属性需要与dataNode标签中name对应;多个dataNode逗号分隔rule
:分片规则的名字,分片规则名字是在rule.xml中定义的primaryKey
:逻辑表对应真实表的主键type
:逻辑表的类型,目前逻辑表只有全局表和普通表,如果未配置,就是普通表;全局表,配置为 global
2)datanode标签
name
:定义数据节点名称dataHost
:数据库实例主机名称,引用自 dataHost 标签中name属性database
:定义分片所属数据库
3)datahost标签
该标签在MyCat逻辑库中作为底层标签存在, 直接定义了具体的数据库实例、读写分离、心跳语句。
- name:唯一标识,供上层标签使用
- maxCon/minCon:最大连接数/最小连接数
- balance:负载均衡策略,取值 0,1,2,3
- writeType:写操作分发方式(0:写操作转发到第一个writeHost,第一个挂了,切换到第二个;1:写操作随机分发到配置的writeHost)
- dbDriver:数据库驱动,支持 native、jdbc
rule.xml
rule.xml中定义所有拆分表的规则, 在使用过程中可以灵活的使用分片算法, 或者对同一个分片算法使用不同的参数, 它让分片过程可配置化。主要包含两类标签:tableRule、Function。
server.xml
server.xml配置文件包含了MyCat的系统配置信息,主要有两个重要的标签:system、user。
1)system标签
主要配置MyCat中的系统配置信息,对应的系统配置项及其含义,如下:
属性 | 取值 | 含义 |
---|---|---|
charset | utf8 | 设置Mycat的字符集, 字符集需要与MySQL的字符集保持一致 |
nonePasswordLogin | 0,1 | 0为需要密码登陆、1为不需要密码登陆 ,默认为0,设置为1则需要指定默认账户 |
useHandshakeV10 | 0,1 | 使用该选项主要的目的是为了能够兼容高版本的jdbc驱动, 是否采用HandshakeV10Packet来与client进行通信, 1:是, 0:否 |
useSqlStat | 0,1 | 开启SQL实时统计, 1 为开启 , 0 为关闭 ; 开启之后, MyCat会自动统计SQL语句的执行情况 ; mysql -h 127.0.0.1 -P 9066 -u root -p 查看MyCat执行的SQL, 执行效率比较低的SQL , SQL的整体执行情况、读写比例等 ; show @@sql ; show @@sql.slow ; show @@sql.sum ; |
useGlobleTableCheck | 0,1 | 是否开启全局表的一致性检测。1为开启 ,0为关闭 。 |
sqlExecuteTimeout | 1000 | SQL语句执行的超时时间 , 单位为 s ; |
sequnceHandlerType | 0,1,2 | 用来指定Mycat全局序列类型,0 为本地文件,1 为数据库方式,2 为时间戳列方式,默认使用本地文件方式,文件方式主要用于测试 |
sequnceHandlerPattern | 正则表达式 | 必须带有MYCATSEQ或者 mycatseq进入序列匹配流程 注意MYCATSEQ_有空格的情况 |
subqueryRelationshipCheck | true,false | 子查询中存在关联查询的情况下,检查关联字段中是否有分片字段 .默认 false |
useCompression | 0,1 | 开启mysql压缩协议 , 0 : 关闭, 1 : 开启 |
fakeMySQLVersion | 5.5,5.6 | 设置模拟的MySQL版本号 |
defaultSqlParser | 由于MyCat的最初版本使用了FoundationDB的SQL解析器, 在MyCat1.3后增加了Druid解析器, 所以要设置defaultSqlParser属性来指定默认的解析器; 解析器有两个 : druidparser 和 fdbparser, 在MyCat1.4之后,默认是druidparser, fdbparser已经废除了 | |
processors | 1,2…. | 指定系统可用的线程数量, 默认值为CPU核心 x 每个核心运行线程数量; processors 会影响processorBufferPool, processorBufferLocalPercent, processorExecutor属性, 所有, 在性能调优时, 可以适当地修改processors值 |
processorBufferChunk | 指定每次分配Socket Direct Buffer默认值为4096字节, 也会影响BufferPool长度, 如果一次性获取字节过多而导致buffer不够用, 则会出现警告, 可以调大该值 | |
processorExecutor | 指定NIOProcessor上共享 businessExecutor固定线程池的大小; MyCat把异步任务交给 businessExecutor线程池中, 在新版本的MyCat中这个连接池使用频次不高, 可以适当地把该值调小 | |
packetHeaderSize | 指定MySQL协议中的报文头长度, 默认4个字节 | |
maxPacketSize | 指定MySQL协议可以携带的数据最大大小, 默认值为16M | |
idleTimeout | 30 | 指定连接的空闲时间的超时长度;如果超时,将关闭资源并回收, 默认30分钟 |
txIsolation | 1,2,3,4 | 初始化前端连接的事务隔离级别,默认为 REPEATED_READ , 对应数字为3 READ_UNCOMMITED=1; READ_COMMITTED=2; REPEATED_READ=3; SERIALIZABLE=4; |
sqlExecuteTimeout | 300 | 执行SQL的超时时间, 如果SQL语句执行超时,将关闭连接; 默认300秒; |
serverPort | 8066 | 定义MyCat的使用端口, 默认8066 |
managerPort | 9066 | 定义MyCat的管理端口, 默认9066 |
2)user标签
配置MyCat中的用户、访问密码,以及用户针对于逻辑库、逻辑表的权限信息,具体的权限描述方式及配置说明如下:
在测试权限操作时,我们只需要将 privileges 标签的注释放开。 在 privileges 下的schema标签中配置的dml属性配置的是逻辑库的权限。 在privileges的schema下的table标签的dml属性中配置逻辑表的权限。
MyCat分片
垂直拆分
场景
在业务系统中, 涉及以下表结构 ,但是由于用户与订单每天都会产生大量的数据, 单台服务器的数据存储及处理能力是有限的, 可以对数据库表进行拆分, 原有的数据库表如下。
现在考虑将其进行垂直分库操作,将商品相关的表拆分到一个数据库服务器,订单表拆分到一个数据库服务器,用户及省市区表拆分到一个服务器。最终结构如下:
配置
准备三台服务器,IP地址如图所示:
并且在192.168.200.210,192.168.200.213, 192.168.200.214上面创建数据库shopping。
1)schema.xml
1 | <schema name="SHOPPING" checkSQLschema="true" sqlMaxLimit="100"> |
2)server.xml
1 | <user name="root" defaultAccount="true"> |
测试
1)上传测试SQL脚本到服务器的/root目录
2)执行指令导入测试数据
重新启动MyCat后,在mycat的命令行中,通过source指令导入表结构,以及对应的数据,查看数据分布情况。
1 | source /root/shopping-table.sql |
将表结构及对应的测试数据导入之后,可以检查一下各个数据库服务器中的表结构分布情况。 检查是否和我们准备工作中规划的服务器一致。
3)查询用户的收件人及收件人地址信息(包含省、市、区)。
在MyCat的命令行中,当我们执行以下多表联查的SQL语句时,可以正常查询出数据。
1 | select ua.user_id, ua.contact, p.province, c.city, r.area, ua.address |
4)查询每一笔订单及订单的收件地址信息(包含省、市、区)。
1 | SELECT order_id, payment, receiver, province, city, area |
但是现在存在一个问题,订单相关的表结构是在 192.168.200.213 数据库服务器中,而省市区的数据库表是在 192.168.200.214 数据库服务器中。那么在MyCat中执行是否可以成功呢?
经过测试,我们看到,SQL语句执行报错。原因就是因为MyCat在执行该SQL语句时,需要往具体的数据库服务器中路由,而当前没有一个数据库服务器完全包含了订单以及省市区的表结构,造成SQL语句失败,报错。
对于上述的这种现象,我们如何来解决呢? 下面我们介绍的全局表,就可以轻松解决这个问题。
全局表
对于省、市、区/县表tb_areas_provinces , tb_areas_city , tb_areas_region,是属于数据字典表,在多个业务模块中都可能会遇到,可以将其设置为全局表,利于业务操作。
修改schema.xml中的逻辑表的配置,修改 tb_areas_provinces、tb_areas_city、tb_areas_region 三个逻辑表,增加 type 属性,配置为global,就代表该表是全局表,就会在所涉及到的dataNode中创建给表。对于当前配置来说,也就意味着所有的节点中都有该表了。
1 | <table name="tb_areas_provinces" dataNode="dn1,dn2,dn3" primaryKey="id" type="global"/> |
配置完毕后,重新启动MyCat。
1)删除原来每一个数据库服务器中的所有表结构
2)通过source指令,导入表及数据
1 | source /root/shopping-table.sql |
3)检查每一个数据库服务器中的表及数据分布,看到三个节点中都有这三张全局表
4)然后再次执行上面的多表联查的SQL语句
1 | SELECT order_id, payment, receiver, province, city, area |
是可以正常执行成功的。
5)当在MyCat中更新全局表的时候,我们可以看到,所有分片节点中的数据都发生了变化,每个节点的全局表数据时刻保持一致。
水平拆分
场景
在业务系统中, 有一张表(日志表), 业务系统每天都会产生大量的日志数据 , 单台服务器的数据存储及处理能力是有限的, 可以对数据库表进行拆分。
配置
准备三台服务器,IP地址如图所示:
并且在192.168.200.210,192.168.200.213, 192.168.200.214上面创建数据库itcast。
1)schema.xml
1 | <schema name="ITCAST" checkSQLschema="true" sqlMaxLimit="100"> |
tb_log表最终落在3个节点中,分别是 dn4、dn5、dn6 ,而具体的数据分别存储在 dhost1、dhost2、dhost3的itcast数据库中。
2)server.xml
配置root用户既可以访问 SHOPPING 逻辑库,又可以访问ITCAST逻辑库。
1 | <user name="root" defaultAccount="true"> |
测试
配置完毕后,重新启动MyCat,然后在mycat的命令行中,执行如下SQL创建表、并插入数据,查看数据分布情况。
1 | CREATE TABLE tb_log ( |
分片规则
范围分片
根据指定的字段及其配置的范围与数据节点的对应情况, 来决定该数据属于哪一个分片。
schema.xml逻辑表配置:
1 | <table name="TB_ORDER" dataNode="dn1,dn2,dn3" rule="auto-sharding-long" /> |
schema.xml数据节点配置:
1 | <dataNode name="dn1" dataHost="dhost1" database="db01" /> |
rule.xml分片规则配置:
1 | <tableRule name="auto-sharding-long"> |
分片规则配置属性含义:
属性 | 描述 |
---|---|
columns | 标识将要分片的表字段 |
algorithm | 指定分片函数与function的对应关系 |
class | 指定该分片算法对应的类 |
mapFile | 对应的外部配置文件 |
type | 默认值为0 ; 0 表示Integer , 1 表示String |
defaultNode | 默认节点 默认节点的所用:枚举分片时,如果碰到不识别的枚举值, 就让它路由到默认节点 ; 如果没有默认值,碰到不识别的则报错 |
在rule.xml中配置分片规则时,关联了一个映射配置文件 autopartition-long.txt
,该配置文件的配置如下:
1 | # range start-end ,data node index |
含义:0-500万之间的值,存储在0号数据节点(数据节点的索引从0开始) ; 500万-1000万之间的数据存储在1号数据节点 ; 1000万-1500万的数据节点存储在2号节点 ;
该分片规则,主要是针对于数字类型的字段适用。 在MyCat的入门程序中,我们使用的就是该分片规则。
取模分片
根据指定的字段值与节点数量进行求模运算,根据运算结果, 来决定该数据属于哪一个分片。
schema.xml逻辑表配置:
1 | <table name="tb_log" dataNode="dn4,dn5,dn6" primaryKey="id" rule="mod-long" /> |
schema.xml数据节点配置:
1 | <dataNode name="dn4" dataHost="dhost1" database="itcast" /> |
rule.xml分片规则配置:
1 | <tableRule name="mod-long"> |
分片规则属性说明如下:
属性 | 描述 |
---|---|
columns | 标识将要分片的表字段 |
algorithm | 指定分片函数与function的对应关系 |
class | 指定该分片算法对应的类 |
count | 数据节点的数量 |
该分片规则,主要是针对于数字类型的字段适用。 在前面水平拆分的演示中,我们选择的就是取模分片。
一致性hash分片
所谓一致性哈希,相同的哈希因子计算值总是被划分到相同的分区表中,不会因为分区节点的增加而改变原来数据的分区位置,有效的解决了分布式数据的拓容问题。
schema.xml中逻辑表配置:
1 | <!-- 一致性hash --> |
schema.xml中数据节点配置:
1 | <dataNode name="dn4" dataHost="dhost1" database="itcast" /> |
rule.xml中分片规则配置:
1 | <tableRule name="sharding-by-murmur"> |
分片规则属性含义:
属性 | 描述 |
---|---|
columns | 标识将要分片的表字段 |
algorithm | 指定分片函数与function的对应关系 |
class | 指定该分片算法对应的类 |
seed | 创建murmur_hash对象的种子,默认0 |
count | 要分片的数据库节点数量,必须指定,否则没法分片 |
virtualBucketTimes | 一个实际的数据库节点被映射为这么多虚拟节点,默认是160倍,也就是虚拟节点数是物理节点数的160倍;virtualBucketTimes*count就是虚拟结点数量 ; |
weightMapFile | 节点的权重,没有指定权重的节点默认是1。以properties文件的格式填写,以从0开始到count-1的整数值也就是节点索引为key, 以节点权重值为值。所有权重值必须是正整数,否则以1代替 |
bucketMapPath | 用于测试时观察各物理节点与虚拟节点的分布情况,如果指定了这个属性,会把虚拟节点的murmur hash值与物理节点的映射按行输出到这个文件,没有默认值,如果不指定,就不会输出任何东西 |
配置完毕后,重新启动MyCat,然后在mycat的命令行中,执行如下SQL创建表、并插入数据,查看数 据分布情况。
1 | create table tb_order( |
枚举分片
通过在配置文件中配置可能的枚举值, 指定数据分布到不同数据节点上, 本规则适用于按照省份、性别、状态拆分数据等业务。
schema.xml中逻辑表配置:
1 | <!-- 枚举 --> |
schema.xml中数据节点配置:
1 | <dataNode name="dn4" dataHost="dhost1" database="itcast" /> |
rule.xml中分片规则配置:
1 | <tableRule name="sharding-by-intfile"> |
partition-hash-int.txt
,内容如下 :
1 | 1=0 |
分片规则属性含义:
属性 | 描述 |
---|---|
columns | 标识将要分片的表字段 |
algorithm | 指定分片函数与function的对应关系 |
class | 指定该分片算法对应的类 |
mapFile | 对应的外部配置文件 |
type | 默认值为0 ; 0 表示Integer , 1 表示String |
defaultNode | 默认节点 ; 小于0 标识不设置默认节点 , 大于等于0代表设置默认节点 ; 默认节点的所用:枚举分片时,如果碰到不识别的枚举值, 就让它路由到默认节点 ; 如果没有默认值,碰到不识别的则报错 。 |
配置完毕后,重新启动MyCat,然后在mycat的命令行中,执行如下SQL创建表、并插入数据,查看数据分布情况。
1 | CREATE TABLE tb_user ( |
应用指定算法
运行阶段由应用自主决定路由到那个分片 , 直接根据字符子串(必须是数字)计算分片号。
schema.xml中逻辑表配置:
1 | <!-- 应用指定算法 --> |
schema.xml中数据节点配置:
1 | <dataNode name="dn4" dataHost="dhost1" database="itcast" /> |
rule.xml中分片规则配置:
1 | <tableRule name="sharding-by-substring"> |
分片规则属性含义:
属性 | 描述 |
---|---|
columns | 标识将要分片的表字段 |
algorithm | 指定分片函数与function的对应关系 |
class | 指定该分片算法对应的类 |
startIndex | 字符子串起始索引 |
size | 字符长度 |
partitionCount | 分区(分片)数量 |
defaultPartition | 默认分片(在分片数量定义时, 字符标示的分片编号不在分片数量内时, 使用默认分片) |
示例说明:
id=05-100000002 , 在此配置中代表根据id中从 startIndex=0,开始,截取siz=2位数字即05,05就是获取的分区,如果没找到对应的分片则默认分配到defaultPartition
配置完毕后,重新启动MyCat,然后在mycat的命令行中,执行如下SQL创建表、并插入数据,查看数据分布情况。
1 | CREATE TABLE tb_app ( |
固定分片hash
该算法类似于十进制的求模运算,但是为二进制的操作,例如,取 id 的二进制低 10 位 与 1111111111 进行位 & 运算,位与运算最小值为 0000000000,最大值为1111111111,转换为十进制,也就是位于0-1023之间。
- 如果是求模,连续的值,分别分配到各个不同的分片;但是此算法会将连续的值可能分配到相同的分片,降低事务处理的难度。
- 可以均匀分配,也可以非均匀分配。
- 分片字段必须为数字类型。
schema.xml中逻辑表配置:
1 | <!-- 固定分片hash算法 --> |
schema.xml中数据节点配置:
1 | <dataNode name="dn4" dataHost="dhost1" database="itcast" /> |
rule.xml中分片规则配置:
1 | <tableRule name="sharding-by-long-hash"> |
分片规则属性含义:
属性 | 描述 |
---|---|
columns | 标识将要分片的表字段名 |
algorithm | 指定分片函数与function的对应关系 |
class | 指定该分片算法对应的类 |
partitionCount | 分片个数列表 |
partitionLength | 分片范围列表 |
约束 :
1)分片长度 : 默认最大2^10 , 为 1024 ;
2)count, length的数组长度必须是一致的 ;
以上分为三个分区:0-255,256-511,512-1023
示例说明:
配置完毕后,重新启动MyCat,然后在mycat的命令行中,执行如下SQL创建表、并插入数据,查看数据分布情况。
1 | CREATE TABLE tb_longhash ( |
字符串hash解析
截取字符串中的指定位置的子字符串,进行hash算法,算出分片。
schema.xml中逻辑表配置:
1 | <!-- 字符串hash解析算法 --> |
schema.xml中数据节点配置:
1 | <dataNode name="dn4" dataHost="dhost1" database="itcast" /> |
rule.xml中分片规则配置:
1 | <tableRule name="sharding-by-stringhash"> |
分片规则属性含义:
属性 | 描述 |
---|---|
columns | 标识将要分片的表字段 |
algorithm | 指定分片函数与function的对应关系 |
class | 指定该分片算法对应的类 |
partitionLength | hash求模基数 ; length*count=1024 (出于性能考虑) |
partitionCount | 分区数 |
hashSlice | hash运算位 , 根据子字符串的hash运算 ; 0 代表 str.length(), -1 代表 str.length()-1 , 大于0只代表数字自身 ; 可以理解为substring(start,end),start为0则只表示0 |
示例说明:
配置完毕后,重新启动MyCat,然后在mycat的命令行中,执行如下SQL创建表、并插入数据,查看数据分布情况。
1 | create table tb_strhash( |
按天分片算法
按照日期及对应的时间周期来分片。
schema.xml中逻辑表配置:
1 | <!-- 按天分片 --> |
schema.xml中数据节点配置:
1 | <dataNode name="dn4" dataHost="dhost1" database="itcast" /> |
rule.xml中分片规则配置:
1 | <tableRule name="sharding-by-date"> |
分片规则属性含义:
属性 | 描述 |
---|---|
columns | 标识将要分片的表字段 |
algorithm | 指定分片函数与function的对应关系 |
class | 指定该分片算法对应的类 |
dateFormat | 日期格式 |
sBeginDate | 开始日期 |
sEndDate | 结束日期,如果配置了结束日期,则代码数据到达了这个日期的分片后,会重复从开始分片插入 |
sPartionDay | 分区天数,默认值 10 ,从开始日期算起,每个10天一个分区 |
配置完毕后,重新启动MyCat,然后在mycat的命令行中,执行如下SQL创建表、并插入数据,查看数据分布情况。
1 | create table tb_datepart( |
自然月分片
使用场景为按照月份来分片, 每个自然月为一个分片。
schema.xml中逻辑表配置:
1 | <!-- 按自然月分片 --> |
schema.xml中数据节点配置:
1 | <dataNode name="dn4" dataHost="dhost1" database="itcast" /> |
rule.xml中分片规则配置:
1 | <tableRule name="sharding-by-month"> |
分片规则属性含义:
属性 | 描述 |
---|---|
columns | 标识将要分片的表字段 |
algorithm | 指定分片函数与function的对应关系 |
class | 指定该分片算法对应的类 |
dateFormat | 日期格式 |
sBeginDate | 开始日期 |
sEndDate | 结束日期,如果配置了结束日期,则代码数据到达了这个日期的分片后,会重复 从开始分片插入 |
配置完毕后,重新启动MyCat,然后在mycat的命令行中,执行如下SQL创建表、并插入数据,查看数据分布情况。
1 | create table tb_monthpart( |
管理及监控
MyCat原理
在MyCat中,当执行一条SQL语句时,MyCat需要进行SQL解析、分片分析、路由分析、读写分离分析等操作,最终经过一系列的分析决定将当前的SQL语句到底路由到那几个(或哪一个)节点数据库,数据库将数据执行完毕后,如果有返回的结果,则将结果返回给MyCat,最终还需要在MyCat中进行结果合并、聚合处理、排序处理、分页处理等操作,最终再将结果返回给客户端。
而在MyCat的使用过程中,MyCat官方也提供了一个管理监控平台MyCat-Web(MyCat-eye)。Mycat-web 是 Mycat 可视化运维的管理和监控平台,弥补了 Mycat 在监控上的空白。帮 Mycat分担统计任务和配置管理任务。Mycat-web 引入了 ZooKeeper 作为配置中心,可以管理多个节点。Mycat-web 主要管理和监控 Mycat 的流量、连接、活动线程和内存等,具备 IP 白名单、邮件告警等模块,还可以统计 SQL 并分析慢 SQL 和高频 SQL 等。为优化 SQL 提供依据。
MyCat管理
Mycat默认开通2个端口,可以在server.xml中进行修改。
- 8066 数据访问端口,即进行 DML 和 DDL 操作。
- 9066 数据库管理端口,即 mycat 服务管理控制功能,用于管理mycat的整个集群状态
连接MyCat的管理控制台:
1 | mysql -h 192.168.200.210 -P 9066 -uroot -p123456 |
命令 | 含义 |
---|---|
show @@help | 查看Mycat管理工具帮助文档 |
show @@version | 查看Mycat的版本 |
reload @@config |
重新加载Mycat的配置文件 |
show @@datasource | 查看Mycat的数据源信息 |
show @@datanode | 查看MyCat现有的分片节点信息 |
show @@threadpool | 查看Mycat的线程池信息 |
show @@sql | 查看执行的SQL |
show @@sql.sum | 查看执行的SQL统计 |
MyCat-eye
Mycat-web(Mycat-eye)是对mycat-server提供监控服务,功能不局限于对mycat-server使用。他通过JDBC连接对Mycat、Mysql监控,监控远程服务器(目前仅限于linux系统)的cpu、内存、网络、磁盘。
Mycat-eye运行过程中需要依赖zookeeper,因此需要先安装zookeeper。
安装Zookeeper
A. 上传安装包 zookeeper-3.4.6.tar.gz
B. 解压 tar -zxvf zookeeper-3.4.6.tar.gz -C /usr/local/
C. 创建数据存放目录
1 | cd /usr/local/zookeeper-3.4.6/ |
D. 修改配置文件名称并配置
1 | cd conf |
E. 配置数据存放目录 dataDir=/usr/local/zookeeper-3.4.6/data
F. 启动Zookeeper
1 | bin/zkServer.sh start |
安装Mycat-web
A. 上传安装包 Mycat-web.tar.gz
B. 解压 tar -zxvf Mycat-web.tar.gz -C /usr/local/
C. 目录介绍
etc ——> jetty配置文件
lib ——> 依赖jar包
mycat-web ——> mycat-web项目
readme.txt
start.jar ——> 启动jar
start.sh ——> linux启动脚本
D. 启动 sh start.sh
E. 访问 http://192.168.200.210:8082/mycat
备注:
如果Zookeeper与Mycat-web不在同一台服务器上 , 需要设置Zookeeper的地址 ; 在/usr/local/mycat-web/mycat-web/WEB-INF/classes/mycat.properties文件中配置 :
如果防火墙是开启的,则要开放8082端口
1
2 firewall-cmd --permanent --add-port=8082/tcp
firewall-cmd --reload
配置
1). 开启MyCat的实时统计功能(server.xml)
1 | <property name="useSqlStat">1</property> <!-- 1为开启实时统计、0为关闭 --> |
2). 在Mycat监控界面配置服务地址
测试
配置好了之后,我们可以通过MyCat执行一系列的增删改查的测试,然后过一段时间之后,打开mycat-eye的管理界面,查看mycat-eye监控到的数据信息。
A. 性能监控
B. 物理节点
C. SQL统计
D. SQL表分析
E. SQL监控
F. 高频SQL
读写分离
读写分离,简单地说是把对数据库的读和写操作分开,以对应不同的数据库服务器。主数据库提供写操作,从数据库提供读操作,这样能有效地减轻单台数据库的压力。
通过MyCat即可轻易实现上述功能,不仅可以支持MySQL,也可以支持Oracle和SQL Server。
一主一从
MySQL的主从复制,是基于二进制日志(binlog)实现的。
环境准备
主机 | 角色 | 用户名 | 密码 |
---|---|---|---|
192.168.200.211 | master | root | 1234 |
192.168.200.212 | slave | root | 1234 |
备注:主从复制的搭建,可以参考前面课程中 主从复制 章节讲解的步骤操作。
一主一从读写分离
MyCat控制后台数据库的读写分离和负载均衡由schema.xml文件datahost标签的balance属性控制。
schema.xml
1 | <!-- 配置逻辑库 --> |
上述配置的具体关联对应情况如下:
writeHost代表的是写操作对应的数据库,readHost代表的是读操作对应的数据库。 所以我们要想实现读写分离,就得配置writeHost关联的是主库,readHost关联的是从库。
而仅仅配置好了writeHost以及readHost还不能完成读写分离,还需要配置一个非常重要的负责均衡的参数 balance,取值有4种,具体含义如下:
0
: 不开启读写分离机制 , 所有读操作都发送到当前可用的writeHost上1
: 全部的readHost 与 备用的writeHost 都参与select 语句的负载均衡(主要针对于双主双从模式)2
: 所有的读写操作都随机在writeHost , readHost上分发3
: 所有的读请求随机分发到writeHost对应的readHost上执行, writeHost不负担读压力
所以,在一主一从模式的读写分离中,balance配置1或3都是可以完成读写分离的。
server.xml
配置root用户可以访问SHOPPING、ITCAST 以及 ITCAST_RW逻辑库。
1 | <user name="root" defaultAccount="true"> |
测试
配置完毕MyCat后,重新启动MyCat。
1 | bin/mycat stop |
然后观察,在执行增删改操作时,对应的主库及从库的数据变化。 在执行查询操作时,检查主库及从库对应的数据变化。
在测试中,我们可以发现当主节点Master宕机之后,业务系统就只能够读,而不能写入数据了。
那如何解决这个问题呢?这个时候我们就得通过另外一种主从复制结构来解决了,也就是我们接下来讲解的双主双从。
双主双从
一个主机 Master1 用于处理所有写请求,它的从机 Slave1 和另一台主机 Master2 还有它的从机 Slave2 负责所有读请求。当 Master1 主机宕机后,Master2 主机负责写请求,Master1 、Master2 互为备机。架构图如下:
环境准备
我们需要准备5台服务器,具体的服务器及软件安装情况如下:
编号 | IP | 预装软件 | 角色 |
---|---|---|---|
1 | 192.168.200.210 | MyCat、MySQL | MyCat中间件服务器 |
2 | 192.168.200.211 | MySQL | M1 |
3 | 192.168.200.212 | MySQL | S1 |
4 | 192.168.200.213 | MySQL | M2 |
5 | 192.168.200.214 | MySQL | S2 |
1 | # 关闭以上所有服务器的防火墙 |
搭建
1)主库配置:Master1(192.168.200.211) 和 Master2(192.168.200.213)
A. 修改配置文件 /etc/my.cnf
1 | # mysql 服务ID,保证整个集群环境中唯一,取值范围:1 – 2^32-1,默认为1 |
B. 重启MySQL服务器
1 | systemctl restart mysqld |
C. 创建账户并授权
1 | # 创建itcast用户,并设置密码,该用户可在任意主机连接该MySQL服务 |
D. 通过指令,查看两台主库的二进制日志坐标
1 | show master status; |
M1和M2的配置过程一样,M2的A步的server-id=3
2)从库配置:Slave1(192.168.200.212) 和 Slave2(192.168.200.214)
A. 修改配置文件 /etc/my.cnf
1 | # mysql 服务ID,保证整个集群环境中唯一,取值范围:1 – 232-1,默认为1 |
B. 重新启动MySQL服务器
1 | systemctl restart mysqld |
S1和S2的配置过程一样,S2的A步的server-id=4
3)从库关联主库
slave1对应的是master1,slave2对应的是master2
A. 在 slave1(192.168.200.212)上执行
1 | CHANGE MASTER TO MASTER_HOST='192.168.200.211', MASTER_USER='itcast', MASTER_PASSWORD='Root@123456', MASTER_LOG_FILE='binlog.000002', MASTER_LOG_POS=663; |
B. 在 slave2(192.168.200.214)上执行
1 | CHANGE MASTER TO MASTER_HOST='192.168.200.213', MASTER_USER='itcast', MASTER_PASSWORD='Root@123456', MASTER_LOG_FILE='binlog.000002', MASTER_LOG_POS=663; |
C. 启动两台从库主从复制,查看从库状态
1 | start slave; |
4)主库相互复制
Master2 复制 Master1,Master1 复制 Master2。
A. 在 Master1(192.168.200.211)上执行
1 | CHANGE MASTER TO MASTER_HOST='192.168.200.213', MASTER_USER='itcast', MASTER_PASSWORD='Root@123456', MASTER_LOG_FILE='binlog.000002', MASTER_LOG_POS=663; |
B. 在 Master2(192.168.200.213)上执行
1 | CHANGE MASTER TO MASTER_HOST='192.168.200.211', MASTER_USER='itcast', MASTER_PASSWORD='Root@123456', MASTER_LOG_FILE='binlog.000002', MASTER_LOG_POS=663; |
C. 启动两台从库主从复制,查看从库状态
1 | start slave; |
测试
分别在两台主库Master1、Master2上执行DDL、DML语句,查看涉及到的数据库服务器的数据同步情况
1 | create database db01; |
- 在Master1中执行DML、DDL操作,看看数据是否可以同步到另外的三台数据库中。
- 在Master2中执行DML、DDL操作,看看数据是否可以同步到另外的三台数据库中。
双主双从读写分离
MyCat控制后台数据库的读写分离和负载均衡由schema.xml文件datahost标签的balance属性控制,通过writeType及switchType来完成失败自动切换的。
schema.xml
1 | <!-- 配置逻辑库 --> |
具体的对应情况如下:
属性说明:
balance=”1”
代表全部的 readHost 与 stand by writeHost 参与 select 语句的负载均衡,简单的说,当双主双从模式(M1->S1,M2->S2,并且 M1 与 M2 互为主备),正常情况下,M2,S1,S2 都参与 select 语句的负载均衡 ;
writeType
0 : 写操作都转发到第1台writeHost, writeHost1挂了, 会切换到writeHost2上;
1 : 所有的写操作都随机地发送到配置的writeHost上 ;
switchType
-1 : 不自动切换
1 : 自动切换
server.xml
配置root用户也可以访问到逻辑库 ITCAST_RW2。
1 | <user name="root" defaultAccount="true"> |
测试
登录MyCat,测试查询及更新操作,判定是否能够进行读写分离,以及读写分离的策略是否正确。
当主库挂掉一个之后,是否能够自动切换。