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高性能数据库架构：掌握主从复制技术

时间：2024-08-01 23:24:44浏览次数：17  
标签：主库 主从复制 架构 -- 数据库 MASTER MySQL 从库

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一、数据库主从复制的概念

数据库主从复制是一种常用的技术，用于提高数据库系统的可用性、性能和可靠性。通过将数据从主数据库（master）复制到从数据库（slave），可以实现数据的备份、负载均衡和高可用性。以下是对数据库主从复制的详细解释及其在MySQL中的具体实现步骤和示例。

1. 主从复制的基本原理

主从复制是指将一个数据库实例作为主库，将其数据实时地复制到一个或多个从库中。主库负责处理所有的写操作（如插入、更新、删除），而从库通常只处理读操作。通过主从复制，应用可以将读请求分布到多个从库上，从而提高系统的读性能。

2. 主从复制的类型

  • 异步复制（Asynchronous Replication）：主库在执行完写操作后即返回，不等待从库完成复制。这种方式具有较低的延迟，但可能导致主从数据不一致。
  • 半同步复制（Semi-Synchronous Replication）：主库在写操作完成后，会等待至少一个从库确认数据已被接收。这种方式保证了一定程度的数据一致性。
  • 同步复制（Synchronous Replication）：主库在写操作完成后，必须等待所有从库都确认接收到数据才会返回。这种方式确保了主从数据的一致性，但会增加操作延迟。

3. 主从复制的优点

  • 数据备份：从库可以作为主库的实时备份，一旦主库发生故障，从库可以快速切换为主库。
  • 负载均衡：通过将读操作分配给从库，可以减少主库的负载，提高系统的整体性能。
  • 高可用性：主从复制提高了系统的容错能力，使得系统在单点故障时仍能保持服务可用。

二、MySQL主从复制的实现

以下是MySQL数据库中实现主从复制的详细步骤，基于CentOS系统进行演示。

1. 环境准备

假设我们有两台服务器：

  • 主库（Master）：

    • IP地址：192.168.1.10
    • MySQL版本：5.7或更高

  • 从库（Slave）：

    • IP地址：192.168.1.20
    • MySQL版本：5.7或更高

确保两台服务器上的MySQL版本兼容，并且从库可以通过网络访问主库。

2. 主库配置

在主库上进行以下配置：

2.1 修改MySQL配置文件

编辑MySQL的配置文件/etc/my.cnf，添加以下内容：

[mysqld]
# 开启二进制日志
log-bin=mysql-bin
# 设置服务器ID，确保在主从环境中唯一
server-id=1
# 配置用于复制的数据库（可选）
binlog-do-db=your_database_name
# 排除不需要复制的数据库（可选）
# binlog-ignore-db=example_db
2.2 创建复制用户

在MySQL中创建一个用于复制的用户，并赋予REPLICATION SLAVE权限：

-- 登录MySQL
mysql -u root -p

-- 创建复制用户
CREATE USER 'replicator'@'%' IDENTIFIED BY 'your_password';
GRANT REPLICATION SLAVE ON *.* TO 'replicator'@'%';
FLUSH PRIVILEGES;
2.3 锁定主库

为了获取当前的二进制日志文件名和位置，需要锁定主库以确保数据一致性：

-- 锁定数据库
FLUSH TABLES WITH READ LOCK;

-- 获取二进制日志状态
SHOW MASTER STATUS;

记下输出中的File和Position信息，例如：

+------------------+----------+--------------+------------------+
| File             | Position | Binlog_Do_DB | Binlog_Ignore_DB |
+------------------+----------+--------------+------------------+
| mysql-bin.000001 |      154 |              |                  |
+------------------+----------+--------------+------------------+
2.4 备份主库

锁定数据库后，立即进行数据库备份。可以使用mysqldump进行备份：

mysqldump -u root -p --all-databases --master-data > master_backup.sql

完成备份后，解除锁定：

-- 解除锁定
UNLOCK TABLES;

3. 从库配置

在从库上进行以下配置：

3.1 修改MySQL配置文件

编辑MySQL的配置文件/etc/my.cnf，添加以下内容：

[mysqld]
# 设置服务器ID，确保在主从环境中唯一
server-id=2
# 关闭二进制日志（从库通常不需要开启，除非从库也作为其他从库的主库）
# log-bin=mysql-bin
# 配置从库不需要同步的数据库（可选）
# replicate-ignore-db=example_db
3.2 导入主库备份

将主库备份文件master_backup.sql复制到从库，导入到MySQL中：

mysql -u root -p < master_backup.sql
3.3 配置复制参数

在从库中执行以下SQL语句，设置主库信息：

-- 登录MySQL
mysql -u root -p

-- 配置主库信息
CHANGE MASTER TO
MASTER_HOST='192.168.1.10',
MASTER_USER='replicator',
MASTER_PASSWORD='your_password',
MASTER_LOG_FILE='mysql-bin.000001',  -- 上述获取的二进制日志文件名
MASTER_LOG_POS=154;                  -- 上述获取的二进制日志位置
3.4 启动从库复制

启动从库复制线程，并检查复制状态：

-- 启动从库
START SLAVE;

-- 检查从库状态
SHOW SLAVE STATUS\G

在输出中，确保Slave_IO_Running和Slave_SQL_Running均为Yes，表示复制正常运行。

4. 验证主从复制

在主库中执行一些数据操作，然后在从库中验证数据是否同步：

在主库中执行操作
USE your_database_name;

-- 插入数据
INSERT INTO your_table (column1, column2) VALUES ('value1', 'value2');

-- 更新数据
UPDATE your_table SET column1 = 'new_value' WHERE column2 = 'value2';

-- 删除数据
DELETE FROM your_table WHERE column1 = 'new_value';
在从库中验证
USE your_database_name;

-- 查询数据
SELECT * FROM your_table;

如果从库中的数据与主库一致，说明主从复制成功。

三、完整主从复制示例

示例1：MySQL主从复制

假设我们有一个数据库shop，其中包含一个商品表products。我们将在两台服务器上实现主从复制。

环境准备

  • 主库（Master）：

    • IP地址：192.168.1.10
    • 数据库名：shop

  • 从库（Slave）：

    • IP地址：192.168.1.20

主库配置

  1. 修改配置文件

    编辑/etc/my.cnf，添加：

    [mysqld]
log-bin=mysql-bin
server-id=1

  2. 创建复制用户

    mysql -u root -p

CREATE USER 'replicator'@'%' IDENTIFIED BY 'password';
GRANT REPLICATION SLAVE ON *.* TO 'replicator'@'%';
FLUSH PRIVILEGES;

  3. 锁定主库并获取日志位置

    FLUSH TABLES WITH READ LOCK;
SHOW MASTER STATUS;

    输出示例：

    +------------------+----------+
| File             | Position |
+------------------+----------+
| mysql-bin.000002 |      120 |
+------------------+----------+

  4. 备份数据库

    mysqldump -u root -p --all-databases --master-data > master_backup.sql

  5. 解除锁定

    UNLOCK TABLES;

从库配置

  1. 修改配置文件

    编辑/etc/my.cnf，添加：

    [mysqld]
server-id=2

  2. 导入主库备份

    mysql -u root -p < master_backup.sql

  3. 配置复制参数

    mysql -u root -p

CHANGE MASTER TO
MASTER_HOST='192.168.1.10',
MASTER_USER='replicator',


MASTER_PASSWORD='password',
MASTER_LOG_FILE='mysql-bin.000002',
MASTER_LOG_POS=120;

  4. 启动从库

    START SLAVE;

  5. 检查状态

    SHOW SLAVE STATUS\G

    确保Slave_IO_Running和Slave_SQL_Running均为Yes。

验证主从复制

在主库中执行以下操作：

USE shop;

INSERT INTO products (name, price) VALUES ('Laptop', 999.99);

在从库中查询：

USE shop;

SELECT * FROM products;

如果从库中能看到插入的数据，说明主从复制成功。

示例2：MariaDB主从复制

MariaDB的主从复制配置类似于MySQL。假设我们在两个MariaDB服务器上实现主从复制。

环境准备

  • 主库（Master）：

    • IP地址：192.168.1.30
    • 数据库名：inventory

  • 从库（Slave）：

    • IP地址：192.168.1.40

主库配置

  1. 修改配置文件

    编辑/etc/my.cnf.d/server.cnf，添加：

    [mysqld]
log-bin=mariadb-bin
server-id=1

  2. 创建复制用户

    mysql -u root -p

CREATE USER 'replicator'@'%' IDENTIFIED BY 'password';
GRANT REPLICATION SLAVE ON *.* TO 'replicator'@'%';
FLUSH PRIVILEGES;

  3. 锁定主库并获取日志位置

    FLUSH TABLES WITH READ LOCK;
SHOW MASTER STATUS;

    输出示例：

    +-------------------+----------+
| File              | Position |
+-------------------+----------+
| mariadb-bin.00001 |      345 |
+-------------------+----------+

  4. 备份数据库

    mysqldump -u root -p --all-databases --master-data > master_backup.sql

  5. 解除锁定

    UNLOCK TABLES;

从库配置

  1. 修改配置文件

    编辑/etc/my.cnf.d/server.cnf，添加：

    [mysqld]
server-id=2

  2. 导入主库备份

    mysql -u root -p < master_backup.sql

  3. 配置复制参数

    mysql -u root -p

CHANGE MASTER TO
MASTER_HOST='192.168.1.30',
MASTER_USER='replicator',
MASTER_PASSWORD='password',
MASTER_LOG_FILE='mariadb-bin.00001',
MASTER_LOG_POS=345;

  4. 启动从库

    START SLAVE;

  5. 检查状态

    SHOW SLAVE STATUS\G

    确保Slave_IO_Running和Slave_SQL_Running均为Yes。

验证主从复制

在主库中执行以下操作：

USE inventory;

INSERT INTO items (item_name, quantity) VALUES ('Monitor', 50);

在从库中查询：

USE inventory;

SELECT * FROM items;

如果从库中能看到插入的数据，说明主从复制成功。

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标签：主库,主从复制,架构,--,数据库,MASTER,MySQL,从库
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