Mycat - 实现数据库的读写分离与高可用

前言

　　开心一刻

　　　　上语文课，不小心睡着了，坐在边上的同桌突然叫醒了我，并小声说道：“读课文第三段”。我立马起身大声读了起来。正在黑板写字的老师吓了一跳，老师郁闷的看着我，问道：“同学有什么问题吗？”，我貌似知道了什么，蛋定的说了一句：“这段写的真好！我给大伙念念！”，老师还较真了：“你说说看，好在哪里？”，顿时我就无语了，脸黑着望向了同桌了，心想着：“这是个畜生啊！”

　　路漫漫其修远兮，吾将上下而求索！

　　github：https://github.com/youzhibing

　　码云(gitee)：https://gitee.com/youzhibing

前情回顾

　　mysql5.7.18的安装与主从复制中讲到了基于mysql5.7.18的主从复制结构的搭建，比较简单，只要细心点，很容易搭建成功。

　　spring集成mybatis实现mysql读写分离从代码层面实现了读写分离（实现方式：注解+aop），需要配置两个数据源：masterDataSource、slaveDataSource，分别针对主从数据库，另外还需要在代码层面明确指定用哪个数据源。会增大代码量（虽然只是增加一个注解），并且耦合在代码中不利于拓展与后续维护，一旦进行修改就需要重新编译打包，最严重的是如果数据库宕机了，应用就会抛异常，完全不能正常服务了。那么有没有其他层面的更优方案呢？肯定是有的，我们可以从数据库的层面来实现读写分离，应用代码不感知连接的是什么数据库，按平时单库的方式处理即可，具体实现我们往下看。

mysql主从实现

　　Mycat不负责任何的数据同步问题，mysql的主从复制还得从mysql层面来实现；如果没有实现mysql的主从复制，后文就都成了。

　　mysql的主从复制是实现读写分离的基础，具体的搭建过程请参考：mysql5.7.18的安装与主从复制，本文就不展示详细的搭建过程了。我的mysql主从信息如下

　　　　master:192.168.1.210；slave:192.168.1.211；需要复制的数据库：mycat_db

Mycat搭建

　　Mycat是什么？是数据库中间件，介于数据库与应用之间，进行数据处理与交互的中间件服务，可以简单的理解成数据库代理，我们的应用只需要与数据库中间件交互，而无需关注复杂的数据库部署。

　　如上图所示，数据被分到多个分片数据库后，应用如果需要读取数据，就需要处理多个数据源的数据。如果没有数据库中间件，那么应用将直接面对分片集群，数据源切换、事务处理、数据聚合都需要在应用层直接处理，原本该是专注于业务的应用，将会花大量的工作来处理分片后的问题，最重要的是每个应用处理将是完全的重复造轮子。所以有了数据库中间件，应用只需要关注业务处理，大量的通用的数据聚合、事务、数据源切换都由数据库中间件来处理。更多Mycat信息，请查阅《Mycat权威指南》。

　　192.168.1.212上搭建Mycat

　　　　JDK的安装

　　　　　　Mycat依赖jdk，我们需要先安装jdk，必须是JDK7或更高版本；具体安装过程就不做展示了，大家可参考：virtualBox安装centos，并搭建tomcat。

　　　　Mycat安装

　　　　　　安装包：Mycat-server-1.6.6.1-release-20181031195535-linux.tar，在/opt目录下

　　　　　　　　[root@centos212 opt]# cp Mycat-server-1.6.6.1-release-20181031195535-linux.tar.gz -C /usr/local
　　　　　　　　[root@centos212 local]# useradd mycat
　　　　　　　　[root@centos212 local]# chown -R mycat:mycat /usr/local/mycat
　　　　　　　　[root@centos212 local]# passwd mycat　　

　　　　　　修改mycat内存配置
　　　　　　　　我的linux虚拟机配置的内存大小是1GB，大家需要根据自己的实际情况进行配置

　　　　　　　　[root@centos212 local]# vi mycat/conf/wrapper.conf

wrapper.java.additional.10=-Xmx4G    (大约在36行)

wrapper.java.additional.11=-Xms1G

改成

wrapper.java.additional.10=-Xmx1G

wrapper.java.additional.11=-Xms256M

　　　　　　配置hostname（若已配置则忽略）　　　　　　　

　　　　　　　　[root@centos212 local]# vi /etc/sysconfig/network
　　　　　　　　　　追加一行：HOSTNAME=你的主机名(xxxx)，我的主机名是centos212
　　　　　　　　[root@centos212 local]# vi /etc/hosts
　　　　　　　　　　在127.0.0.1和::1末尾追加你的主机名(xxxx),如下图所示，

　　　　　　将MyCat配置到环境变量中

　　　　　　　　[root@centos212 local]# vi /etc/profile

　　　　　　　　增加如下内容　　　　　　　　　

　　　　　　　　　　MYCAT_HOME=/usr/local/mycat
　　　　　　　　　　PATH=$MYCAT_HOME/bin:$PATH

　　　　　　　　保存后退出，执行source命令使配置生效

　　　　　　　　　　[root@centos212 local]# source /etc/profile

　　　　　　配置mycat

　　　　　　　　server.xml和rule.xml先不修改，用默认的即可；只需要简单配置下schema.xml

<?xml version="1.0"?>

<!DOCTYPE mycat:schema SYSTEM "schema.dtd">

<mycat:schema xmlns:mycat="http://io.mycat/">

    <schema name="TESTDB" checkSQLschema="false" sqlMaxLimit="100" dataNode="dn1">

    </schema>

    <!-- <dataNode name="dn1$0-743" dataHost="localhost1" database="db$0-743"

        /> -->

    <dataNode name="dn1" dataHost="localhost1" database="test_db" />

    <dataHost name="localhost1" maxCon="1000" minCon="10" balance="0"

              writeType="0" dbType="mysql" dbDriver="native" switchType="1"  slaveThreshold="100">

        <heartbeat>select user()</heartbeat>

        <writeHost host="hostM1" url="192.168.1.210:3306" user="root" password="123456" />

    </dataHost>

</mycat:schema>

　　　　　　　　默认有两个账号可以连接mycat的TESTDB，root:123456和user:user（在server.xml中），user账号只有只读权限。

　　　　　　启动mycat

　　　　　　　　[root@centos212 local]# mycat start

　　搭建结果展示

　　　　可以看到，通过mycat我们成功往192.168.1.210的test_db库中创建了一张tbl_user表。

mysql读写分离、高可用实现

　　本文不涉及复杂的数据库部署，只是简单的mysql主从部署（单主单从），Mycat实现mysql的读写分离与高可用；mysql主从复制已经搭建好，Mycat也已经搭建好，剩下的就是配置Mycat，将Mycat与我们的mysql整合起来，结构图如下

　　如图所示，writeHost表示主节点，readHost表示从节点，Mycat内部定期对一个dataHost里所有的writeHost与readHost节点发起心跳检测（writeHost与readHost都可以配置多个，至于数据同步的问题则需要我们从mysql层面实现了，Mycat并不提供数据同步的支持，本文只讲mysql一主一从），正常情况下，Mycat会将第一个writeHost作为写节点，所有的DML SQL会发送给此节点，若Mycat开启了读写分离，则Select SQL会根据读写分离策略发往readHost(+writeHost)执行。当一个dataHost里面配置了多个writeHost时，如果第一个writeHost宕机，则Mycat会在默认的3次心跳检查失败后，自动切换到下一个可用的writeHost，以此类推。

　　这存在一个问题，就是当宕机的writeHost恢复后，怎么重新加入Mycat，要不要恢复为原来的写节点？最佳建议方式是：保持现有状态不变，改旗易帜，恢复后的mysql节点作为从节点，跟随新的主节点，重新配置主从同步，原来跟随该节点做同步的从节点也同样换帅，重新配置同步源，这些节点的数据手工完成同步后，再加入Mycat里。

　　配置Mycat，实现mysql读写分离与高可用

　　　　此种需求下，Mycat的配置非常简单，不用针对每个表进行配置，只需要在schema.xml中的元素上增加dataNode="defaultDN"属性，并配置此dataNode对应的真实物理数据库的database，然后dataHost开启读写分离功能即可。具体配置如下，server.xml和rule.xml先不修改，用默认的即可；只需要简单配置下schema.xml

<?xml version="1.0"?>

<!DOCTYPE mycat:schema SYSTEM "schema.dtd">

<mycat:schema xmlns:mycat="http://io.mycat/">

    <schema name="TESTDB" checkSQLschema="false" sqlMaxLimit="100" dataNode="dn1">

    </schema>

    <!-- <dataNode name="dn1$0-743" dataHost="localhost1" database="db$0-743"

        /> -->

    <dataNode name="dn1" dataHost="localhost1" database="mycat_db" />

    <dataHost name="localhost1" maxCon="1000" minCon="10" balance="1"

              writeType="0" dbType="mysql" dbDriver="native" switchType="1"  slaveThreshold="100">

        <heartbeat>select user()</heartbeat>

        <writeHost host="hostM1" url="192.168.1.210:3306" user="root" password="123456">

            <readHost host="hostS1" url="192.168.1.211:3306" user="root" password="123456" />    <!-- 读写分离; 写走hostM1,读走hostS1; hostM1宕机了, hostS1也不可用 -->

        </writeHost>

        <writeHost host="hostM2" url="192.168.1.211:3306" user="root" password="123456" /> <!-- 高可用,hostM1宕机了, hostM2顶上 -->

    </dataHost>

</mycat:schema>

　　　　重启mycat：[root@centos212 logs]# mycat restart，mycat数据库TESTDB内容如下

　　测试结果展示

　　　　读写分离

　　　　　　一般情况，查询会走slave节点，其他走master节点，对master节点数据库的增、删、改操作最终会同步到slave节点，但这个同步所需要的时间不好掌握（网络延时等因素），如果延时太长，我们新增一条数据后立即去查询，很有可能会查询不到刚新增的的数据；如果对数据的实时性要求比较高的查询，我们可以强制查询走master节点，如下所示

　　　　　　　　强制走master：/*!mycat:db_type=master*/ select * from tbl_user；强制走slave：/*!mycat:db_type=slave*/ select * from tbl_user

　　　　　　另外我们可以配置mycat，根据主从延时时长来决定查询走master还是slave，具体配置可查阅《Mycat权威指南》。

　　　　　　读写分离示例如下：

　　　　　　可以看到，一般查询走的是slave；增、删、改走master，然后同步到slave；我们也可以强制走master，还是slave。示例中我手动的将slave中的王五改成了王五_1，是为了更好的展示查询请求是走的master还是slave，真实情况是不会出现这种情况的。

　　　　高可用

　　　　　　我们手动停掉master上的mysql服务，看看mycat能不能自动的切换到下一个writeHost，示例如下

　　　　　　mycat将master从hostM1切换到hostM2需要一定的时间，切换过程中如果强制从master操作，会抛出连接异常（java.net.ConnectException: 拒绝连接），这是属于正常情况。当切换完成之后，就可以正常操作mycat了，而我们的操作方式无需做任何改变（应用无需做任何变化，仍按之前的方式访问mycat即可）。

　　　　　　宕机的master节点修复后，如何重新加入mycat，这个问题在前面已经讲过，该节点及其readHost节点全部以slave的形式加入到其他writeHost的readHost中，修改schema.xml，而不要去修改dnindex.properties，另外还得从mysql层面修改同步源。

总结

　　1、数据的同步在mysql层面实现的，mycat不负责任何的数据库同步；

　　2、mycat的搭建比较简单，但也有一些注意点：依赖JDK以及其版本，hostname配置等等。期间如果遇到什么问题，尽量百度，就不要google了，Mycat是中国制造，百度搜索的资料更全；

　　3、数据库的读写分离是mycat最常用的场景之一，配置比较简单，细心一点，实现起来应该不难；

　　4、读写分离往往还伴随着高可用，同样mycat也支持mysql的高可用，能够自动的进行master的切换；

　　5、关于mycat自身的高可用与负载均衡，请上飞机：Mycat - 高可用与负载均衡实现，满满的干货！；

参考

　　《Mycat实战指南》