深入解析MySQL(9)——主从复制架构详解

Ne0inhk

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深入解析MySQL(9)——主从复制架构详解
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🔥我的主页：九转苍翎⭐️个人专栏：《Java SE 》《Java集合框架系统精讲》《MySQL高手之路：从基础到高阶 》《计算机网络 》《Java工程师核心能力体系构建》天行健，君子以自强不息。

MySQL版本：8.0.44
Linux操作系统版本：Ubuntu 24.04 LTS

1.MySQL集群

1.1 单机模式

在单一服务器上安装和运行MySQL数据库，多个应用程序都访问同一台数据库服务器

优点：

  • 简单易用：部署和维护成本低，无需配置复杂的集群管理工具或分布式协议
  • 低成本：无需额外购买多台服务器或负载均衡设备，硬件和运维成本较低

缺点：

  • 单点故障风险：所有数据和服务依赖单一节点，一旦服务器硬件故障或网络问题，整个系统将不可用
  • 读写压力集中：所有读写请求集中在单台服务器，可能成为性能瓶颈，尤其在数据量或并发量大的场景下

1.2 集群模式

通过多台服务器协同工作来提高数据库性能、可用性和可扩展性

优点：

  • 负载均衡：读操作可分散到多个从节点，降低主节点压力
  • 数据冗余：数据在多个节点同步存储，避免单点故障导致数据丢失
  • 扩展性：水平扩展能力强，可通过增加节点提升处理能力

缺点：

  • 数据同步延迟：异步复制可能导致从节点数据滞后，尤其在网络波动或高负载时
  • 资源消耗：多节点需额外硬件资源
  • 配置复杂度高：集群部署需调整多项参数，维护成本较高

1.3 主从结构

1.3.1 角色

主服务器(Master)：主要负责写操作和简单查询操作
从服务器(Slave)：主要负责复杂查询操作和备份

1.3.2 原理

  • 主库的Binlog Dump Thread：当从库连接主库时，主库创建一个Binlog Dump Thread，负责将二进制日志内容发送给从库
  • 从库的I/O Thread：接收主库的二进制日志事件并写入从库的中继日志(Relay Log)

从库的SQL Thread：读取中继日志(Relay Log)中的事件并执行，实现数据同步

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  1. Slave连接master，读取master的版本和时钟信息，并在master中注册自己
  2. Master根据Slave的连接数为每个连接创建Binlog Dump Thread
  3. Master节点在进行insert、update、delete操作时，把相应操作按执行顺序写入Binary Log
  4. 当Master节点的Binary Log发生变化时，Binlog Dump Thread通知所有Slave节点，并把Binary Log的增量内容以event的方式推送给Slave的I/O Thread
  5. Slave的I/O Thread把接收到的内容写入Relay Log
  6. Slave的SQL Thread读取Relay Log的内容
  7. Slave的SQL Thread解析日志并转为SQL进行回放操作，把数据写入Databases

1.4 高性能架构

  • 读写分离：将读操作和写操作分发到不同的数据库节点，提升系统整体性能。写操作集中在主库(Master)，读操作分散到从库(Slave)
  • 数据库分片：将数据水平拆分到多个独立数据库实例(database)，解决单库数据量过大导致的性能瓶颈

2.Ubuntu系统安装Docker

2.1 添加Docker官方密钥

添加Docker官方GPG密钥是为了验证从Docker仓库下载的软件包的真实性和完整性

  • 验证软件源的真实性
    • 确保你下载的Docker软件包确实来自官方
    • 防止中间人攻击或恶意镜像站提供被篡改的软件包
  • 确保软件包完整性
    • 用GPG密钥验证软件包的数字签名
    • 确认软件在传输过程中没有被修改
aptinstall apt-transport-https ca-certificates curl software-propertiescommon -ycurl-fsSL https://download.docker.com/linux/ubuntu/gpg |sudo apt-key add - # 1. 下载Docker官方的公钥# 2. 存储在系统的密钥环中# 3. APT在安装时会用这个密钥验证软件包签名

2.2 添加阿里云Docker APT源

Docker官方服务器位于国外，国内访问速度慢。阿里云在国内，下载速度通常能大幅提升

add-apt-repository "deb [arch=amd64] https://mirrors.aliyun.com/dockerce/linux/ubuntu $(lsb_release -cs) stable"

可能出现的错误信息：

W: GPG error: https://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/ubuntu noble InRelease: The following signatures couldn't be verified because the public key is not available: NO_PUBKEY 7EA0A9C3F273FCD8

简单来说，这个错误的意思是：“阿里云给了我Docker的软件列表，并且说这是用7EA0A9C3F273FCD8这个钥匙签名的，但是我的钥匙串里没有这把钥匙，所以我无法确认这是不是真的Docker官方列表。”
解决方法： 把Docker官方的公钥添加到你的系统中

apt-key adv --keyserver keyserver.ubuntu.com --recv-keys 7EA0A9C3F273FCD8

2.3 安装Docker

#更新APT包索引apt update #安装Dockeraptinstall docker-ce docker-ce-cli containerd.io -y

2.4 查看结果

# 查看状态 systemctl status docker
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# 查看版本docker version
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2.5 设置配置

# 设置开机自启动 root@VM-0-7-ubuntu:~# systemctl enable docker# 查看是否开机启动 root@VM-0-7-ubuntu:~# systemctl list-unit-files|grep docker.service docker.service enabled enabled 
# 停止防火墙 root@VM-0-7-ubuntu:~# systemctl stop ufw# 查看防火墙 root@VM-0-7-ubuntu:~# systemctl status ufw
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# 禁用防火墙开机自启动 systemctl disable ufw

2.6 修改镜像源

vim /etc/docker/daemon.json 
{"registry-mirrors":["https://docker.m.daocloud.io","https://dockerhub.timeweb.cloud","https://huecker.io"]}

3.主从复制

3.1 一主一从

⼀台主服务器主要负责读写操作，⼀台从服务器主要负责读操作或备份(本文演示该模式，但在实际开发中不常用)

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3.2 一主多从

  • ⼀台主服务器负责写操作，多台从服务器负责读操作和备份。从节点从主节点同步数据
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  • ⼀台主服务器负责写操作，多台从服务器负责读操作和备份。其中⼀个从节点从主节点同步数据，并为其他从节点提供数据同步服务，这样可以降低主节点数据同步的压力
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3.3 多主多从

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3.4 主库配置

docker run \-d\-p53306:3306 \-v /org/mysql/master/conf:/etc/mysql/conf.d \-v /org/mysql/master/mysql:/var/lib/mysql \-eMYSQL_ROOT_PASSWORD=123456\--name org-mysql-master \ mysql:8.0.44
  • docker run
    • 作用：创建并启动一个新的容器
    • docker create：只创建不启动
    • docker start：启动已存在的容器
    • docker run = create + start
  • -d
    • 作用：在后台运行容器（守护进程模式）
  • -p 53306:3306
    • 格式：-p 宿主机端口:容器端口
    • 作用：端口映射
  • -v /org/mysql/master/conf:/etc/mysql/conf.d
  • -e MYSQL_ROOT_PASSWORD=123456
    • 格式：-e 环境变量名=值
    • 作用： 设置容器内的环境变量
  • –name org-mysql-master
    • 作用：给容器命名
  • mysql:8.0.44(指定版本)

作用：数据卷挂载 - 数据库数据，容器删除后数据不会丢失

宿主机：/org/mysql/master/mysql ↓ 挂载(双向同步) 容器内：/var/lib/mysql 
# 在配置文件中添加如下配置 root@VM-0-7-ubuntu:~# vim /org/mysql/master/conf/my.cnf
# MySQL服务器节点 [mysqld] # server-id随便设置，保证不重复即可 server-id=11253306 log-bin=binlog binlog_format=ROW binlog_expire_logs_seconds=864000 sync-binlog=1 #指定需要复制的数据库，默认全部 # binlog-do-db=db_name #设置不需要复制的数据库 # binlog-ignore-db=db_name1 # binlog-ignore-db=db_name2 
# 重启容器，使配置⽣效 root@VM-0-7-ubuntu:~# docker restart org-mysql-master# 进入容器 root@VM-0-7-ubuntu:~# docker exec -it org-mysql-master env LANG=C.UTF-8 /bin/bash bash-5.1# mysql -uroot -p
mysql>set password ='123456';# 查看配置是否⽣效 mysql>select @@server_id;+-------------+| @@server_id|+-------------+|13803306|+-------------+-- 为从服务器创建访问账号并设置密码，⽤于从服务器登录主服务器 mysql>createuser'org_slave'@'%' identified with mysql_native_password by'123456';-- 为用户赋予复制权限 mysql>grantreplication slave on*.*to'org_slave'@'%';-- 刷新权限 mysql> flush privileges;-- 查看master状态，记录File和Position的值，-- 之后要在从服务器中配置中⽤到这两个值，表⽰从哪个⽇志⽂件中的哪个位置开始同步数据 mysql>show master status;+---------------+----------+--------------+------------------+-------------------+|File| Position | Binlog_Do_DB | Binlog_Ignore_DB | Executed_Gtid_Set |+---------------+----------+--------------+------------------+-------------------+| binlog.000004|157||||+---------------+----------+--------------+------------------+-------------------+

3.5 从库配置

docker run \-d\-p53307:3306 \-v /org/mysql/slave1/conf:/etc/mysql/conf.d \-v /org/mysql/slave1/mysql:/var/lib/mysql \-eMYSQL_ROOT_PASSWORD=123456\--name org-mysql-slave1 \ mysql:8.0.44 
# 在配置文件中添加如下配置 root@VM-0-7-ubuntu:~# vim /org/mysql/slave1/conf/my.cnf
[mysqld] # server-id随便设置，保证不重复即可 server-id=11253307 log-bin=binlog binlog_format=ROW binlog_expire_logs_seconds=864000 sync-binlog=1 ########################### 从服务器配置 ################################## #中继日志基本名 relay-log=relay-bin #服务器启动时不启动复制，通过手动启动 skip-replica-start=ON # 链式日志同步，如上图“一主多从”模式的第二种模式 # log-replica-updates=ON # 禁用二进制日志 # skip-log-bin ########################################################################### #指定需要复制的数据库，默认全部 # binlog-do-db=db_name #设置不需要复制的数据库 # binlog-ignore-db=db_name1 # binlog-ignore-db=db_name2 
# 重启容器，使配置⽣效 root@VM-0-7-ubuntu:~# docker restart org-mysql-slave1# 进入容器 root@VM-0-7-ubuntu:~# docker exec -it org-mysql-slave1 env LANG=C.UTF-8 /bin/bash bash-5.1# mysql -uroot -p
mysql>set password ='123456';# 查看配置是否⽣效 mysql>select @@server_id;+-------------+| @@server_id|+-------------+|13803307|+-------------+ mysql> change master to master_host ='81.69.218.112', master_port =53306, master_user ='org_slave', master_password ='123456', master_log_file ='binlog.000004', master_log_pos =157;

3.6 启动主从复制

# 在从服务器中启动复制 mysql>start replica;# 查看从服务器状态 mysql>show replica status\G;
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4.下节预告

深入解析MySQL(10)——基于ShardingSphere的高性能架构详解

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