MySQL主从复制与读写分离

一、MySQL主从复制（Replication）

1. 核心原理

• 主库（Master）：处理写操作，并将数据变更记录到二进制日志（Binary Log, binlog）。

• 从库（Slave）：通过IO线程从主库拉取binlog，保存为中继日志（Relay Log），再由SQL线程重放日志，实现数据同步。

• 复制模式：

  • 异步复制（默认）：主库不等待从库确认，性能高，但存在数据丢失风险。

  • 半同步复制：主库至少等待一个从库接收binlog后才提交事务，平衡性能与安全性。

  • 全同步复制：需所有从库确认，延迟高，较少使用。

2. 配置步骤

1. 主库配置：

   # my.cnf
   server-id=1
   log-bin=mysql-bin
   

   CREATE USER 'repl'@'%' IDENTIFIED BY 'password';
   GRANT REPLICATION SLAVE ON *.* TO 'repl'@'%';
   FLUSH PRIVILEGES;
   SHOW MASTER STATUS; -- 记录File和Position

2. 从库配置：

   # my.cnf
   server-id=2
   relay-log=mysql-relay
   

   CHANGE MASTER TO
     MASTER_HOST='master_ip',
     MASTER_USER='repl',
     MASTER_PASSWORD='password',
     MASTER_LOG_FILE='mysql-bin.000001',
     MASTER_LOG_POS=154;
   START SLAVE;
   SHOW SLAVE STATUS\G; -- 检查Slave_IO_Running和Slave_SQL_Running

3. 监控与维护

• 主库状态：SHOW MASTER STATUS;

• 从库状态：SHOW SLAVE STATUS\G（关注Seconds_Behind_Master判断延迟）。

• 故障处理：通过STOP SLAVE;和SET GLOBAL SQL_SLAVE_SKIP_COUNTER=1;跳过错误。

二、读写分离（Read/Write Splitting）

1. 实现方式

• 应用层逻辑：在代码中区分读写操作，连接不同数据源（如Spring配置多数据源）。

• 中间件代理：

  • ProxySQL：灵活的路由规则，支持负载均衡和故障转移。

  • MySQL Router：官方轻量级中间件，自动路由读/写请求。

  • MaxScale：MariaDB开发的数据库代理，支持复杂查询路由。

2. 负载均衡策略

• 轮询（Round Robin）：均匀分配读请求。

• 权重分配：根据从库配置分配不同权重。

• 动态路由：基于从库负载或延迟动态调整。

3. 一致性保障

• 强制读主库：对实时性要求高的读操作直连主库。

• 半同步复制：减少数据延迟风险。

• GTID（全局事务标识）：确保事务在集群中唯一，简化故障恢复。

三、优势与挑战

优势

• 性能提升：读操作分散到多个从库，缓解主库压力。

• 高可用性：主库故障时可快速切换从库（需配合MHA、Orchestrator等工具）。

• 数据备份：从库作为实时备份，避免数据丢失。

挑战

• 复制延迟：异步复制可能导致从库数据滞后，需监控Seconds_Behind_Master。

• 主库单点故障：需通过集群方案（如InnoDB Cluster）或VIP转移解决。

• 复杂查询路由：某些中间件可能无法处理跨库事务或复杂SQL。

四、实际应用建议

1. 场景适配：读多写少（如电商、内容平台）收益最大，写密集场景需谨慎。

2. 监控工具：使用Percona Monitoring、Prometheus + Grafana监控复制状态。

3. 自动化运维：结合Ansible、Kubernetes实现自动化部署与故障恢复。

4. 混合架构：结合分库分表（如ShardingSphere）应对海量数据。