Springboot + Mysql8实现读写分离

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在实际的生产环境中，为了确保数据库的稳定性，我们一般会给数据库配置双机热备机制，这样在master数据库崩溃后，slave数据库可以立即切换成主数据库，通过主从复制的方式将数据从主库同步至从库，在业务代码中编写代码实现读写分离（让主数据库处理 事务性增、改、删操作，而从数据库处理查询操作）来提升数据库的并发负载能力。

image.png

下面我们使用最新版本的Mysql数据库（8.0.16）结合SpringBoot实现这一完整步骤（一主一从）。

安装配置mysql

  • 从https://dev.mysql.com/downloads/mysql/页面下载mysql安装包，我这里下载的是mysql8.0.16 Linux-Generic.

  • 准备两台虚拟机用作安装mysql，并将下载后的文件mysql-8.0.16-linux-glibc2.12-x86_64.tar.xz上传至服务器/app/mysql

    • 192.168.249.131 CENTOS7 主
    • 192.168.249.129 CENTOS7 从

  • 查看防火墙状态，如果启动需要先关闭防火墙

    service firewalld status  ## 查看防火墙状态
service firewalld stop   ## 关闭防火墙

  • 使用如下命令将xz文件解压成tar文件
    xz -d mysql-8.0.16-linux-glibc2.12-x86_64.tar.xz

  • 解压安装包
    tar -xvf mysql-8.0.16-linux-gl-ibc2.12-x86_64.tar

  • 在/app/mysql下建立data文件夹，用于存放数据

  • 创建mysql用户组和mysql用户

    groupadd mysql                                  ## 创建用户组
useradd -g mysql -d /app/mysql mysql    ## 在用户组下创建mysql用户并授权相关目录
groupdel mysql                                  ## 删除用户组名（若报已存在相关用户组）
userdel mysql                                   ## 删除用户（若报已存在相关用户）

  • 初始化安装mysql数据库
    ./mysql-8.0.16-linux-glibc2.12-x86_64/bin/mysqld --user=mysql --basedir=/app/mysql --datadir=/app/mysql/data --initialize

2019-07-01T02:05:52.681626Z 0 [Warning] [MY-011070] [Server] 'Disabling symbolic links using --skip-symbolic-links (or equivalent) is the default. Consider not using this option as it' is deprecated and will be removed in a future release.
2019-07-01T02:05:52.681694Z 0 [System] [MY-013169] [Server] /app/mysql/mysql-8.0.16-linux-glibc2.12-x86_64/bin/mysqld (mysqld 8.0.16) initializing of server in progress as process 1479
2019-07-01T02:05:52.681726Z 0 [ERROR] [MY-010338] [Server] Can't find error-message file '/app/mysql/share/errmsg.sys'. Check error-message file location and 'lc-messages-dir' configuration directive.
2019-07-01T02:05:55.713747Z 5 [Note] [MY-010454] [Server] A temporary password is generated for root@localhost: xa6(H>rK/r<E
2019-07-01T02:05:57.303240Z 0 [System] [MY-013170] [Server] /app/mysql/mysql-8.0.16-linux-glibc2.12-x86_64/bin/mysqld (mysqld 8.0.16) initializing of server has completed

注意，此时mysql会生成一个默认的临时密码，如上图所示，需要先保存下来然后修改

  • 建立mysql服务并增加执行权限
    cp mysql-8.0.16-linux-glibc2.12-x86_64/support-files/mysql.server /etc/init.d/mysqld

  • 修改mysql配置文件 vi /etc/my.cnf 增加如下配置

    [mysqld]
port=3306
basedir=/app/mysql/mysql-8.0.16-linux-glibc2.12-x86_64
datadir=/app/mysql/data
socket=/tmp/mysql.sock
symbolic-links=0

[mysqld_safe]
log-error=/app/mysql/data/log/error.log
pid-file=/app/mysql/data/mysql.pid
user=mysql
tmpdir=/tmp
character_set_server=utf8
default-storage-engine=INNODB
init_connect='SET NAMES utf8'

!includedir /etc/my.cnf.d

  • 如果报日志权限相关错误，请先建立对应日志文件，并给mysql用户授权*
    chown -R mysql:mysql /app/mysql/data/log/error.log

  • 启动mysql服务
    service mysqld start

  • 建立mysql客户端软连接
    ln -s /app/mysql/mysql-8.0.16-linux-glibc2.12-x86_64/bin/mysql /usr/local/bin/mysql

  • 登录mysql修改密码

    mysql -uroot -p密码       ## 登录 
ALTER USER 'root'@'localhost' IDENTIFIED WITH mysql_native_password BY '000000';

  • 设置远程登录

    use mysql;
update user set host='%' where user='root' limit 1;
flush privileges;

配置mysql主从同步（binlog）

复制原理

  • Master将数据改变记录到二进制日志(binary log)中，也就是配置文件log-bin指定的文件，这些记录叫做二进制日志事件(binary log events)
  • Slave通过I/O线程读取Master中的binary log events并写入到它的中继日志(relay log)
  • Slave重做中继日志中的事件，把中继日志中的事件信息一条一条的在本地执行一次，完成数据在本地的存储，从而实现将改变反映到它自己的数据(数据重放)

复制要求

  • 主从服务器操作系统版本和位数一致
  • Master和Slave数据库的版本要一致
  • Master和Slave数据库中的数据要一致
  • Master开启二进制日志，Master和Slave的server_id在局域网内必须唯一

配置步骤

主数据库（192.168.249.131）

  • 创建同步用户并授权

    CREATE USER 'slave'@'192.168.249.129' IDENTIFIED WITH 'mysql_native_password' BY '000000';
GRANT REPLICATION SLAVE, REPLICATION CLIENT ON *.* TO 'slave'@'192.168.249.129';
FLUSH PRIVILEGES;

  • 注意这里创建用户时需要选用mysql_native_password加密方式插件，否则默认会使用caching_sha2_password加密方式，这样在同步的时候需要使用SSL的身份进行验证，为了方便简单，我们直接采用mysql_native_password方式*

  • 修改配置/etc/my.cnf，新增如下配置，开启binlog,并重启mysql服务

    [mysqld]
# 开启二进制日志功能
log-bin=mysql-bin
# 设置server_id，,注意在网段内要唯一
server-id=131
#(可选配置）要同步的数据库名，要同步多个数据库，就多加几个replicate-db-db=数据库名
binlog-do-db=mydb
#（可选配置）要忽略的数据库
binlog-ignore-db=mysql

  • 查看主服务器状态
    show master status
    image.png

注意看里面的参数，特别前面两个File和Position，在从服务器（Slave）配置主从关系会有用到的。

从数据库（192.168.249.129）

  • 修改/etc/my.cnf，新增如下配置,并重启服务
    [mysqld]
server-id=129
log-bin=mysql-bin
replicate-do-db=mydb
replicate-ignore-db=mysql
  • 在slave中设置master信息，指定同步位置
    stop slave;
change master to master_host='192.168.249.131',master_user='slave',master_password='000000',master_log_file='mysql-bin.000001',master_log_pos=155;
start slave;
    参数说明：
    master_host=’192.168.249.131’ ## Master的IP地址
    master_user=’slave’ ## 用于同步数据的用户（在Master中授权的用户）
    master_password=’000000’ ## 同步数据用户的密码
    master_port=3306 ## Master数据库服务的端口
    masterlogfile=’mysql-bin.000001’ ##指定Slave从哪个日志文件开始读复制数据（Master上执行命令的结果的File字段）
    masterlogpos=155 ## 从哪个POSITION号开始读（Master上执行命令的结果的Position字段）
    masterconnectretry=30 ##当重新建立主从连接时，如果连接建立失败，间隔多久后重试。单位为秒，默认设置为60秒，同步延迟调优参数。
  • 查看从服务器状态
    show slave status\G;
    image.png

至此数据库层面主从配置完成。

SpringBoot中配置主从读写分离

在主从模式下请遵守如下规则：
主数据库 只执行 INSERT,UPDATE,DELETE 操作
从数据库 只执行SELECT操作

我们这里使用开源项目[dynamic-datasource-spring-boot-starter]（https://gitee.com/baomidou/dynamic-datasource-spring-boot-starter/wikis/）作为读写分离的工具包

使用方法

  1. 在mydb主数据库中建立一个简单数据表user，建好后从数据库会自动同步

    DROP TABLE IF EXISTS `user`;
CREATE TABLE `user` (
  `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `account` varchar(255) COLLATE utf8mb4_unicode_ci DEFAULT NULL,
  `name` varchar(255) COLLATE utf8mb4_unicode_ci DEFAULT NULL,
  `position` varchar(255) COLLATE utf8mb4_unicode_ci DEFAULT NULL,
  PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=5 DEFAULT CHARSET=utf8mb4 COLLATE=utf8mb4_unicode_ci;

  2. 引入相关依赖

    <dependencies>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter</artifactId>
        </dependency>

        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
        </dependency>

        <dependency>
            <groupId>org.mybatis.spring.boot</groupId>
            <artifactId>mybatis-spring-boot-starter</artifactId>
            <version>2.0.1</version>
        </dependency>

        <dependency>
            <groupId>com.baomidou</groupId>
            <artifactId>dynamic-datasource-spring-boot-starter</artifactId>
            <version>2.5.5</version>
        </dependency>

        <dependency>
            <groupId>mysql</groupId>
            <artifactId>mysql-connector-java</artifactId>
            <version>8.0.15</version>
        </dependency>

        <dependency>
            <groupId>org.projectlombok</groupId>
            <artifactId>lombok</artifactId>
            <optional>true</optional>
        </dependency>

        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId>
            <scope>test</scope>
        </dependency>

    </dependencies>

  3. 配置数据源

    spring:
  datasource:
    dynamic:
      primary: master #设置默认的数据源或者数据源组,默认值即为master
      strict: false #设置严格模式,默认false不启动. 启动后再为匹配到指定数据源时候回抛出异常,不启动会使用默认数据源.
      datasource:
        master:
          type: com.zaxxer.hikari.HikariDataSource
          url: jdbc:mysql://192.168.249.131:3306/mydb?characterEncoding=utf8&zeroDateTimeBehavior=convertToNull&useSSL=false
          username: root
          password: '000000'
          driver-class-name: com.mysql.cj.jdbc.Driver
        slave_1:
          type: com.zaxxer.hikari.HikariDataSource
          url: jdbc:mysql://192.168.249.129:3306/mydb?characterEncoding=utf8&zeroDateTimeBehavior=convertToNull&useSSL=false
          username: root
          password: '000000'
          driver-class-name: com.mysql.cj.jdbc.Driver

  4. 在启动类入口加入mybatis扫描包

    @SpringBootApplication@MapperScan("com.jianzh5.dynamic.mapper")
public class DynamicDatsourceBootstrap {    
    public static void main(String[] args) {        
        SpringApplication.run(DynamicDatsourceBootstrap.class, args);
    }
}

  5. 建立实体类User

    @Data
public class User {
    private int id;
    private String account;
    private String name;
    private String position;
}

  6. 建立mapper接口文件，新增两个方法addUser(User user),getById(int id)

    public interface UserDao {
    @Insert("INSERT INTO user(account, name, position) VALUES(#{account}, #{name}, #{position})")
    @Options(useGeneratedKeys = true,keyProperty = "id")
    int addUser(User user);

    @Select("SELECT * FROM user WHERE id = #{id}")
    User getById(int id);
}

  7. 建立Service相关实现

    public interface UserService {
    int addUser(User user);

    User getById(int id);
}

@Service
public class UserServiceImpl implements UserService {
    @Resource
    private UserDao userDao;

    @Override
    public int addUser(User user) {
        return userDao.addUser(user);
    }


    @DS("slave")
    @Override
    public User getById(int id) {
        return userDao.getById(id);
    }
}

    由于在数据源中配置了primary: master,默认操作都会从主库执行，使用注解@DS切换数据源，此注解也可直接用于类文件上，同时存在方法注解优先于类上注解。

  8. 编写单元测试进行测试

    public class UserServiceTest extends DynamicDatsourceBootstrapTests {
    @Autowired
    private UserService userService;

    @Test
    public void testAddUser(){
        User user = new User();
        user.setName("李四");
        user.setAccount("sili");
        user.setPosition("JAVA开发工程师");
        int i = userService.addUser(user);
        System.out.println(user);
    }


    @Test
    public void testGetById(){
       int id = 4;
       User user = userService.getById(id);
        Assert.assertEquals("sanzhang",user.getAccount());
    }

}

  9. 通过观察执行日志，发现读写数据库会根据@DS注解进行切换，至此Springboot集成数据库主从读写分离完成。

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