MySQL5.7主从原理、配置及测试讲义

本文主要给大家介绍MySQL 5.7 主从原理、配置及测试讲义，希望可以给大家补充和更新些知识，如有其它问题需要了解的可以持续在创新互联行业资讯里面关注我的更新文章的。

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首先要准备两台云服务器，一台主服务器(Master)，另一台从服务器(Slave)，然后要保证Master与Slave的版本要相同且Master不能高于Slave的版本，一般稳健的做法都是使其版本相同，因为MySQL不同版本之间的binlog(二进制日志)格式可能会不一样，最后会导致同步出现异常。

一、环境：

软件环境

系统：CentOS 6. 或 7.
MySQL版本：5.7

主机设置：

二、Mysql主从基本原理

Mysql的主从同步就是当master（主库）发生数据变化的时候，会实时同步到slave（从库）。
主从复制可以水平扩展数据库的负载能力，容错，高可用，数据备份。
不管是delete、update、insert，还是创建函数、存储过程，都是在master上，当master有操作的时候，slace会快速的接受到这些操作，从而做同步。

主要的实现原理

• 在master机器上，主从同步时间会被写道特殊的log文件中（binary-log）；
• 在slave机器上，slave读取主从同步事件，并根据读取的事件变化，在slave库上做相应的更改。

详细的主从同步主要有三种形式：statement、row、mixed

• statement：会将对数据库操作的sql语句写道binlog中
• row：会将每一条数据的变化写道binlog中。
• mixed：statement与row的混合。Mysql决定什么时候写statement格式的，什么时候写row格式的binlog。

在master机器上的操作：

当master上的数据发生变化的时候，该事件变化会按照顺序写入binlog中。当slave链接到master的时候，master机器会为slave开启binlog dunp线程。当master的binlog发生变化的时候，binlog dump线程会通知slave，并将相应的binlog内容发送给slave。

在slave机器上操作：

当主从同步开启的时候，slave上会创建两个线程：I\O线程。该线程连接到master机器，master机器上的binlog dump 线程会将binlog的内容发送给该I\O线程。该I/O线程接收到binlog内容后，再将内容写入到本地的relay log；sql线程。该线程读取到I/O线程写入的ralay log。并且根据relay log。并且根据relay log 的内容对slave数据库做相应的操作。

三、主从配置

1、master配置文件设置

一般mysql配置文件在/etc/my.cnf

(如果找不到的话也有可能在这些目录下：/etc/mysql/my.cnf，/usr/local/mysql/etc/my.cnf，~/.my.cnf)

[root@MySQL-001 ~]# vim /etc/my.cnf
[mysqld]
basedir=/usr/local/mysql
datadir=/data/mysqldata
socket=/tmp/mysql.sock
user=mysql
port=3306

# master的配置
server-id=1             # 服务器id (设置唯一标识)
binlog-do-db=employees  # 要给从机同步的库
binlog-ignore-db=mysql  # 不给从机同步的库(多个写多行)
binlog-ignore-db=information_schema
binlog-ignore-db=performance_schema
binlog-ignore-db=sys
log-bin=mysql-bin           # 打开日志(主机需要打开)，可以指定绝对路径；
expire_logs_days=90     # 自动清理 90 天前的log文件,可根据需要修改

重启数据库使配置生效：

CentOS 6.*：

[root@MySQL-001 ~]# service mysqld restart 
[root@MySQL-001 ~]# service mysqld status
 SUCCESS! MySQL running (15607)

CentOS 7.*：

 [root@MySQL-001 ~]# systemctl restart  mysqld.service
 [root@MySQL-001 ~]# systemctl status mysqld.service
    mysqld.service - MySQL Server
 Loaded: loaded (/usr/lib/systemd/system/mysqld.service; enabled)
 Active: active (running) since 四 2018-05-17 11:42:02 CST; 2h 5min ago
   Docs: man:mysqld(8)
      http://dev.mysql.com/doc/refman/en/using-systemd.html
     Main PID: 29959 (mysqld)
 CGroup: /system.slice/mysqld.service
     └─29959 /opt/mysql/bin/mysqld --defaults-file=/etc/my.cnf

    5月 17 11:42:02 tcloud-118 systemd[1]: Started MySQL Server.

测试log_bin是否成功开启

[root@MySQL-001 ~]# mysql -uroot -p
mysql> show variables like '%log_bin%';
+---------------------------------+---------------------------------+
| Variable_name                   | Value                           |
+---------------------------------+---------------------------------+
| log_bin                         | ON                              |
| log_bin_basename                | /opt/mysql/logs/mysql-bin       |
| log_bin_index                   | /opt/mysql/logs/mysql-bin.index |
| log_bin_trust_function_creators | ON                              |
| log_bin_use_v1_row_events       | OFF                             |
| sql_log_bin                     | ON                              |
+---------------------------------+---------------------------------+
6 rows in set (0.00 sec)

mysql>

可以看到log_bin为ON；

2、master的数据库中建立主从同步账号backup：

backup为用户名，192.168.1.%表示只允许192.168.1网段的客户端连接，123456为密码；

mysql> grant replication slave on *.* to 'backup'@'192.168.1.%' identified by '123456';   # 创建同步账户
mysql> flush privileges;                                                                  # 刷新权限
mysql> select Host,User,authentication_string from mysql.user;                            # 检查是否创建
+--------------+---------------+-------------------------------------------+
| Host         | User          | authentication_string                     |
+--------------+---------------+-------------------------------------------+
| localhost    | root          | *6C362347EBEAA7DF44F6D34884615A35095E80EB |
| localhost    | mysql.session | *THISISNOTAVALIDPASSWORDTHATCANBEUSEDHERE |
| localhost    | mysql.sys     | *THISISNOTAVALIDPASSWORDTHATCANBEUSEDHERE |
| 192.168.1.%  | backup        | *9BB58B7F11A03B83C396FF506F3DF45727E79614 |
+--------------+---------------+-------------------------------------------+
5 rows in set (0.00 sec)

mysql>

backup@192.168.1.%账户已建立；

3、Master锁表

重启MySQL服务并设置读取锁定，读取锁定的意思是只能读取，不能更新，以便获得一个一致性的快照；

mysql> flush table with read lock;     # 主库锁表；默认28800秒，即8小时自动解锁；
mysql> show master status \G
*************************** 1. row ***************************
             File: mysql-bin.000002
         Position: 1621
     Binlog_Do_DB:
 Binlog_Ignore_DB: mysql
Executed_Gtid_Set: 1d3d078c-59a7-11e8-9a08-00163e000b3f:1-7
1 row in set (0.00 sec)

mysql>

查看主服务器上当前的二进制日志名和偏移量值这里的file 和position 要和上面的一致；
导出master(192.168.1.101)上的数据，然后导入slave 中

4、拷贝数据库至从库（slave）

master：

格式：mysqldump -uUSER -pPASSWORD DATABASE TABLE > NAME.sql

[root@MySQL-001 ~]# mysqldump -uroot -p employees > /opt/employees.sql    # 假如employees为主库已经存在的库
[root@MySQL-001 ~]# yum install openssh-clients -y                        # 可选
[root@MySQL-001 ~]# scp /opt/employees.sql root@192.168.1.102:/opt/

slave：

[root@MySQL-002 ~]# yum install openssh-clients -y                        # 可选

5、配置slave(192.168.1.102)

[root@MySQL-002 ~]# vim /etc/my.cnf
[mysqld]
basedir=/usr/local/mysql    # mysql程序路径
datadir=/data/mysqldata     # mysql数据目录
socket=/tmp/mysql.sock
user=mysql
port=3306

# slave配置
server-id=2                 # MySQLid 后面2个从服务器需设置不同
skip_slave_start=1          # 复制进程不会随着数据库的启动而启动,重启数据库后需手动启动；
#加上以下参数可以避免更新不及时，SLAVE 重启后导致的主从复制出错。
read_only = 1               # 从库普通账户只读；
master_info_repository=TABLE
relay_log_info_repository=TABLE
#relay_log_recovery=1       # 从机禁止写
#super_read_only=1          # 从机禁止写

重启数据库

CentOS 6.*：

[root@MySQL-002 ~]# service mysqld restart 
[root@MySQL-002 ~]# service mysqld status
 SUCCESS! MySQL running (15604)

CentOS 7.*：

[root@MySQL-002 ~]# systemctl restart mysqld.service
[root@MySQL-002 ~]# systemctl status mysqld.service
mysqld.service - MySQL Server
   Loaded: loaded (/usr/lib/systemd/system/mysqld.service; enabled)
   Active: active (running) since 四 2018-05-17 11:42:02 CST; 2h 5min ago
     Docs: man:mysqld(8)
        http://dev.mysql.com/doc/refman/en/using-systemd.html
 Main PID: 29959 (mysqld)
   CGroup: /system.slice/mysqld.service
       └─29959 /opt/mysql/bin/mysqld --defaults-file=/etc/my.cnf

5月 17 11:42:02 tcloud-118 systemd[1]: Started MySQL Server.

然后导入到mysql数据库中，slave上的employees数据库不存在则先创建，然后再导入

[root@MySQL-002 ~]# mysql -uroot -p
mysql> create database employees;        # 新建这个库
[root@MySQL-002 ~]# mysql -uroot -p employees < /opt/employees.sql

登录slave数据库，并做如下设置

[root@MySQL-002 ~]# mysql -uroot -p
mysql> stop slave;                  # 关闭slave同步，第一次可略过；
mysql> change master to
-> master_host='192.168.1.101',     # master的ip
-> master_user='backup',            # 备份用户名
-> master_password='123456',        # 密码
-> master_log_file='mysql-bin.000002',    # 三.3，且要与master的参数一致
-> master_log_pos=1621;              # 三.3，且要与master的参数一致

合写为：

mysql> change master to master_host='192.168.1.101', master_user='backup', master_password='123456', master_log_file='mysql-bin.000002', master_log_pos=1621;
mysql> start slave;                 # 启动同步
mysql> show slave status \G         # 查看slave从机的状态
*************************** 1. row ***************************
               Slave_IO_State: Waiting for master to send event
                  Master_Host: 192.168.1.101
                  Master_User: backup
                  Master_Port: 3306
                Connect_Retry: 60
              Master_Log_File: mysql-bin.000002
          Read_Master_Log_Pos: 1621
               Relay_Log_File: relay-bin.000002
                Relay_Log_Pos: 320
        Relay_Master_Log_File: mysql-bin.000002
             Slave_IO_Running: Yes
            Slave_SQL_Running: Yes
              Replicate_Do_DB:
          Replicate_Ignore_DB: mysql
           Replicate_Do_Table:
       Replicate_Ignore_Table:
      Replicate_Wild_Do_Table:
  Replicate_Wild_Ignore_Table:
                   Last_Errno: 0
                   Last_Error:
                 Skip_Counter: 0
          Exec_Master_Log_Pos: 1621
              Relay_Log_Space: 521
              Until_Condition: None
               Until_Log_File:
                Until_Log_Pos: 0
           Master_SSL_Allowed: No
           Master_SSL_CA_File:
           Master_SSL_CA_Path:
              Master_SSL_Cert:
            Master_SSL_Cipher:
               Master_SSL_Key:
        Seconds_Behind_Master: 0
Master_SSL_Verify_Server_Cert: No
                Last_IO_Errno: 0
                Last_IO_Error:
               Last_SQL_Errno: 0
               Last_SQL_Error:
  Replicate_Ignore_Server_Ids:
             Master_Server_Id: 101
                  Master_UUID: 1d3d078c-59a7-11e8-9a08-00163e000b3f
             Master_Info_File: mysql.slave_master_info
                    SQL_Delay: 0
          SQL_Remaining_Delay: NULL
      Slave_SQL_Running_State: Slave has read all relay log; waiting for more updates
           Master_Retry_Count: 86400
                  Master_Bind:
      Last_IO_Error_Timestamp:
     Last_SQL_Error_Timestamp:
               Master_SSL_Crl:
           Master_SSL_Crlpath:
           Retrieved_Gtid_Set:
            Executed_Gtid_Set: 5037e479-59a7-11e8-a35b-00163e000402:1-3
                Auto_Position: 0
         Replicate_Rewrite_DB:
                 Channel_Name:
           Master_TLS_Version:
1 row in set (0.00 sec)

mysql>

下面对应参数相同代表设置成功，0延时；

Slave_IO_Running: Yes

Slave_SQL_Running: Yes

Seconds_Behind_Master: 0

参数说明:

• Master_Log_File：                      SLAVE中的I/O线程当前正在读取的主服务器二进制日志文件的名称
• Read_Master_Log_Pos：        在当前的主服务器二进制日志中，SLAVE中的I/O线程已经读取的位置
• Relay_Log_File：                        SQL线程当前正在读取和执行的中继日志文件的名称
• Relay_Log_Pos：                        在当前的中继日志中，SQL线程已读取和执行的位置
• Relay_Master_Log_File：      由SQL线程执行的包含多数近期事件的主服务器二进制日志文件的名称
• Slave_IO_Running：                 I/O线程是否被启动并成功地连接到主服务器上
• Slave_SQL_Running：              SQL线程是否被启动
• Seconds_Behind_Master：     从属服务器SQL线程和从属服务器I/O线程之间的时间差距，单位以秒计。

关闭主数据库的读锁定

mysql> unlock tables;

四、测试主从复制

1、在marster中创建一个新表再查看slave中是否有数据

master:

mysql> use employees;
mysql> create table test001(id int auto_increment primary key,name varchar(20) not null);
mysql> insert into test001 values(null,'will');
mysql> insert into test001 values(null,'jim');
mysql> insert into test001 values(null,'tom');
mysql> select * from employees.test001;
+----+------+
| id | name |
+----+------+
|  1 | will |
|  2 | jim  |
|  3 | tom  |
+----+------+
3 rows in set (0.01 sec)

slave:

mysql> use employees;
mysql> select * from employees.test001;
+----+------+
| id | name |
+----+------+
|  1 | will |
|  2 | jim  |
|  3 | tom  |
+----+------+

2、重启关闭从数据库，主删除test001表，然后主从数据库都重启看是否正常

master:

mysql> drop table employees.test001;

slave:

mysql> use employees;
mysql> show tables;

以上实验证明主从同步成功！！！

五、mysql数据库从库同步的延迟问题

1、从库同步延迟一般出现的情况

1、show slave status 显示参数 Seconds_Behind_Master不为0，这个数值可能会很大
2、show slave status 显示参数 Relay_Master_Log_File和Master_Log_File显示bin-log的编号相差很大，说明bin-log在从库上没有及时同步，所以近期执行的bin-log和当前IO线程所读的bin-log相差很大
3、mysql的从库数据目录下存在大量mysql-relay-log日志，该日志同步完成之后就会被系统自动删除，存在大量日志，说明主从同步延迟很厉害

2、MySQL数据库主从同步延迟原理

mysql主从同步原理：
主库针对写操作，顺序写binlog，从库单线程去主库顺序读”写操作的binlog”，从库取到binlog在本地原样执行（随机写），来保证主从数据逻辑上一致。
mysql的主从复制都是单线程的操作，主库对所有DDL和DML产生binlog，binlog是顺序写，所以效率很高，slave的Slave_IO_Running线程到主库取日志，效率比较高，下一步，问题来了，slave的Slave_SQL_Running线程将主库的DDL和DML操作在slave实施。DML和DDL的IO操作是随即的，不是顺序的，成本高很多，还可能可slave上的其他查询产生lock争用，由于Slave_SQL_Running也是单线程的，所以一个DDL卡主了，需要执行10分钟，那么所有之后的DDL会等待这个DDL执行完才会继续执行，这就导致了延时。
有朋友会问：“主库上那个相同的DDL也需要执行10分，为什么slave会延时？”，答案是master可以并发，Slave_SQL_Running线程却不可以。

3、MySQL数据库主从同步延迟是怎么产生的？

当主库的TPS并发较高时，产生的DDL数量超过slave一个sql线程所能承受的范围，那么延时就产生了，当然还有就是可能与slave的大型query语句产生了锁等待。
首要原因：数据库在业务上读写压力太大，CPU计算负荷大，网卡负荷大，硬盘随机IO太高
次要原因：读写binlog带来的性能影响，网络传输延迟。

可以通过mysqlbinlog具体查看在哪个语句卡住，

mysqlbinlog --no-defaults -v -v --base64-output=DECODE-ROWS  /usr/local/mysql/log/relay-bin.004764 --start-position=94813395  |more

其中：

• 主从状态查询"show slave status \G;"语句中的Relay_Log_File显示从库执行到的日志文件：/usr/local/mysql/log/relay-bin.004764
• 主从状态查询"show slave status \G;"语句中的Relay_Log_Pos显示从库执行到的日志语句：94813395

查询当前正在写入的binlog里哪个表调用的次数最多

mysqlbinlog mysql-bin.001314 | awk '/Table_map/{print $11}'|sort |uniq -c|sort -n

4、MySQL数据库主从同步延迟解决方案。

架构方面

1.业务的持久化层的实现采用分库架构，mysql服务可平行扩展，分散压力。
2.单个库读写分离，一主多从，主写从读，分散压力。这样从库压力比主库高，保护主库。
3.服务的基础架构在业务和mysql之间加入memcache或者redis的cache层。降低mysql的读压力。
4.不同业务的mysql物理上放在不同机器，分散压力。
5.使用比主库更好的硬件设备作为slave

总结，mysql压力小，延迟自然会变小。

硬件方面

1.采用好服务器，比如4u比2u性能明显好，2u比1u性能明显好。
2.存储用ssd或者盘阵或者san，提升随机写的性能。
3.主从间保证处在同一个交换机下面，并且是万兆环境。
总结，硬件强劲，延迟自然会变小。一句话，缩小延迟的解决方案就是花钱和花时间。

5、mysql主从同步加速方法

1、sync_binlog在slave端设置为0
2、–logs-slave-updates 从服务器从主服务器接收到的更新不记入它的二进制日志。
3、直接禁用slave端的binlog
4、slave端，如果使用的存储引擎是innodb，innodb_flush_log_at_trx_commit =2

6、sync_binlog与innodb_flush_log_at_trx_commit参数

主库是写，对数据安全性较高，比如sync_binlog=1，innodb_flush_log_at_trx_commit = 1 之类的设置是需要的
而slave则不需要这么高的数据安全，完全可以讲sync_binlog设置为0或者关闭binlog，innodb_flushlog也可以设置为0来提高sql的执行效率

sync_binlog

MySQL提供一个sync_binlog参数来控制数据库的binlog刷到磁盘上去。
默认，sync_binlog=0，表示MySQL不控制binlog的刷新，由文件系统自己控制它的缓存的刷新。这时候的性能是最好的，但是风险也是最大的。一旦系统Crash，在binlog_cache中的所有binlog信息都会被丢失。
如果sync_binlog>0，表示每sync_binlog次事务提交，MySQL调用文件系统的刷新操作将缓存刷下去。最安全的就是sync_binlog=1了，表示每次事务提交，MySQL都会把binlog刷下去，是最安全但是性能损耗最大的设置。这样的话，在数据库所在的主机操作系统损坏或者突然掉电的情况下，系统才有可能丢失1个事务的数据。
但是binlog虽然是顺序IO，但是设置sync_binlog=1，多个事务同时提交，同样很大的影响MySQL和IO性能。
虽然可以通过group commit的补丁缓解，但是刷新的频率过高对IO的影响也非常大。对于高并发事务的系统来说，
“sync_binlog”设置为0和设置为1的系统写入性能差距可能高达5倍甚至更多。
所以很多MySQL DBA设置的sync_binlog并不是最安全的1，而是2或者是0。这样牺牲一定的一致性，可以获得更高的并发和性能。
默认情况下，并不是每次写入时都将binlog与硬盘同步。因此如果操作系统或机器(不仅仅是MySQL服务器)崩溃，有可能binlog中最后的语句丢失了。要想防止这种情况，你可以使用sync_binlog全局变量(1是最安全的值，但也是最慢的)，使binlog在每N次binlog写入后与硬盘同步。即使sync_binlog设置为1,出现崩溃时，也有可能表内容和binlog内容之间存在不一致性。

innodb_flush_log_at_trx_commit

抱怨Innodb比MyISAM慢100倍？那么你大概是忘了调整这个值。
默认值1的意思是每一次事务提交或事务外的指令都需要把日志写入（flush）硬盘，这是很费时的。特别是使用电池供电缓存（Battery backed up cache）时。
设成2对于很多运用，特别是从MyISAM表转过来的是可以的，它的意思是不写入硬盘而是写入系统缓存。日志仍然会每秒flush到硬盘，所以你一般不会丢失超过1-2秒的更新。
设成0会更快一点，但安全方面比较差，即使MySQL挂了也可能会丢失事务的数据。而值2只会在整个操作系统 挂了时才可能丢数据。

7、从文件系统本身属性角度优化

master端
修改linux、Unix文件系统中文件的etime属性， 由于每当读文件时OS都会将读取操作发生的时间回写到磁盘上，对于读操作频繁的数据库文件来说这是没必要的，只会增加磁盘系统的负担影响I/O性能。可以通过设置文件系统的mount属性，组织操作系统写atime信息，在linux上的操作为：
打开/etc/fstab，加上noatime参数

/dev/sdb1 /data reiserfs noatime 1 2

然后重新mount文件系统

   mount -oremount /data

看了以上关于MySQL 5.7 主从原理、配置及测试讲义，希望能给大家在实际运用中带来一定的帮助。本文由于篇幅有限，难免会有不足和需要补充的地方，如有需要更加专业的解答，可在官网联系我们的24小时售前售后，随时帮您解答问题的。