一個應用系統是否高可用，整個系統的效率是否滿足預期，往往受到多方面的制約因素，例如：運行環境，網絡環境以及數據的吞吐量等;作為一般的大型應用系統來說，我們想要提升整個系統的效率，我們大多數情況下會從我們的后端數據庫做優化，從而提高我們整個系統的數據吞吐量，如果我們后端采用的是關系型數據，我們可能會想到兩種解決方案，一種是更換非關系型數據庫，這種方案代價比較昂貴，它會涉及到數據的遷移，以及程序代碼的修改;另一種是通過數據庫集群的方式，來橫向和縱向擴展我們的數據庫，這種方案容易實現并且程序代碼修改量比較小;

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根據MySQL的官方文檔介紹，MySQL支持讀寫分離的集群配置，并且MySQL提供兩種類型的讀寫分離數據復制類型;一種是二進制日志文件方式的數據復制，另一種是Global Transaction Identifiers (GTIDs)。

下面我們通過一個小實驗來看看MySQL數據基于二進制日志數據復制方式的主從集群是如何實現的。

OS環境：CentOS7

軟件環境：Docker(最新版)，MySQL:latest鏡像

我們通過Docker容器快速的構建兩個MySQL數據庫服務器

docker pull mysql 
[root@dev01 ~]# docker images 
REPOSITORY TAG IMAGE ID CREATED SIZE 
mysql latest 62a9f311b99c 4 weeks ago 445MB 

可以看到我們已經拉取到最新的MySQL Docker容器，為了在本地環境中啟動兩個不同的MySQL Docker容器，我們需要通過修改容器的配置文件的方式來改變MySQL的配置;

首先，我們修改MySQL Master(主數據庫)的容器配置文件：

一，創建Master數據庫的配置文件

vi master.cnf 
[mysqld] 
# master server id 
server-id = 1 
 
# bin log 
log_bin = mysql-master-bin 

• server-id，在MySQL集群數據庫中，這個參數必須唯一
• log_bin，MySQL采用二進制日志文件復制的文件名

二，將該配置文件拷貝到MySQL Docker容器中

docker run --name mysql -e MYSQL_ROOT_PASSWORD=root -d mysql 
docker cp master.cnf fdb98bbd52b6:/etc/mysql/conf.d 

三，提交修改后的Docker容器

docker commit -m "add master configure file" fdb98bbd52b6 mysql:master 
[root@dev01 ~]# docker images 
REPOSITORY TAG IMAGE ID CREATED SIZE 
mysql master 345465966cb5 3 hours ago 445MB 

• commit -m是修改容器后提交的信息，類似Git提交;
• fdb98bbd52b6是剛才修改的容器;
• mysql:master是我們為修改后的容器打上tag標簽master

接下來我們修改MySQL Slave(從數據庫)的容器配置文件

一，創建Slave數據庫的配置文件

vi slave.cnf 
[mysqld] 
# slave server id 
server-id = 2 
 
# bin log 
log_bin = mysql-slave-bin 
relay_log = mysql-relay-bin 
log_slave_updates = 1 
read_only = 1 

• server-id為從數據庫的ID，該參數在MySQL集群中必須保持唯一性;
• log_bin如果slave為其它slave的master，必須設置bin_log，在這里我們暫時開啟;
• relay_log配置中繼日志
• log_slave_updates表示slave將復制事件寫進自己的二進制日志(后面會看到它的用處);
• read_only盡量使用read_only，它防止改變數據(除了特殊的線程);

二，將配置文件拷貝到容器中

docker run --name mysql -e MYSQL_ROOT_PASSWORD=root -d mysql 
docker cp slave.cnf 8ee82abb2e91:/etc/mysql/conf.d 

三，提交修改后的Docker容器

docker commit -m "add slave configure file" 8ee82abb2e91 mysql:slave 
[root@dev01 ~]# docker images 
REPOSITORY TAG IMAGE ID CREATED SIZE 
mysql slave 3a53cd39ee45 4 hours ago 445MB 

到此，所需要的兩個MySQL容器已經修改完畢，并且保存在我們本地的容器倉庫中，接下來我們開始啟動剛才修改的兩個容器進行后續的配置

一，啟動Master數據庫

docker run --name master -e MYSQL_ROOT_PASSWORD=root -d mysql:master 

• --name master是我們為啟動的容器名;
• mysql:master是我們剛才修改后并且提交到本地的Docker鏡像
• 默認數據庫root的密碼設置為root

二，啟動Slave數據庫

docker run --link master:master --name slave -e MYSQL_ROOT_PASSWORD=root -d mysql:slave 

• 為了master容器與slave容器的網絡互通，我們添加了--line選項來連接到我們剛才啟動的名為master容器;
• --name slave是我們為啟動的容器名;
• mysql:slave是我們剛才修改后并且提交到本地的Docker鏡像;
• 默認數據庫root的密碼設置為root

三，進入master容器中通過mysql命令進入數據庫

docker exec -it master /bin/bash 
mysql -u root -proot 

四，在master數據庫中創建用于復制數據的賬號，并且給該賬號相應的權限

create user 'repl'@'%' identified by 'repl-pwd'; 
grant replication slave on *.* to 'repl'@'%'; 
flush privileges; 

五，查看master數據庫的狀態

mysql> show master status; 
+-------------------------+----------+--------------+------------------+-------------------+ 
| File | Position | Binlog_Do_DB | Binlog_Ignore_DB | Executed_Gtid_Set | 
+-------------------------+----------+--------------+------------------+-------------------+ 
| mysql-master-bin.000003 | 2743 | | | | 
+-------------------------+----------+--------------+------------------+-------------------+ 
1 row in set (0.00 sec) 

六，進入slave容器中通過mysql命令進入數據庫

docker exec -it slave /bin/bash 
mysql -u root -proot 

七，配置slave，將master數據庫指向剛才配置好的master數據庫節點，并且啟動slave

change master to master_host='master', master_user='repl', master_password='repl-pwd', master_log_file='mysql-master-bin.000003', master_log_pos=0; 
start slave; 

八，查看slave數據庫狀態

mysql> show slave status\G 
*************************** 1. row *************************** 
 Slave_IO_State: 
 Master_Host: master 
 Master_User: repl 
 Master_Port: 3306 
 Connect_Retry: 60 
 Master_Log_File: mysql-master-bin.000003 
 Read_Master_Log_Pos: 4 
 Relay_Log_File: mysql-relay-bin.000001 
 Relay_Log_Pos: 4 
 Relay_Master_Log_File: mysql-master-bin.000003 
 Slave_IO_Running: No 
 Slave_SQL_Running: No 
 Replicate_Do_DB: 
 Replicate_Ignore_DB: 
 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: 4 
 Relay_Log_Space: 155 
 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: NULL 
Master_SSL_Verify_Server_Cert: No 
 Last_IO_Errno: 2061 
 Last_IO_Error: error connecting to master 'repl@master:3306' - retry-time: 60 retries: 1 message: Authentication plugin 'caching_sha2_password' reported error: Authentication requires secure connection. 
 Last_SQL_Errno: 0 
 Last_SQL_Error: 
 Replicate_Ignore_Server_Ids: 
 Master_Server_Id: 0 
 Master_UUID: 
 Master_Info_File: mysql.slave_master_info 
 SQL_Delay: 0 
 SQL_Remaining_Delay: NULL 
 Slave_SQL_Running_State: 
 Master_Retry_Count: 86400 
 Master_Bind: 
 Last_IO_Error_Timestamp: 190912 06:06:14 
 Last_SQL_Error_Timestamp: 
 Master_SSL_Crl: 
 Master_SSL_Crlpath: 
 Retrieved_Gtid_Set: 
 Executed_Gtid_Set: 
 Auto_Position: 0 
 Replicate_Rewrite_DB: 
 Channel_Name: 
 Master_TLS_Version: 
 Master_public_key_path: 
 Get_master_public_key: 0 
 Network_Namespace: 
1 row in set (0.00 sec) 

由于最新版的MySQL為了提升安全性更改了密碼校驗插件，在這里我們還是采用之前的密碼校驗插件，我們在master數據庫上用如下的命令來修改剛才在master數據庫創建的用戶

alter user 'repl'@'%' identified by 'repl-pwd' password expire never; 
alter user 'repl'@'%' identified with mysql_native_password by 'repl-pwd'; 
flush privileges; 

九，再次查看slave狀態

mysql> show slave status\G 
*************************** 1. row *************************** 
 Slave_IO_State: Waiting for master to send event 
 Master_Host: master 
 Master_User: repl 
 Master_Port: 3306 
 Connect_Retry: 60 
 Master_Log_File: mysql-master-bin.000003 
 Read_Master_Log_Pos: 2743 
 Relay_Log_File: mysql-relay-bin.000002 
 Relay_Log_Pos: 2971 
 Relay_Master_Log_File: mysql-master-bin.000003 
 Slave_IO_Running: Yes 
 Slave_SQL_Running: Yes 
 Replicate_Do_DB: 
 Replicate_Ignore_DB: 
 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: 2743 
 Relay_Log_Space: 3179 
 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: 1 
 Master_UUID: f6e8062e-d521-11e9-9009-0242ac110008 
 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: 
 Auto_Position: 0 
 Replicate_Rewrite_DB: 
 Channel_Name: 
 Master_TLS_Version: 
 Master_public_key_path: 
 Get_master_public_key: 0 
 Network_Namespace: 
1 row in set (0.00 sec) 

我們主要查看Slave_IO_Running和Slave_SQL_Running，表示我們的slave數據庫節點已經成功的連接到了我們的master數據庫節點。

十，驗證，我們在master數據庫節點上創建一個空的數據庫

mysql> create database data; 
Query OK, 1 row affected (0.10 sec) 
 
mysql> show databases; 
+--------------------+ 
| Database | 
+--------------------+ 
| data | 
| information_schema | 
| mysql | 
| performance_schema | 
| sys | 
+--------------------+ 
5 rows in set (0.01 sec) 

十一，驗證slave，查看剛才在master數據庫節點上創建的數據庫是否同步到slave數據節點

mysql> show databases; 
+--------------------+ 
| Database | 
+--------------------+ 
| data | 
| information_schema | 
| mysql | 
| performance_schema | 
| sys | 
+--------------------+ 
5 rows in set (0.01 sec) 

可以看到，我們剛才在master數據庫節點上創建的數據庫已經同步到我們的slave數據庫節點，master和slave的數據庫數據已經保持一致。

以上實驗我們選取了兩個數據庫(一主一從)的方式，在實際的應用中我們會根據我們的應用場景，slave數據庫節點也有可能被選擇作為主數據庫，這個時候slave數據庫節點就有可能是1到N個。

參考：

https://dev.mysql.com/doc/refman/5.7/en/replication.html