MySQL 主备架构

一、环境准备

1. 服务器要求 ：

   • 至少准备两台服务器，分别作为主库（Master）和备库（Slave）。服务器的硬件配置应尽量相同或相近，以保证性能的一致性，包括 CPU、内存、磁盘空间等。
   • 系统时钟保持同步，可以使用 NTP（Network Time Protocol）服务来实现，避免因时间差异导致的数据不一致或其他问题。

2. 操作系统与软件安装 ：

   • 操作系统：建议选择稳定的企业级 Linux 系统，如 CentOS、Ubuntu Server 等，不同的操作系统在安装和配置 MySQL 时可能会有一些差异，但总体思路是相似的。
   • 安装 MySQL：在所有服务器上安装相同版本的 MySQL，版本的一致性对于保证主备同步的稳定性和兼容性至关重要。可以通过系统的包管理工具（如 yum、apt）进行安装，也可以从 MySQL 官方网站下载源码进行编译安装，安装过程中需按照提示完成相关配置，如设置 root 用户密码等。

3. 网络连通性 ：确保主备服务器之间网络畅通，能够通过 IP 地址相互访问，可以使用 ping 命令进行测试，例如在主库服务器上 ping 备库服务器的 IP 地址，以及在备库服务器上 ping 主库服务器的 IP 地址，查看是否能够正常通信。

二、主库（Master）配置

1. 修改 MySQL 配置文件（my.cnf 或 my.ini） ：

   • 找到配置文件中 [mysqld] 部分，在该部分添加或修改以下内容：

     • server-id = 1 ：设置主库的唯一服务器 ID，在整个 MySQL 主备架构中，每个服务器的 server-id 必须是唯一的，用于标识不同的服务器，这里将主库设置为 1。
     • log_bin = mysql-bin ：启用二进制日志功能，这是实现主备同步的关键，二进制日志会记录数据库的修改操作，备库将根据这些日志来同步数据变化。mysql-bin 是二进制日志文件的前缀名，可以根据需要进行修改，但要确保路径有效且有写入权限。
     • binlog_format = MIXED ：指定二进制日志的格式，MIXED 表示混合模式，它会根据实际情况自动选择语句级别的复制（Statement-based Replication，SBM）或行级别的复制（Row-based Replication，RBM）。语句级别的复制会记录 SQL 语句本身，而行级别的复制会记录数据行的变化情况，混合模式在大多数情况下能够取得较好的平衡，既能保证数据的一致性，又能兼顾性能等其他因素。
     • auto_increment_increment = 2 ：如果数据库中有自增主键的表，设置该参数可以避免主备库的自增值冲突。例如，主库设置为 2，备库设置为 2，这样主库的自增值会依次递增 2（如 1、3、5…），备库的自增值也会依次递增 2（如 2、4、6…），从而防止在主备切换或其他情况下出现主键重复的问题。
     • auto_increment_offset = 1 ：与auto_increment_increment配合使用，用于设置自增主键的起始值。主库设置为 1，备库设置为 2，这样主库和备库的自增值就不会重叠。

   • 完成配置文件的修改后，保存并退出编辑器。

2. 重启 MySQL 服务 ：使配置文件的修改生效，执行命令如sudo systemctl restart mysql（具体命令根据系统和安装方式而定），在 CentOS 系统中可以使用service mysqld restart，在 Ubuntu 系统中可以使用sudo service mysql restart。

3. 创建用于复制的用户 ：

   • 登录到主库的 MySQL，执行以下 SQL 语句创建一个具有复制权限的用户，用于备库连接主库进行数据同步：
     • CREATE USER 'repl_user'@'%' IDENTIFIED BY 'password';：创建一个名为repl_user的用户，允许从任意主机（'%'表示任意主机）连接，密码为password。在实际生产环境中，为了安全起见，通常会限制该用户的来源 IP 地址范围，例如如果备库的 IP 地址是192.168.1.100，则可以创建为CREATE USER 'repl_user'@'192.168.1.100' IDENTIFIED BY 'password';，这样只有来自该 IP 地址的连接才会被允许。
     • GRANT REPLICATION SLAVE ON *.* TO 'repl_user'@'%' IDENTIFIED BY 'password';：授予该用户REPLICATION SLAVE权限，使其能够读取主库的二进制日志，用于同步数据。
     • FLUSH PRIVILEGES;：刷新权限，使刚才创建的用户和授予权限立即生效。

三、备库（Slave）配置

1. 修改 MySQL 配置文件（my.cnf 或 my.ini） ：

   • 在 [mysqld] 部分设置server-id，例如server-id = 2，确保与主库的server-id不同，并且在整个主备架构中是唯一的。如果有多个备库，依次递增设置server-id的值。

2. 重启 MySQL 服务 ：同样使用系统提供的服务管理命令重启 MySQL 服务，使配置生效。

四、数据初始化（全量备份与恢复）

1. 在主库上进行全量备份 ：

   • 可以使用mysqldump命令进行全量备份，该命令会将数据库中的数据导出为 SQL 脚本文件。基本的命令格式为：

     • mysqldump -u root -p --all-databases > backup.sql
     • 这里使用root用户登录 MySQL 进行备份，--all-databases参数表示备份所有数据库的数据，backup.sql是备份文件的名称，可以根据实际需要进行修改。如果只需要备份特定的数据库，可以使用-B参数后跟数据库名称，如mysqldump -u root -p -B database_name > backup.sql。

   • 还可以使用物理备份工具如mysqlbackup（如果使用的是 MySQL Enterprise Edition）或xtrabackup（开源工具）进行备份，这些工具可以实现更快的备份和恢复速度，并且在备份过程中对数据库性能的影响相对较小。以xtrabackup为例，备份命令大致为：

     • innobackupex --user=root --password=password /path/to/backup
     • 这会将备份文件存储在指定的/path/to/backup目录下，备份过程中会锁定表，但时间相对较短，并且对于 InnoDB 存储引擎的表可以实现热备份。

2. 将备份文件传输到备库服务器 ：

   • 可以使用scp（安全复制协议）、rsync（远程同步工具）等命令将主库上的备份文件传输到备库服务器。例如，使用scp命令的格式为：
     • scp backup.sql user@slave_server_ip:/destination_path
     • 其中，user是备库服务器上的用户，slave_server_ip是备库服务器的 IP 地址，/destination_path是备库上要存储备份文件的路径。
     • 如果备份文件较大，可以考虑使用压缩工具先对备份文件进行压缩，再进行传输，以提高传输效率。例如，可以先使用gzip命令对backup.sql文件进行压缩，生成backup.sql.gz文件，然后传输压缩后的文件，在备库服务器上再进行解压缩。

3. 在备库上恢复备份数据 ：

   • 登录到备库的 MySQL，执行以下命令恢复备份的数据：
     • mysql -u root -p < backup.sql
     • 这会将备份的 SQL 脚本文件中的数据导入到备库中，创建相应的数据库、表，并插入数据等内容。如果备份文件是通过物理备份工具生成的，如xtrabackup，则需要先将备份文件解压（如果是压缩备份），然后使用相应的恢复命令，如innobackupex --apply-log /path/to/backup（准备备份）和innobackupex --copy-back /path/to/backup（将备份数据恢复到 MySQL 数据目录），并在恢复完成后修改数据目录的权限，使其符合 MySQL 的要求。

五、配置主备连接关系

1. 在主库上查看二进制日志文件和位置 ：

   • 执行SHOW MASTER STATUS;命令，查看主库当前的二进制日志文件名和位置，这些信息将用于备库配置同步的起始点。命令输出示例：
     • ±-----------------±---------±-------------±-----------------+
       | File | Position | Binlog_Do_DB | Binlog_Ignore_DB |
       ±-----------------±---------±-------------±-----------------+
       | mysql-bin.000001 | 123 | | |
       ±-----------------±---------±-------------±-----------------+
     • 这里File列显示当前正在使用的二进制日志文件名，Position列显示当前二进制日志文件中的写入位置，表示从开始到当前位置的所有数据修改操作。

2. 在备库上执行 CHANGE MASTER TO 命令 ：

   • 执行以下 SQL 命令，配置备库连接到主库并指定同步的二进制日志文件和位置：
     • CHANGE MASTER TO MASTER_HOST='master_server_ip', MASTER_USER='repl_user', MASTER_PASSWORD='password', MASTER_LOG_FILE='mysql-bin.000001', MASTER_LOG_POS=123;
     • 其中：
       • MASTER_HOST：指定主库的 IP 地址，替换为实际的主库服务器 IP。
       • MASTER_USER：之前在主库上创建的复制用户的用户名，这里是repl_user。
       • MASTER_PASSWORD：复制用户的密码。
       • MASTER_LOG_FILE：从主库SHOW MASTER STATUS;命令获取的二进制日志文件名，如mysql-bin.000001。
       • MASTER_LOG_POS：对应的二进制日志位置，这里是 123。

3. 启动备库的复制线程 ：执行START SLAVE;命令，开始从主库同步数据。这条命令会启动两个线程：I/O 线程和 SQL 线程。I/O 线程负责从主库读取二进制日志并复制到备库本地的中继日志（relay log）中，SQL 线程则负责读取中继日志并执行其中的 SQL 语句，从而将主库的数据变化同步到备库。

六、验证主备同步是否正常

1. 查看主库状态 ：在主库上执行SHOW MASTER STATUS;命令，确认二进制日志文件和位置是否在不断更新，如果有新的数据修改操作，这些值应该会发生变化，这表明主库的二进制日志功能正常工作。

2. 查看备库状态 ：在备库上执行SHOW SLAVE STATUS\G命令（注意后面的\G，用于以垂直格式显示结果，更清晰易读），查看以下关键字段：

   • Slave_IO_Running：其值应为Yes，表示 I/O 线程正在正常运行，能够从主库读取二进制日志并写入到本地中继日志。
   • Slave_SQL_Running：其值也应为Yes，表示 SQL 线程正在正常运行，能够读取中继日志并执行其中的 SQL 语句，将数据同步到备库。
   • Seconds_Behind_Master：表示备库落后主库的秒数。如果主备同步正常且没有延迟，该值通常为 0；如果该值较大且持续增长，可能表示存在网络问题、备库性能问题或其他异常情况导致同步延迟，需要进一步排查和解决。

3. 进行数据测试 ：在主库上对数据库进行一些简单的数据修改操作，例如在某个表中插入、更新或删除数据，然后立即查询备库中相应的表，确认数据是否能够及时同步过来。可以通过比较主库和备库的数据行数、特定字段的值等来验证数据的一致性。

七、后续维护与监控

1. 定期备份 ：尽管主备同步可以提供一定程度的数据冗余和容灾能力，但仍然需要定期对主备库进行全量备份和增量备份，以防止因硬件故障、人为误操作或其他不可预见的情况导致数据丢失。备份策略可以根据业务数据的重要性和变化频率来制定，例如每天进行一次全量备份，每小时进行一次增量备份等。

2. 监控主备状态 ：可以使用 MySQL 自带的命令如定期执行SHOW SLAVE STATUS\G来监控备库的同步状态，也可以借助第三方的监控工具如 Nagios、Zabbix、Prometheus 等，对主备库的性能指标（如 CPU 使用率、内存使用率、磁盘 I/O、网络带宽等）、数据库状态（如主备延迟、连接数、QPS、TPS 等）进行实时监控和告警，及时发现并处理潜在的问题。

3. 故障处理 ：如果出现主备同步中断的情况，需要根据具体的错误信息进行分析和处理。常见的问题包括网络故障、主库二进制日志被清理、备库磁盘空间不足、数据不一致等。可以根据SHOW SLAVE STATUS\G命令中的Last_Error字段显示的错误信息，结合 MySQL 的错误日志（通常位于/var/log/mysql/error.log或根据配置指定的其他路径）进行排查。例如，如果是网络故障导致 I/O 线程中断，可以检查网络连接是否恢复，然后执行START SLAVE;命令重新启动同步线程；如果是因主库二进制日志被清理，备库无法继续同步，可能需要重新进行数据初始化和主备配置。

4. 性能优化 ：根据业务需求和系统运行情况，对 MySQL 主备架构进行性能优化。例如，调整 MySQL 配置参数（如innodb_buffer_pool_size、max_connections、query_cache_size等）以提高数据库的性能；优化 SQL 查询语句，避免复杂的查询和频繁的表扫描；对表进行合理的索引设计，提高数据读写效率；在主备间合理分配网络带宽，确保数据同步的稳定性等。

通过以上全面、详细的步骤搭建和维护 MySQL 主备架构，可以有效地实现数据的冗余备份和高可用性，为业务系统的稳定运行提供保障。在实际操作过程中，需要根据具体的业务场景和系统环境进行适当的调整和优化。