深入介绍：Mysql数据库平滑扩容解决高并发和大数据量问题

1 停机方案

• 发布公告
• 停止服务
• 离线数据迁移（拆分，重新分配数据）
• 数据校验
• 更改配置
• 恢复服务
• 回滚预案

2 停写方案

• 支持读写分离
• 升级公告
• 中断写操作，隔离写数据源（或拦截返回统一提示）
• 数据同步处理
• 数据校验
• 更改配置
• 恢复写操作
• 数据清理
• 回滚预案

3 平滑扩容之双写方案（中小型数据）

双写方案可通过canal或mq做实现。

• 增加新库
• 数据迁移：避免增量影响， 先断开主从，再导入（耗时较长）， 同步完成并做校验
• 增量同步：监听Canal，并开启主从同步
• 切换新库
• 修复切换异常数据（canal未同步但已切换至新库的请求）， 通过定制程序读取异常日志做处理

为什么不通过MariaDB Galera集群直接扩充新的服务器节点去实现扩容？

• Galera集群是多主同步，扩充的节点提升的是并发吞吐能力，数据瓶颈问题未解决。
  通过路由中间件MyCat，Sharding JDBC等， 直接扩充新的节点是否可性？
• 原数据需要重新分配， 比如取模分片。

总结:
这种方案就是水平扩容,提高了并发量,但是实际大数据量的瓶颈没有解决.

4 平滑扩容之2N方案大数据量问题解决

4.1 扩容问题

项目初期，部署了数据库A及其从机A0，B及其从节点B0，为将数据平均分配，在service层，使用uid%2取模分片(可采用sharding JDBC)，将数据分配到对应的数据库。如下图

随着用户量的增大，用户产生的数据量最终达到数据库的最佳存储容量，需要进行扩容，否则CRUD操作会变慢，影响服务的响应速度。

如何平滑的扩容，保证业务的连续性和高可用，对业务影响最小？

4.2 解决方案

先把A0和B0升级为新的主库节点，如此，由2个分库变为4个分库。同时在上层的分片配置，做好映射，规则如下：

• uid%4=0的和uid%4=2的数据分别分配到A和A0主库中
• uid%4=1的和uid%4=3的数据分别分配到B和B0主库中

由于A和A0库的数据相同，B和B0库的数据相同，此时无需数据迁移，只需调整分片配置即可，可通过配置中心更新，不需要重启。

3. 扩容之后旧数据有冗余，需要对冗余数据做清理

处理完成后，为保证数据高可用，需要再次为现有主库增加一个从库

以下为双主架构进行水平扩容,下图为现在的架构

4.3 双主架构思想

1.两台mysql都可读写，互为主备，默认只使用一台（masterA）负责数据的写入，另一台（masterB）备用；

2.masterA是masterB的主库，masterB又是masterA的主库，它们互为主从；

3.两台主库之间做高可用,可以采用keepalived等方案（使用VIP对外提供服务）；

4.所有提供服务的从服务器与masterB进行主从同步（双主多从）;

5.建议采用高可用策略的时候，masterA或masterB均不因宕机恢复后而抢占VIP（非抢占模式）；

这样做可以在一定程度上保证主库的高可用,在一台主库down掉之后,可以在极短的时间内切换到另一台主库上（尽可能减少主库宕机对业务造成的影响），减少了主从同步给线上主库带来的压力；

但是也有几个不足的地方:

1.masterB可能会一直处于空闲状态（可以用它当从库，负责部分查询）；

2.主库后面提供服务的从库要等masterB先同步完了数据后才能去masterB上去同步数据，这样可能会造成一定程度的同步延时；

4.4 环境部署

4.4.1 MariaDB服务安装 切换阿里云镜像服务（YUM安装过慢可以切换）

yum -y install wget

mv /etc/yum.repos.d/CentOS-Base.repo /etc/yum.repos.d/CentOS-Base.repo.bak

wget -O /etc/yum.repos.d/CentOS-Base.repo

http://mirrors.aliyun.com/repo/Centos-7.repo

wget -P /etc/yum.repos.d/ http://mirrors.aliyun.com/repo/epel-7.repo

yum clean all

yum makecache

配置YUM源

增加以下内容：

执行安装

yum -y install mariadb mariadb-server MariaDB-client MariaDB-common

如果之前已经安装， 需要先删除（如果之前没有安装， 可以忽略此步骤）
停止Mariadb服务

[root@localhost yum.repos.d]# ps -ef | grep mysql

root    1954    1  0 Oct04 ?     00:05:43 /usr/sbin/mysqld --

wsrep-new-cluster --user=root

root    89521  81403  0 07:40 pts/0   00:00:00 grep --color=auto

mysql

[root@localhost yum.repos.d]# kill 1954

卸载Mariadb服务

yum -y remove Maria*

删除数据与配置：

rm -rf /var/lib/mysql/*

rm -rf /etc/my.cnf.d/

rm -rf /etc/my.cnf

初始化配置

systemctl  start mariadb

mysql_secure_installation

开启用户远程连接权限
将连接用户root开启远程连接权限；

mysql -uroot -p654321

进入MySQL服务， 执行以下操作：

4.4.2 MariaDB双主同步

在Server1增加配置：

在/etc/my.cnf中添加以下配置：

注意， Server1自增为奇数位：
auto-increment-offset=1 主键自增基数, 从1开始。
auto-increment-increment=2 主键自增偏移量，每次为2。
2. 在Server2增加配置：
修改/etc/my.cnf:

Server2自增为偶数位：
auto-increment-offset=2 主键自增基数, 从2开始。
auto-increment-increment=2 主键自增偏移量，每次为2。
配置修改完成后， 重启数据库。
3. 同步授权配置
在Server1创建replica用于主从同步的用户：

查询日志文件与偏移量，开启同步时需使用：

同样， 在Server2创建replica用于主从同步的用户：

查询日志文件与偏移量：

配置主从同步信息
在Server1中执行：

在Server2中执行：

开启双主同步
在Server1和Server2中分别执行：

在Server1查询同步信息：

在Server2查询同步信息：

Slave_IO_Running和Slave_SQL_Running 都是Yes，说明双主同步配置成功。

4.4.3 KeepAlived安装与高可用配置

在Server1与Server2两台节点安装keepalived：

yum -y install keepalived

2.关闭防火墙

systemctl stop firewalld

systemctl disable firewalld

设置主机名称：
Server1节点：hostnamectl set-hostname vip1
Server2节点：hostnamectl set-hostname vip2

Server1节点配置
/etc/keepalived/keepalived.conf：

创建关闭脚本mariadb.sh
/usr/local/shell/mariadb.sh：pkill keepalived
加入执行权限：chmod a+x mariadb.sh

5.Server2节点配置：

和Server1的差异项：

注意， 两台节点都设为BACKUP

如果不想重启后， 争夺备用节点的VIP， 可以设置此项

6. 验证高可用
停止主节点MariaDB服务， 验证是否自动切换。

4.4.4 搭建应用服务工程

• ShardingJDBC的集成配置
• ShardingJDBC数据源的动态切换实现
• 验证应用服务动态扩容
  • 配置两个数据源，分别指向Server1和Server2
  • 分片只配置一个数据源
  • 动态增加另一个数据源
  • 动态扩容的验证
  • 动态扩容的复原验证（模拟节点异常， 实现复原单节点数据源）
  • 采用动态数据源配置实现扩容（扩容实践中改造）

// 动态数据源配置实现扩容

Properties properties = loadPropertiesFile("datasource1.properties");

try {

  log.info("load datasource config url: " + properties.get("url"));

  DruidDataSource druidDataSource = (DruidDataSource)

DruidDataSourceFactory.createDataSource(properties);

  druidDataSource.setRemoveAbandoned(true);

  druidDataSource.setRemoveAbandonedTimeout(600);

  druidDataSource.setLogAbandoned(true);

  // 设置数据源错误重连时间

  druidDataSource.setTimeBetweenConnectErrorMillis(60000);

  druidDataSource.init();

  OrchestrationShardingDataSource dataSource =

SpringContextUtil.getBean("tradeSystemDataSource",

OrchestrationShardingDataSource.class);

  Map<String, DataSource> dataSourceMap =

dataSource.getDataSource().getDataSourceMap();

  dataSourceMap.put(DatasourceEnum.DATASOURCE_2.getValue(),

druidDataSource);

  Map<String, DataSourceConfiguration> dataSourceConfigMap = new

HashMap<String, DataSourceConfiguration>();

  for(String key : dataSourceMap.keySet()) {

    dataSourceConfigMap.put(key,

DataSourceConfiguration.getDataSourceConfiguration(dataSourceMap.get(key)));

 }

  String result =

SHARDING_RULE_TABLE_ORDER.replace(SHARDING_RULE_DATASOURCE, newRule);

  replaceActualDataNodes(result);

  SHARDING_RULE_DATASOURCE = newRule;

  dataSource.renew(new DataSourceChangedEvent(

    "/" + DruidSystemDataSourceConfiguration.DYNAMIC_SHARDING +

"/config/schema/logic_db/datasource",

    dataSourceConfigMap));

  return;

} catch (Exception e) {

  log.error(e.getMessage(), e);

}

注意事项
Sharding JDBC, Mycat, Drds 等产品都是分布式数据库中间件, 相比直接的数据源操作, 会存在一些
限制, Sharding JDBC在使用时, 要注意以下问题:
有限支持子查询
不支持HAVING
不支持OR，UNION 和 UNION ALL
不支持特殊INSERT
每条INSERT语句只能插入一条数据，不支持VALUES后有多行数据的语句
不支持DISTINCT聚合
不支持dual虚拟表查询
不支持SELECT LAST_INSERT_ID(), 不支持自增序列
不支持CASE WHEN

5 数据库秒级平滑2N扩容实践

扩容部署架构：

5.1 新增数据库VIP

在Server2节点， 增加VIP
修改/etc/keepalived/keepalived.conf，追加：

注意配置项：

5.2 应用服务增加动态数据源

• 修改应用服务配置， 增加新的数据源， 指向新设置的VIP： 10.10.20.131
• 通过应用服务接口， 动态扩容调整

5.3 解除原双主同步

• 进入Server1: MariaDB [(none)]> stop slave;
• 进入Server2:MariaDB [(none)]> stop slave;
• 通过应用服务接口验证数据是否解除同步

5.4 安装MariaDB扩容服务器

• 新建两台虚拟机， 分别为Server3和Server4。
• 在Server3和Server4两台节点上安装MariaDB服务
  • 参考 MariaDB服务安装
• 配置Server3与Server1，实现新的双主同步

Server3节点， 修改/etc/my.cnf:

重启Server3数据库

创建replica用于主从同步的用户：

在Server1节点，进行数据全量备份：

查看并记录master status信息：

将备份的server1.sql通过scp命令拷贝至Server3节点。scp server1.sql root@10.10.20.127:/usr/local/将数据还原至Server3节点：mysql -uroot -p654321 < /usr/local/server1.sql配置主从同步信息

根据上面的master status信息， 在Server3中执行：

开启主从同步：

如果出现问题， 复原主从同步信息：

检查同步状态信息：

配置Server1与Server3节点的同步
查看Server3的日志信息：

在Server1节点， 配置同步信息：

配置Server4与Server2的双主同步

Server4节点， 修改/etc/my.cnf:

重启Server4数据库

创建replica用于主从同步的用户

在Server2节点，进行数据全量备份：

查看并记录master status信息：

将备份的server2.sql通过scp命令拷贝至Server4节点。scp server2.sql root@10.10.20.128:/usr/local/

将数据还原至Server4节点：mysql -uroot -p654321 < /usr/local/server2.sql

配置主从同步信息
根据上面的master status信息， 在Server4中执行：

开启主从同步：

注意， 如果出现问题， 复原主从同步信息：

检查同步状态信息：

配置Server2与Server4节点的同步
查看Server4的日志信息：

在Server2节点， 配置同步信息：

5.5 增加KeepAlived服务实现高可用

确保新增的Server3和Server4节点安装Keepalived服务。

修改Server3节点配置

注意里面IP配置正确， 修改完成后重启服务。
创建关闭脚本mariadb.sh
/usr/local/shell/mariadb.sh：

pkill keepalived

加入执行权限：

chmod a+x mariadb.sh

3. 修改Server4节点配置

重启服务，创建关闭脚本mariadb.sh
/usr/local/shell/mariadb.sh：

pkill keepalived

加入执行权限：chmod a+x mariadb.sh

4. 修改Server2节点的keepAlived配置:

修改完后重启Keepalived服务。

5.6 清理数据并验证

通过应用服务动态扩容接口做调整和验证

在Server1节点清理数据
根据取模规则， 保留accountNo为偶数的数据

在Server2节点清理数据
根据取模规则， 保留accountNo为奇数的数据

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