使用Spring实现读写分离( MySQL实现主从复制)


http://blog.csdn.net/jack85986370/article/details/51559232

 

1.  背景

我们一般应用对数据库而言都是“读多写少”,也就说对数据库读取数据的压力比较大,有一个思路就是说采用数据库集群的方案,

其中一个是主库,负责写入数据,我们称之为:写库;

其它都是从库,负责读取数据,我们称之为:读库;

 

那么,对我们的要求是:

1、读库和写库的数据一致;

2、写数据必须写到写库;

3、读数据必须到读库;

2.  方案

解决读写分离的方案有两种:应用层解决和中间件解决。

 

2.1. 应用层解决:

优点:

1、多数据源切换方便,由程序自动完成;

2、不需要引入中间件;

3、理论上支持任何数据库;

缺点:

1、由程序员完成,运维参与不到;

2、不能做到动态增加数据源;

 

2.2. 中间件解决

 

优缺点:

 

优点:

1、源程序不需要做任何改动就可以实现读写分离;

2、动态添加数据源不需要重启程序;

 

缺点:

1、程序依赖于中间件,会导致切换数据库变得困难;

2、由中间件做了中转代理,性能有所下降;

 

相关中间件产品使用:

MySQL-proxy:http://hi.baidu.com/geshuai2008/item/0ded5389c685645f850fab07

Amoeba for mysqlhttp://www.iteye.com/topic/188598http://www.iteye.com/topic/1113437

3.  使用Spring基于应用层实现

3.1. 原理

 

在进入Service之前,使用AOP来做出判断,是使用写库还是读库,判断依据可以根据方法名判断,比如说以query、find、get等开头的就走读库,其他的走写库。

3.2. DynamicDataSource

[java] view plain copy

  1. import org.springframework.jdbc.datasource.lookup.AbstractRoutingDataSource;
  2. /**
  3.  * 定义动态数据源,实现通过集成Spring提供的AbstractRoutingDataSource,只需要实现determineCurrentLookupKey方法即可
  4.  * 
  5.  * 由于DynamicDataSource是单例的,线程不安全的,所以采用ThreadLocal保证线程安全,由DynamicDataSourceHolder完成。
  6.  * 
  7.  * @author zhijun
  8.  *
  9.  */
  10. public class DynamicDataSource extends AbstractRoutingDataSource{
  11.     @Override
  12.     protected Object determineCurrentLookupKey() {
  13.         // 使用DynamicDataSourceHolder保证线程安全,并且得到当前线程中的数据源key
  14.         return DynamicDataSourceHolder.getDataSourceKey();
  15.     }
  16. }

3.3. DynamicDataSourceHolder

[java] view plain copy

  1. <pre name=“code” class=“java”>/**
  2.  * 
  3.  * 使用ThreadLocal技术来记录当前线程中的数据源的key
  4.  * 
  5.  * @author zhijun
  6.  *
  7.  */
  8. public class DynamicDataSourceHolder {
  9.     //写库对应的数据源key
  10.     private static final String MASTER = “master”;
  11.     //读库对应的数据源key
  12.     private static final String SLAVE = “slave”;
  13.     //使用ThreadLocal记录当前线程的数据源key
  14.     private static final ThreadLocal<String> holder = new ThreadLocal<String>();
  15.     /**
  16.      * 设置数据源key
  17.      * @param key
  18.      */
  19.     public static void putDataSourceKey(String key) {
  20.         holder.set(key);
  21.     }
  22.     /**
  23.      * 获取数据源key
  24.      * @return
  25.      */
  26.     public static String getDataSourceKey() {
  27.         return holder.get();
  28.     }
  29.     /**
  30.      * 标记写库
  31.      */
  32.     public static void markMaster(){
  33.         putDataSourceKey(MASTER);
  34.     }
  35.     /**
  36.      * 标记读库
  37.      */
  38.     public static void markSlave(){
  39.         putDataSourceKey(SLAVE);
  40.     }
  41. }

 


3.4. DataSourceAspect

[java] view plain copy

  1. import org.apache.commons.lang3.StringUtils;
  2. import org.aspectj.lang.JoinPoint;
  3. /**
  4.  * 定义数据源的AOP切面,通过该Service的方法名判断是应该走读库还是写库
  5.  * 
  6.  * @author zhijun
  7.  *
  8.  */
  9. public class DataSourceAspect {
  10.     /**
  11.      * 在进入Service方法之前执行
  12.      * 
  13.      * @param point 切面对象
  14.      */
  15.     public void before(JoinPoint point) {
  16.         // 获取到当前执行的方法名
  17.         String methodName = point.getSignature().getName();
  18.         if (isSlave(methodName)) {
  19.             // 标记为读库
  20.             DynamicDataSourceHolder.markSlave();
  21.         } else {
  22.             // 标记为写库
  23.             DynamicDataSourceHolder.markMaster();
  24.         }
  25.     }
  26.     /**
  27.      * 判断是否为读库
  28.      * 
  29.      * @param methodName
  30.      * @return
  31.      */
  32.     private Boolean isSlave(String methodName) {
  33.         // 方法名以query、find、get开头的方法名走从库
  34.         return StringUtils.startsWithAny(methodName, “query”“find”“get”);
  35.     }
  36. }

 

 

3.5. 配置2个数据源

3.5.1.  jdbc.properties

[java] view plain copy

  1. jdbc.master.driver=com.mysql.jdbc.Driver
  2. jdbc.master.url=jdbc:mysql://127.0.0.1:3306/mybatis_1128?useUnicode=true&characterEncoding=utf8&autoReconnect=true&allowMultiQueries=true
  3. jdbc.master.username=root
  4. jdbc.master.password=123456
  5. jdbc.slave01.driver=com.mysql.jdbc.Driver
  6. jdbc.slave01.url=jdbc:mysql://127.0.0.1:3307/mybatis_1128?useUnicode=true&characterEncoding=utf8&autoReconnect=true&allowMultiQueries=true
  7. jdbc.slave01.username=root
  8. jdbc.slave01.password=123456

3.5.2.  定义连接池

[html] view plain copy

  1. <!– 配置连接池 –>
  2.     <bean id=“masterDataSource” class=“com.jolbox.bonecp.BoneCPDataSource”
  3.         destroy-method=“close”>
  4.         <!– 数据库驱动 –>
  5.         <property name=“driverClass” value=“${jdbc.master.driver}” />
  6.         <!– 相应驱动的jdbcUrl –>
  7.         <property name=“jdbcUrl” value=“${jdbc.master.url}” />
  8.         <!– 数据库的用户名 –>
  9.         <property name=“username” value=“${jdbc.master.username}” />
  10.         <!– 数据库的密码 –>
  11.         <property name=“password” value=“${jdbc.master.password}” />
  12.         <!– 检查数据库连接池中空闲连接的间隔时间,单位是分,默认值:240,如果要取消则设置为0 –>
  13.         <property name=“idleConnectionTestPeriod” value=“60” />
  14.         <!– 连接池中未使用的链接最大存活时间,单位是分,默认值:60,如果要永远存活设置为0 –>
  15.         <property name=“idleMaxAge” value=“30” />
  16.         <!– 每个分区最大的连接数 –>
  17.         <property name=“maxConnectionsPerPartition” value=“150” />
  18.         <!– 每个分区最小的连接数 –>
  19.         <property name=“minConnectionsPerPartition” value=“5” />
  20.     </bean>
  21.     <!– 配置连接池 –>
  22.     <bean id=“slave01DataSource” class=“com.jolbox.bonecp.BoneCPDataSource”
  23.         destroy-method=“close”>
  24.         <!– 数据库驱动 –>
  25.         <property name=“driverClass” value=“${jdbc.slave01.driver}” />
  26.         <!– 相应驱动的jdbcUrl –>
  27.         <property name=“jdbcUrl” value=“${jdbc.slave01.url}” />
  28.         <!– 数据库的用户名 –>
  29.         <property name=“username” value=“${jdbc.slave01.username}” />
  30.         <!– 数据库的密码 –>
  31.         <property name=“password” value=“${jdbc.slave01.password}” />
  32.         <!– 检查数据库连接池中空闲连接的间隔时间,单位是分,默认值:240,如果要取消则设置为0 –>
  33.         <property name=“idleConnectionTestPeriod” value=“60” />
  34.         <!– 连接池中未使用的链接最大存活时间,单位是分,默认值:60,如果要永远存活设置为0 –>
  35.         <property name=“idleMaxAge” value=“30” />
  36.         <!– 每个分区最大的连接数 –>
  37.         <property name=“maxConnectionsPerPartition” value=“150” />
  38.         <!– 每个分区最小的连接数 –>
  39.         <property name=“minConnectionsPerPartition” value=“5” />
  40.     </bean>

 

3.5.3.  定义DataSource

[html] view plain copy

  1. <!– 定义数据源,使用自己实现的数据源 –>
  2.     <bean id=“dataSource” class=“cn.itcast.usermanage.spring.DynamicDataSource”>
  3.         <!– 设置多个数据源 –>
  4.         <property name=“targetDataSources”>
  5.             <map key-type=“java.lang.String”>
  6.                 <!– 这个key需要和程序中的key一致 –>
  7.                 <entry key=“master” value-ref=“masterDataSource”/>
  8.                 <entry key=“slave” value-ref=“slave01DataSource”/>
  9.             </map>
  10.         </property>
  11.         <!– 设置默认的数据源,这里默认走写库 –>
  12.         <property name=“defaultTargetDataSource” ref=“masterDataSource”/>
  13.     </bean>

 

3.6. 配置事务管理以及动态切换数据源切面

3.6.1.  定义事务管理器

[html] view plain copy

  1. <!– 定义事务管理器 –>
  2.     <bean id=“transactionManager”
  3.         class=“org.springframework.jdbc.datasource.DataSourceTransactionManager”>
  4.         <property name=“dataSource” ref=“dataSource” />
  5.     </bean>

 

3.6.2.  定义事务策略

[html] view plain copy

  1. <!– 定义事务策略 –>
  2.     <tx:advice id=“txAdvice” transaction-manager=“transactionManager”>
  3.         <tx:attributes>
  4.             <!–定义查询方法都是只读的 –>
  5.             <tx:method name=“query*” read-only=“true” />
  6.             <tx:method name=“find*” read-only=“true” />
  7.             <tx:method name=“get*” read-only=“true” />
  8.             <!– 主库执行操作,事务传播行为定义为默认行为 –>
  9.             <tx:method name=“save*” propagation=“REQUIRED” />
  10.             <tx:method name=“update*” propagation=“REQUIRED” />
  11.             <tx:method name=“delete*” propagation=“REQUIRED” />
  12.             <!–其他方法使用默认事务策略 –>
  13.             <tx:method name=“*” />
  14.         </tx:attributes>
  15.     </tx:advice>

 

3.6.3.  定义切面

[html] view plain copy

  1. <!– 定义AOP切面处理器 –>
  2.     <bean class=“cn.itcast.usermanage.spring.DataSourceAspect” id=“dataSourceAspect” />
  3.     <aop:config>
  4.         <!– 定义切面,所有的service的所有方法 –>
  5.         <aop:pointcut id=“txPointcut” expression=“execution(* xx.xxx.xxxxxxx.service.*.*(..))” />
  6.         <!– 应用事务策略到Service切面 –>
  7.         <aop:advisor advice-ref=“txAdvice” pointcut-ref=“txPointcut”/>
  8.         <!– 将切面应用到自定义的切面处理器上,-9999保证该切面优先级最高执行 –>
  9.         <aop:aspect ref=“dataSourceAspect” order=“-9999”>
  10.             <aop:before method=“before” pointcut-ref=“txPointcut” />
  11.         </aop:aspect>
  12.     </aop:config>

 

4.  改进切面实现,使用事务策略规则匹配

之前的实现我们是将通过方法名匹配,而不是使用事务策略中的定义,我们使用事务管理策略中的规则匹配。

 

4.1. 改进后的配置

[html] view plain copy

  1. <span style=“white-space:pre”>    </span><!– 定义AOP切面处理器 –>
  2.     <bean class=“cn.itcast.usermanage.spring.DataSourceAspect” id=“dataSourceAspect”>
  3.         <!– 指定事务策略 –>
  4.         <property name=“txAdvice” ref=“txAdvice”/>
  5.         <!– 指定slave方法的前缀(非必须) –>
  6.         <property name=“slaveMethodStart” value=“query,find,get”/>
  7.     </bean>

4.2. 改进后的实现

[java] view plain copy

  1. import java.lang.reflect.Field;
  2. import java.util.ArrayList;
  3. import java.util.List;
  4. import java.util.Map;
  5. import org.apache.commons.lang3.StringUtils;
  6. import org.aspectj.lang.JoinPoint;
  7. import org.springframework.transaction.interceptor.NameMatchTransactionAttributeSource;
  8. import org.springframework.transaction.interceptor.TransactionAttribute;
  9. import org.springframework.transaction.interceptor.TransactionAttributeSource;
  10. import org.springframework.transaction.interceptor.TransactionInterceptor;
  11. import org.springframework.util.PatternMatchUtils;
  12. import org.springframework.util.ReflectionUtils;
  13. /**
  14.  * 定义数据源的AOP切面,该类控制了使用Master还是Slave。
  15.  * 
  16.  * 如果事务管理中配置了事务策略,则采用配置的事务策略中的标记了ReadOnly的方法是用Slave,其它使用Master。
  17.  * 
  18.  * 如果没有配置事务管理的策略,则采用方法名匹配的原则,以query、find、get开头方法用Slave,其它用Master。
  19.  * 
  20.  * @author zhijun
  21.  *
  22.  */
  23. public class DataSourceAspect {
  24.     private List<String> slaveMethodPattern = new ArrayList<String>();
  25.     private static final String[] defaultSlaveMethodStart = new String[]{ “query”“find”“get” };
  26.     private String[] slaveMethodStart;
  27.     /**
  28.      * 读取事务管理中的策略
  29.      * 
  30.      * @param txAdvice
  31.      * @throws Exception
  32.      */
  33.     @SuppressWarnings(“unchecked”)
  34.     public void setTxAdvice(TransactionInterceptor txAdvice) throws Exception {
  35.         if (txAdvice == null) {
  36.             // 没有配置事务管理策略
  37.             return;
  38.         }
  39.         //从txAdvice获取到策略配置信息
  40.         TransactionAttributeSource transactionAttributeSource = txAdvice.getTransactionAttributeSource();
  41.         if (!(transactionAttributeSource instanceof NameMatchTransactionAttributeSource)) {
  42.             return;
  43.         }
  44.         //使用反射技术获取到NameMatchTransactionAttributeSource对象中的nameMap属性值
  45.         NameMatchTransactionAttributeSource matchTransactionAttributeSource = (NameMatchTransactionAttributeSource) transactionAttributeSource;
  46.         Field nameMapField = ReflectionUtils.findField(NameMatchTransactionAttributeSource.class“nameMap”);
  47.         nameMapField.setAccessible(true); //设置该字段可访问
  48.         //获取nameMap的值
  49.         Map<String, TransactionAttribute> map = (Map<String, TransactionAttribute>) nameMapField.get(matchTransactionAttributeSource);
  50.         //遍历nameMap
  51.         for (Map.Entry<String, TransactionAttribute> entry : map.entrySet()) {
  52.             if (!entry.getValue().isReadOnly()) {//判断之后定义了ReadOnly的策略才加入到slaveMethodPattern
  53.                 continue;
  54.             }
  55.             slaveMethodPattern.add(entry.getKey());
  56.         }
  57.     }
  58.     /**
  59.      * 在进入Service方法之前执行
  60.      * 
  61.      * @param point 切面对象
  62.      */
  63.     public void before(JoinPoint point) {
  64.         // 获取到当前执行的方法名
  65.         String methodName = point.getSignature().getName();
  66.         boolean isSlave = false;
  67.         if (slaveMethodPattern.isEmpty()) {
  68.             // 当前Spring容器中没有配置事务策略,采用方法名匹配方式
  69.             isSlave = isSlave(methodName);
  70.         } else {
  71.             // 使用策略规则匹配
  72.             for (String mappedName : slaveMethodPattern) {
  73.                 if (isMatch(methodName, mappedName)) {
  74.                     isSlave = true;
  75.                     break;
  76.                 }
  77.             }
  78.         }
  79.         if (isSlave) {
  80.             // 标记为读库
  81.             DynamicDataSourceHolder.markSlave();
  82.         } else {
  83.             // 标记为写库
  84.             DynamicDataSourceHolder.markMaster();
  85.         }
  86.     }
  87.     /**
  88.      * 判断是否为读库
  89.      * 
  90.      * @param methodName
  91.      * @return
  92.      */
  93.     private Boolean isSlave(String methodName) {
  94.         // 方法名以query、find、get开头的方法名走从库
  95.         return StringUtils.startsWithAny(methodName, getSlaveMethodStart());
  96.     }
  97.     /**
  98.      * 通配符匹配
  99.      * 
  100.      * Return if the given method name matches the mapped name.
  101.      * <p>
  102.      * The default implementation checks for “xxx*”, “*xxx” and “*xxx*” matches, as well as direct
  103.      * equality. Can be overridden in subclasses.
  104.      * 
  105.      * @param methodName the method name of the class
  106.      * @param mappedName the name in the descriptor
  107.      * @return if the names match
  108.      * @see org.springframework.util.PatternMatchUtils#simpleMatch(String, String)
  109.      */
  110.     protected boolean isMatch(String methodName, String mappedName) {
  111.         return PatternMatchUtils.simpleMatch(mappedName, methodName);
  112.     }
  113.     /**
  114.      * 用户指定slave的方法名前缀
  115.      * @param slaveMethodStart
  116.      */
  117.     public void setSlaveMethodStart(String[] slaveMethodStart) {
  118.         this.slaveMethodStart = slaveMethodStart;
  119.     }
  120.     public String[] getSlaveMethodStart() {
  121.         if(this.slaveMethodStart == null){
  122.             // 没有指定,使用默认
  123.             return defaultSlaveMethodStart;
  124.         }
  125.         return slaveMethodStart;
  126.     }
  127. }

 

5.  一主多从的实现

很多实际使用场景下都是采用“一主多从”的架构的,所有我们现在对这种架构做支持,目前只需要修改DynamicDataSource即可。

5.1. 实现

[java] view plain copy

  1. import java.lang.reflect.Field;
  2. import java.util.ArrayList;
  3. import java.util.List;
  4. import java.util.Map;
  5. import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;
  6. import javax.sql.DataSource;
  7. import org.slf4j.Logger;
  8. import org.slf4j.LoggerFactory;
  9. import org.springframework.jdbc.datasource.lookup.AbstractRoutingDataSource;
  10. import org.springframework.util.ReflectionUtils;
  11. /**
  12.  * 定义动态数据源,实现通过集成Spring提供的AbstractRoutingDataSource,只需要实现determineCurrentLookupKey方法即可
  13.  * 
  14.  * 由于DynamicDataSource是单例的,线程不安全的,所以采用ThreadLocal保证线程安全,由DynamicDataSourceHolder完成。
  15.  * 
  16.  * @author zhijun
  17.  *
  18.  */
  19. public class DynamicDataSource extends AbstractRoutingDataSource {
  20.     private static final Logger LOGGER = LoggerFactory.getLogger(DynamicDataSource.class);
  21.     private Integer slaveCount;
  22.     // 轮询计数,初始为-1,AtomicInteger是线程安全的
  23.     private AtomicInteger counter = new AtomicInteger(-1);
  24.     // 记录读库的key
  25.     private List<Object> slaveDataSources = new ArrayList<Object>(0);
  26.     @Override
  27.     protected Object determineCurrentLookupKey() {
  28.         // 使用DynamicDataSourceHolder保证线程安全,并且得到当前线程中的数据源key
  29.         if (DynamicDataSourceHolder.isMaster()) {
  30.             Object key = DynamicDataSourceHolder.getDataSourceKey();
  31.             if (LOGGER.isDebugEnabled()) {
  32.                 LOGGER.debug(“当前DataSource的key为: “ + key);
  33.             }
  34.             return key;
  35.         }
  36.         Object key = getSlaveKey();
  37.         if (LOGGER.isDebugEnabled()) {
  38.             LOGGER.debug(“当前DataSource的key为: “ + key);
  39.         }
  40.         return key;
  41.     }
  42.     @SuppressWarnings(“unchecked”)
  43.     @Override
  44.     public void afterPropertiesSet() {
  45.         super.afterPropertiesSet();
  46.         // 由于父类的resolvedDataSources属性是私有的子类获取不到,需要使用反射获取
  47.         Field field = ReflectionUtils.findField(AbstractRoutingDataSource.class“resolvedDataSources”);
  48.         field.setAccessible(true); // 设置可访问
  49.         try {
  50.             Map<Object, DataSource> resolvedDataSources = (Map<Object, DataSource>) field.get(this);
  51.             // 读库的数据量等于数据源总数减去写库的数量
  52.             this.slaveCount = resolvedDataSources.size() – 1;
  53.             for (Map.Entry<Object, DataSource> entry : resolvedDataSources.entrySet()) {
  54.                 if (DynamicDataSourceHolder.MASTER.equals(entry.getKey())) {
  55.                     continue;
  56.                 }
  57.                 slaveDataSources.add(entry.getKey());
  58.             }
  59.         } catch (Exception e) {
  60.             LOGGER.error(“afterPropertiesSet error! “, e);
  61.         }
  62.     }
  63.     /**
  64.      * 轮询算法实现
  65.      * 
  66.      * @return
  67.      */
  68.     public Object getSlaveKey() {
  69.         // 得到的下标为:0、1、2、3……
  70.         Integer index = counter.incrementAndGet() % slaveCount;
  71.         if (counter.get() > 9999) { // 以免超出Integer范围
  72.             counter.set(-1); // 还原
  73.         }
  74.         return slaveDataSources.get(index);
  75.     }
  76. }

 

6.  MySQL主从复制

6.1. 原理

 

mysql主(称master)从(称slave)复制的原理:

1、master将数据改变记录到二进制日志(binarylog)中,也即是配置文件log-bin指定的文件(这些记录叫做二进制日志事件,binary log events)

2、slave将master的binary logevents拷贝到它的中继日志(relay log)

3、slave重做中继日志中的事件,将改变反映它自己的数据(数据重演)

6.2. 主从配置需要注意的地方

1、主DB server和从DB server数据库的版本一致

2、主DB server和从DB server数据库数据一致[ 这里就会可以把主的备份在从上还原,也可以直接将主的数据目录拷贝到从的相应数据目录]

3、主DB server开启二进制日志,主DB server和从DB server的server_id都必须唯一

6.3. 主库配置(windows,Linux下也类似)

在my.ini修改:

 

#开启主从复制,主库的配置

log-bin= mysql3306-bin

#指定主库serverid

server-id=101

#指定同步的数据库,如果不指定则同步全部数据库

binlog-do-db=mybatis_1128

 

执行SQL语句查询状态:
SHOW MASTER STATUS

 

需要记录下Position值,需要在从库中设置同步起始值。

6.4. 在主库创建同步用户

#授权用户slave01使用123456密码登录mysql

grant replication slave on *.* to ‘slave01’@’127.0.0.1’identified by ‘123456’;

flush privileges;

6.5. 从库配置

在my.ini修改:

 

#指定serverid,只要不重复即可,从库也只有这一个配置,其他都在SQL语句中操作

server-id=102

 

以下执行SQL:

CHANGEMASTER TO

 master_host=’127.0.0.1′,

 master_user=’slave01′,

 master_password=’123456′,

 master_port=3306,

 master_log_file=’mysql3306-bin.000006′,

 master_log_pos=1120;

 

#启动slave同步

STARTSLAVE;

 

#查看同步状态

SHOWSLAVE STATUS;

 

7.  参考资料

http://www.iteye.com/topic/1127642

http://634871.blog.51cto.com/624871/1329301