如何实现MySQL负载均衡功能

MySQL是一个高速度、高性能、多线程、开放源代码，建立在客户/服务器(Client/Server)结构上的关系型数据库管理系统(RDBMS)。它始于1979年，最初是MichaelWidenius为瑞典TcX公司创建的UNIREG数据库系统，当时的UNIREG没有SQL(StructuredQueryLanguage结构化查询语言)接口，限制了它的应用。

1996年5月，Widenius开发出了MySQL的最初版本，开始在Internet上公开发行。MySQL的开发人员从一开始就一直关注它的性能，为此不惜特性集，直到今天，MySQL依然保持本色，以高速度高性能为首要原则。随着时间的推移，MySQL也加入了大型数据库产品的高级特性，如存储过程、视图、触发器等，使其在企业级数据库系统中开始被部署应用[1]。

2008年10月，SUN公司收购了MySQLAB公司，开始进入开源领域。随着重量级 *** 作系统Solaris的开源，SUNMySQL在数据库市场占有的份额将会进一步提高。因此，在生产环境中部署具有负载均衡功能的MySQL服务器集群，对于提高企业数据库应用系统的速度、稳定性及可伸缩性具有很大的现实意义，也可以有效降低应用系统的投资成本。

一、负载均衡基本思路

在一个服务器集群中，尽可能的平均负载量。通常做法是在服务器前端设置一个负载均衡器（专门的硬件设备），MySQL的负载均衡，通常都离不开数据分片（把数据分割成小块，存储到不同的db节点中）、复制等 *** 作。

负载均衡的主要贡献，除了均发数据库请求，还可提供管理读/写策略。在分发请求时则确定那些节点可写，可读，随即将请求发送到指定节点上执行 *** 作。

二、实现负载均衡的方式：

1、mysql读写分离：

mysql复制时，产生了多个数据副本（备库），为减少服务器压力，备库用于处理读 *** 作，主库可同时处理读写是mysql集群实现读写分离的常用策略。

由于备库的复制是异步的，无法实时同步，读写分离的主要难点也在于备库上的脏数据。通常如果使用备库进行读，一般对数据的实时性要求不能太高。对此，mysql提供了几种常见的读写分离方式，例如基于查询的读写分离、基于脏数据、基于会话等，有兴趣可继续研究。

mysql设置的读写分离，减少了主库的请求量，将大量读的 *** 作发送给备库，实现负载均衡。

2、修改DNS

在高并发负载均衡（一）——企业架构分析和DNS中详细介绍了DNS以及DNS如何实现负载，简言之，通过n个服务器IP指定到一个域名，根据请求的不同标识特征，将请求发送给不同的IP服务器进行处理。

3、引入中间件

mysql官方提供了一个mysql负载的中间件，mysql_proxy，也需要在服务器上进行安装，修改配置文件（mysql的服务器IP）,实质与nginx类似，也是一个代理服务器。

4、利用mysql复制分流查询 *** 作

利用mysql的主从复制可以有效的分流更新 *** 作和查询 *** 作，具体的实现是一个主服务器，承担更新 *** 作，多台从服务器，承担查询 *** 作，主从之间通过复制实现数据的同步。多台从服务器一方面用来确保可用性，一方面可以创建不同的索引满足不同查询的需要。

对于主从之间不需要复制全部表的情况，可以通过在主的服务器上搭建一个虚拟的从服务器，将需要复制到从服务器的表设置成blackhole引擎，然后定义replicate-do-table参数只复制这些表，这样就过滤出需要复制的binlog，减少了传输binlog的带宽。因为搭建的虚拟的从服务器只起到过滤binlog的作用，并没有实际纪录任何数据，所以对主数据库服务器的性能影响也非常的有限。

通过复制分流查询的存在的问题是主数据库上更新频繁或者网络出现问题的时候，主从之间的数据可能存在差异，造成查询结果的异议，应用在设计的时候需要有所考虑。

5、采用分布式数据库架构

mysql从5.0.3开始支持分布式事务，当前分布式事务只对Innodb存储引擎支持。分布式的数据库架构适合大数据量，负载高的情况，有良好的扩展性和高可用性。通过在多台服务器之间分布数据实现在多台服务器之间的负载平均，提高了访问的执行效率。具体实现的时候，可以使用mysql的Cluster功能（NDB引擎）或者自己编写程序来实现全局事务。

它们是按SMP、NUMA、MPP、集群、分布处理从最紧密到最松散的排列。

SMP(多处理系统):这种系统是在一台计算机里有多个CPU,CPU之间的地位是平等的，它们共享内存空间和I/O设备。其工作方法是由 *** 作系统负责将任务分解成多个并发进程，然后让其在不同的CPU上运行。

NUMA(非统一内存存取):这种系统可以让多处理计算机的CPU比SMP更高效地共享本地内存，CPU可以更快速地存取单一的内存区域，不过如需要也可以用间接方式存取其他区域的内存，这种方法是让某些CPU在给定范围的物理内存中有更大的优先使用权。

MPP(巨型并行处理):这种系统的节点都有自己的CPU，并有自己的专有资源。此种结构相对独立，但各个节点一般没有完全存取I/O的能力。

集群:集群系统是由独立的计算机组成，但有控制管理工具统一管理。

分布处理:它是比我们要构筑的集群系统更松散的连接，一般是任务在不同的地方完成，没有可以作为整体管理的单一实体。

以上的聚合方式有紧有疏，它们都有自己的适用范围，这里就不多说了，有兴趣可自己找些资料看，这里只是想让大家了解它所处的位置。

实现负载均衡的方法

集群的目的是共享和高效地利用资源，提供大型运算，提供负载均衡分配请求压力以及出现故障时能够进行切换实现高可用性。

限于篇幅，本文只对负载均衡的实现做些介绍(针对TurboLinux Cluster Server)。通过对相关软件的分析，实现集群负载的功能是通过流量管理实现的，具体有这样几种实现方法:直接路由(Direct forwarding)、网络地址转换(NAT)、隧道技术(Tunneling)。

直接路由(Direct forwarding)

当参与集群的计算机和作为控制管理的计算机在同一个网段时可以用此法，控制管理的计算机接收到请求包时直接送到参与集群的节点。优点是返回给客户的流量不经过控制主机，速度快开销少。

网络地址转换(NAT)

这种方法可能大家较熟悉，地址转换器有能被外界访问到的合法IP地址，它修改来自专有网络的流出包的地址，外界看起来包是来自地址转换器本身，当外界包送到转换器时，它能判断出应该将包送到内部网的哪个节点。优点是节省IP地址，能对内部进行伪装缺点是效率低，因为返回给请求方的流量经过转换器。

隧道技术(Tunneling)

这种方式是在集群的节点不在同一个网段时可用的转发机制，是将IP包封装在其他网络流量中的方法，为了安全的考虑，应该使用隧道技术中的VPN,也可使用租用专线。

集群所能提供的服务是基于TCP/IP的Web服务、Mail服务、News服务、DNS服务、Proxy服务器等等，下面我们将就具体的产品TurboLinux Cluster Server 来实现一个进行负载均衡集群系统，用于提供Web和FTP的服务。四台服务器的负载均衡实例

所提供的服务:Web、FTP。

系统的实现目的:做一个较完善负载均衡的系统，以便能用到其中的较多的功能。

采用设备状况:使用四台服务器，其中3台装TurboLinux Cluster Server,1台安装Windows 2000 Sever。系统安装1.在两台服务器上安装TurboLinux， apache和wu-ftpd也要安装，因为集群要提供这种服务,安装完后重启，挂接光驱在目录/mnt/cdrom下，执 行./TLCS-install,然后按提示完全安装。

我使用下面的Debian服务器，它们都在同一个网段(本例如:192.168.0.x):

sql1.test.com: 192.168.0.101 MySQL 群集节点 1

sql2.test.com: 192.168.0.102 MySQL 群集节点 2

loadb1.test.com: 192.168.0.103 负载均衡 1 / MySQL 群集管理服务器

loadb2.test.com: 192.168.0.104 负载均衡 2

另外我们需要一个虚拟IP地址:192.168.0.105。它会安排给这个MySQL群集的负载均衡,以便于

应用程序通过统一单独的IP地址来访问群集。

尽管我们想在MySQL群集中使用两个节点,但是我们仍然需要第三个节点,MySQL群集管理服务器

,主要的一个原因是:如果其中一个MySQL群集节点坏了，而MySQL群集管理服务器没有运行，那

么两个群集节点上的数据将会不一致(“split brain”)。我们需要它来配置MySQL群集.

因此我们的安装一般需要五台机器：

2个MySQL群集节点 + 1个群集管理服务器 + 2个负载均衡 = 5

因为群集管理服务器没有使用多少资源，系统将会空着什么都不做，所以我们可以把我们的第一

个负载均衡和它一起放在同一台机器上，这样可以节约我们一台服务器，所以最好我们只需要四台

机器。

二 配置MySQL群集管理服务器

首先我们要下载MySQL 5.0.19，并安装群集管理服务器(ndb_mgmd)和群集管理客户端 (ndb_mgm - 它

可以用来监控群集的运行情况). 下面的步骤是在loadb1.test.com (192.168.0.103)上进行的:

loadb1.test.com:

mkdir /usr/src/mysql-mgm

cd /usr/src/mysql-mgm

wget dev.mysql.com/get/Downloads/MySQL-5.0/mysql-max-5.0.19-linux-i686-\

glibc23.tar.gz/from/.mirrorservice.org/sites/ftp.mysql.com/

tar xvfz mysql-max-5.0.19-linux-i686-glibc23.tar.gz

cd mysql-max-5.0.19-linux-i686-glibc23

mv bin/ndb_mgm /usr/bin

mv bin/ndb_mgmd /usr/bin

chmod 755 /usr/bin/ndb_mg*

cd /usr/src

rm -rf /usr/src/mysql-mgm

下一步，我们必须创建群集的配置文件,/var/lib/mysql-cluster/config.ini:

loadb1.test.com:

mkdir /var/lib/mysql-cluster

cd /var/lib/mysql-cluster

vi config.ini

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[NDBD DEFAULT]

NoOfReplicas=2

[MYSQLD DEFAULT]

[NDB_MGMD DEFAULT]

[TCP DEFAULT]

# Section for the cluster management node

[NDB_MGMD]

# IP address of the management node (this system)

HostName=192.168.0.103

# Section for the storage nodes

[NDBD]

# IP address of the first storage node

HostName=192.168.0.101

DataDir= /var/lib/mysql-cluster

[NDBD]

# IP address of the second storage node

HostName=192.168.0.102

DataDir=/var/lib/mysql-cluster

# one [MYSQLD] per storage node

[MYSQLD]

[MYSQLD]

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