对于一个服务系统来说，单一的MySQL数据库服务器风险巨大。如果这台服务器出现宕机或者异常错误，会导致整个服务不可用，甚至导致不可恢复的数据丢失。另外随着业务量的加大，单个数据库服务器肯定会出现无法满足访问需求的情况。因此一般需要搭建MySQL数据库集群来保证数据库服务器的高可用性和可扩展性。
MySQL数据库集群方案有多种，适应不同的使用场景和发展阶段，常用的方案有Replication主从架构、DBProxy、MHA+ProxySQL、Zookeeper等。一般业务的起步阶段，可以先配置Replication主从架构，后续根据业务的增长来调整MySQL数据库集群方案。
下面我们来搭建MySQL的Replication主从架构。
1.配置MySQL多实例
最基本的Replication主从架构需要一主一从两台服务器。我们在单个设备上配置多实例来启动两个MySQL实例，来配置一主一从的Replication架构。
2.1 创建多实例数据存放目录
配置MySQL多实例无法使用安装时默认的配置，还需要创建目录来存放每个实例的数据库文件。
我们在3306和3307两个端口上启动MySQL实例，因此在"/home/jishu"目录下创建mysql目录，并分别创建3306和3307两个子目录分别存放两个实例的数据。目录创建完成后，还需要修改mysql目录的用户权限给mysql用户。
jishu@Jishu:~$ mkdir -p mysql/3306/data
jishu@Jishu:~$ mkdir -p mysql/3307/data
jishu@Jishu:~$ sudo chown -R mysql:mysql mysql
jishu@Jishu:~$ cd mysql
jishu@Jishu:~/mysql$ ls
3306 3307
2.2 初始化多实例数据库
数据库存放目录创建好之后，在对应的目录中初始化数据库。
jishu@Jishu:~$ sudo mysqld --initialize-insecure --basedir=/usr --datadir=/home/jishu/mysql/3306/data/ --user=mysql
jishu@Jishu:~$ sudo mysqld --initialize-insecure --basedir=/usr --datadir=/home/jishu/mysql/3307/data/ --user=mysql 数据库初始化命令中的参数含义为:
initialize-insecure: 表示初始化时生成空密码，否则会生成随机密码
basedir: 表示MySQL的安装目录
datadir: 表示数据存放目录
user: 表示mysqld服务的运行用户
2.3 创建多实例配置文件
我们用mysqld_multi命令来启动多实例。在mysql目录下创建MySQL多实例配置文件my.cnf。
[mysqld_multi]
mysqld = /usr/bin/mysqld_safe
mysqladmin = /usr/bin/mysqladmin
user = root
password = 123456
log = /home/jishu/mysql/mysqld_multi.log
[mysqld1]
port = 3306
socket = /home/jishu/mysql/3306/mysql.sock
pid_file = /home/jishu/mysql/3306/mysql.pid
basedir = /usr
datadir = /home/jishu/mysql/3306/data/
# LOGGING
long_query_time = 5
slow_query_log = 1
log_error = /home/jishu/mysql/3306/error.log
slow_query_log_file = /home/jishu/mysql/3306/slow_query.log
log_warnings = 1
# INNODB
innodb_data_home_dir = /home/jishu/mysql/3306/data
innodb_buffer_pool_size = 64M
innodb_log_file_size = 64M
innodb_data_file_path = ibdata1:12M:autoextend:max:64M
# REPLICATION
server-id = 3306
log-bin = /home/jishu/mysql/3306/mysql-binlog
binlog-do-db = musics
[mysqld2]
port = 3307
socket = /home/jishu/mysql/3307/mysql.sock
pid_file = /home/jishu/mysql/3307/mysql.pid
basedir = /usr
datadir = /home/jishu/mysql/3307/data/
# LOGGING
long_query_time = 5
slow_query_log = 1
log_error = /home/jishu/mysql/3307/error.log
slow_query_log_file = /home/jishu/mysql/3307/slow_query.log
log_warnings = 1
# INNODB
innodb_data_home_dir = /home/jishu/mysql/3307/data
innodb_buffer_pool_size = 64M
innodb_log_file_size = 64M
innodb_data_file_path = ibdata1:12M:autoextend:max:64M
# REPLICATION
server-id = 3307
log-bin = /home/jishu/mysql/3307/mysql-binlog配置文件中配置了mysqld1和mysqld2两个实例的参数。INNODB节中的buffer size可以根据需要进行调整。REPLICATION节中的参数用于配置Replication主从架构，其中server-id字段表示各个实例的id，必须唯一，我们直接取各个实例的端口号为id；log-bin字段启用binary log文件，指示文件路径。
2.3 启动多实例
我们用mysqld_multi命令来启动多实例。启动前需要用ps命令确认一下是否有MySQL进程启动，如果有的话，需要先把MySQL服务停掉。
jishu@Jishu:~/mysql$ ps -A | grep "mysql"
jishu@Jishu:~/mysql$ sudo mysqld_multi --defaults-file=./my.cnf start
此时，启动不成功，会出现error.log创建权限的错误，按照配置文件中的error.log路径，手动创建error.log文件，并赋予mysql用户权限后，重新启动。
多实例启动后，我们用lsof命令看看3306和3307端口的服务器是否已经启动。
jishu@Jishu:~/mysql$ sudo apt-get install lsof
jishu@Jishu:~/mysql$ sudo lsof -i:3306
COMMAND PID USER FD TYPE DEVICE SIZE/OFF NODE NAME
mysqld 7944 mysql 26u IPv4 244417 0t0 TCP localhost:mysql (LISTEN)
jishu@Jishu:~/mysql$ sudo lsof -i:3307
COMMAND PID USER FD TYPE DEVICE SIZE/OFF NODE NAME
mysqld 7948 mysql 26u IPv4 244416 0t0 TCP localhost:3307 (LISTEN)可以看到两个端口上的MySQL实例都正常启动。
3.配置Replication主从架构
Replication是通过binary log文件同步主数据库(Master)上的所有改变到从数据库(Slave)。
Replication主从复制过程为：
1) 数据发生变化时，Master将数据变更的事件记录到binary log文件；
2) Master发送信号，唤醒Dump线程，通知有新事件产生；
3) Dump线程将新事件发送给Slave的I/O线程；
4) Slave的I/O线程将接受到事件记录到relay log文件；
5) Slave的SQL线程从relay log文件中读取事件；
6) Slave的SQL线程执行读取的事件，从而实现备库数据的更新。
从上面的过程来看，Replication是一个异步过程，会导致在同一时间点从库上的数据可能与主库的不一致，并且无法保证主备之间的延迟，这是Replication架构的一个缺陷。配置为读写分离的服务，有时候在主数据库上写入数据后，从从库上读数据失败，就是这个原因。
3.1 指定连接数据库实例的用户名
MySQL实例正常启动后，在3306和3307目录中会分别生成连接两个数据库实例的socket文件，使用mysqladmin给两个数据库实例的root账号设置相同的密码。
jishu@Jishu:~/mysql$ sudo mysqladmin -u root password 123456 -S ./3306/mysql.sock
mysqladmin: [Warning] Using a password on the command line interface can be insecure.
Warning: Since password will be sent to server in plain text, use ssl connection to ensure password safety.
jishu@Jishu:~/mysql$ sudo mysqladmin -u root password 123456 -S ./3307/mysql.sock
mysqladmin: [Warning] Using a password on the command line interface can be insecure.
Warning: Since password will be sent to server in plain text, use ssl connection to ensure password safety.
3.2 创建Replication复制账号
我们把端口为3306的实例作为主服务器，登录主服务器，创建Replication复制账号，并授予REPLICATION SLAVE权限。
jishu@Jishu:~/mysql$ mysql -uroot -p123456 -S ./3306/mysql.sock
mysql: [Warning] Using a password on the command line interface can be insecure.
......
Type 'help;' or '\h' for help. Type '\c' to clear the current input statement.
mysql> CREATE USER 'backup'@'localhost' IDENTIFIED BY '123456';
Query OK, 0 rows affected (0.01 sec)
mysql> GRANT REPLICATION SLAVE ON *.* TO 'backup'@'localhost' IDENTIFIED BY '123456';
Query OK, 0 rows affected, 1 warning (0.01 sec)
mysql> flush privileges;
Query OK, 0 rows affected (0.01 sec)
3.3 创建数据库
我们在多实例配置文件mysqld1实例的REPLICATION节中指定了执行Replication复制的数据库为musics，因此需要分别连接主实例和从实例，创建musics数据库。
mysql> create database musics;
Query OK, 1 row affected (0.00 sec)
mysql> show databases;
+--------------------+
| Database |
+--------------------+
| information_schema |
| musics |
| mysql |
| performance_schema |
| sys |
+--------------------+
5 rows in set (0.01 sec)
3.4 配置主从Replication
我们首先在主实例中查看master状态。
mysql> show master status\G;
*************************** 1. row ***************************
File: mysql-binlog.000001
Position: 1279
Binlog_Do_DB: musics
Binlog_Ignore_DB:
Executed_Gtid_Set:
1 row in set (0.00 sec)
ERROR:
No query specified 查看命令返回的结果的字段含义为：
File: 主数据库记录事件的binary log文件名，在从数据库配置时需要用到；
Position: 主数据库记录事件的binary log中的事件位置，会随着数据库的操作不断变化，所以在配置Replication时，一般需要锁定主数据库，配置完之后在解锁。这个参数在从数据库配置时需要用到也需要用到；
Binlog-Do-DB: 执行Replication操作的数据库，我们配置为musics数据库；
Binlog-Ignore-DB: 忽略Replication操作的数据库，我们没有配置。
为了避免Position参数发生变化，我们先锁定主数据库。
mysql> use musics;
Database changed
mysql> flush tables with read lock;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
我们把3307端口的实例作为从数据库。连接从数据库，进行配置。
jishu@Jishu:~/mysql$ mysql -uroot -p123456 -S 3307/mysql.sock
mysql: [Warning] Using a password on the command line interface can be insecure.
......
Type 'help;' or '\h' for help. Type '\c' to clear the current input statement.
mysql> stop slave;
Query OK, 0 rows affected, 1 warning (0.00 sec)
mysql> change master to master_host='127.0.0.1',master_user='backup',master_password='123456',master_port=3306,master_log_file='mysql-bin.000001',master_log_pos=1279;
#这里要注意master_log_file和master_log_pos要和master一致
Query OK, 0 rows affected, 2 warnings (0.06 sec)
mysql> start slave;
Query OK, 0 rows affected (0.01 sec)
我们来看一下slave的状态。
mysql> show slave status\G;
*************************** 1. row ***************************
Slave_IO_State:
Master_Host: 127.0.0.1
Master_User: backup
Master_Port: 3306
Connect_Retry: 60
Master_Log_File: mysql-bin.000001
Read_Master_Log_Pos: 1279
Relay_Log_File: Jishu-relay-bin.000003
Relay_Log_Pos: 4
Relay_Master_Log_File: mysql-bin.000001
Slave_IO_Running: Yes
Slave_SQL_Running: Yes
Replicate_Do_DB:
Replicate_Ignore_DB:
...... slave状态查询结果中，如果Slave-IO-Running和Slave-SQL-Running的状态都是Yes时，表示主从数据库的Replication正常。Slave-IO-Running表示能连接到主库，并读取主库的binary log到本地，生成本地relay log文件；Slave-SQL-Running表示能读取本地relay log文件，并执行relay log里的SQL命令。
如果查询结果中出现1236错误:
......
Last_IO_Errno: 1236
Last_IO_Error: Got fatal error 1236 from master when reading data from binary log: 'Could not find first log file name in binary log index file'
......
可以在从库上执行以下操作，即可正常。
mysql> stop slave;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
mysql> reset slave;
Query OK, 0 rows affected (0.02 sec)
mysql> start slave;
Query OK, 0 rows affected (0.03 sec)
Replication运行正常后，要把主数据库解锁。
mysql> unlock tables;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
4.Replication测试
在主数据库创建songs和albums两张表，然后到从数据库看是否也会生成这两张表，以测试Replication。
连接主数据库，创建表格：
mysql> create table tbl_songs(id int, name varchar(16));
Query OK, 0 rows affected (0.04 sec)
mysql> create table tbl_albums(id int, name varchar(32));
Query OK, 0 rows affected (0.035 sec)
mysql> show tables;
+------------------+
| Tables_in_musics |
+------------------+
| tbl_albums |
| tbl_songs |
+------------------+
2 rows in set (0.00 sec)
连接从数据库，查看表格：
mysql> show databases;
+--------------------+
| Database |
+--------------------+
| information_schema |
| musics |
| mysql |
| performance_schema |
| sys |
+--------------------+
5 rows in set (0.00 sec)
mysql> use musics;
Reading table information for completion of table and column names
You can turn off this feature to get a quicker startup with -A
Database changed
mysql> show tables;
+------------------+
| Tables_in_musics |
+------------------+
| tbl_albums |
| tbl_songs |
+------------------+
2 rows in set (0.00 sec)
数据库和两张表都已经同步，Replication功能正常。
