6种MySQL数据库平滑扩容方案剖析

淩亂°似流年 2023-10-03 21:35 14阅读 0赞

### 1. 扩容方案剖析 ###

#### 1.1 扩容问题 ####

在项目初期，我们部署了三个数据库A、B、C，此时数据库的规模可以满足我们的业务需求。为了将数据做到平均分配，我们在Service服务层使用uid%3进行取模分片，从而将数据平均分配到三个数据库中。

如图所示：

![format_png][]

后期随着用户量的增加，用户产生的数据信息被源源不断的添加到数据库中，最终达到数据库的最佳存储容量。如果此时继续向数据库中新增数据，会导致数据库的CRUD等基本操作变慢，进而影响整个服务的响应速度。

这时，我们需要增加新的节点，对数据库进行水平扩容，那么加入新的数据库D后，数据库的规模由原来的3个变为4个。

如图所示：

![format_png 1][]

此时由于分片规则发生了变化（uid%3 变为uid%4），导致大部分的数据，无法命中原有的数据，需要重新进行分配，要做大量的数据迁移处理。

> 比如之前uid如果是uid=3取模3%3=0， 是分配在A库上，新加入D库后， uid=3取模3%4=3，分配在D库上；

![format_png 2][]

新增一个节点， 大概会有90%的数据需要迁移， 这样会面临大量的数据压力，并且对服务造成极大的不稳定性。

#### 1.2 停机方案 ####

![format_png 3][]

1.  发布公告
    
    为了进行数据的重新拆分，在停止服务之前，我们需要提前通知用户，比如：我们的服务会在yyyy-MM-dd进行升级，给您带来的不便敬请谅解。
2.  停止服务
    
    关闭Service
3.  离线数据迁移（拆分，重新分配数据）
    
    将旧库中的数据按照Service层的算法，将数据拆分，重新分配数据
4.  数据校验
    
    开发定制一个程序对旧库和新库中的数据进行校验，比对
5.  更改配置
    
    修改Service层的配置算法，也就是将原来的uid%3变为uid%4
6.  恢复服务
    
    重启Service服务
7.  回滚预案
    
    针对上述的每个步骤都要有数据回滚预案，一旦某个环节（如：数据迁移，恢复服务等）执行失败，立刻进行回滚，重新再来

停止服务之后， 能够保证迁移工作的正常进行， 但是服务停止，伤害用户体验， 并造成了时间压力， 必须在指定的时间内完成迁移。

#### 1.3 停写方案 ####

![format_png 4][]

1.  支持读写分离
    
    数据库支持读写分离，在扩容之前，每个数据库都提供了读写功能，数据重新分配的过程中，将每个数据库设置为只读状态，关闭写的功能
2.  升级公告
    
    为了进行数据的重新拆分，在停写之前，我们需要提前通知用户，比如：我们的服务会在yyyy-MM-dd进行升级，给您带来的不便敬请谅解。
3.  中断写操作，隔离写数据源（或拦截返回统一提示）
    
    在Service层对所有的写请求进行拦截，统一返回提示信息，如：服务正在升级中，只对外提供读服务
4.  数据同步处理
    
    将旧库中的数据按照Service层的算法，将数据重新分配，迁移（复制数据）
5.  数据校验
    
    开发定制一个程序对旧库中的数据进行备份，使用备份的数据和重新分配后的数据进行校验，比对
6.  更改配置
    
    通过配置中心，修改Service层的配置算法，也就是将原来的uid%3变为uid%4，这个过程不需要重启服务
7.  恢复写操作
    
    设置数据库恢复读写功能，去除Service层的拦截提示
8.  数据清理
    
    使用delete语句对冗余数据进行删除
9.  回滚预案
    
    针对上述的每个步骤都要有数据回滚预案，一旦某个环节（如：数据迁移等）执行失败，立刻进行回滚，重新再来

缺点：在数据的复制过程需要消耗大量的时间，停写时间太长，数据需要先复制，再清理冗余数据

#### 1.4 日志方案 ####

核心是通过日志进行数据库的同步迁移， 主要操作步骤如下：

1.  数据迁移之前， 业务应用访问旧的数据库节点。

![format_png 5][]

1.  日志记录
    
    在升级之前， 记录“对旧数据库上的数据修改”的日志（这里修改包括增、删、改），这个日志不需要记录详细的数据信息，主要记录：
    
    （1）修改的库；
    
    （2）修改的表；
    
    （3）修改的唯一主键；
    
    （4）修改操作类型。

![format_png 6][]

日志记录不用关注新增了哪些信息，修改的数据格式，只需要记录以上数据信息，这样日志格式是固定的， 这样能保证方案的通用性。

服务升级日志记录功能风险较小：

> 写和修改接口是少数， 改动点少；
> 
> 升级只是增加了一些日志，采用异步方式实现， 对业务功能没有太多影响。

1.  数据迁移：
    
    研发定制数据迁移工具， 作用是把旧库中的数据迁移至新库中。

![format_png 7][]

> 整个过程仍然采用旧库进行对外服务。
> 
> 数据同步工具实现复杂度不高。
> 
> 只对旧库进行读取操作， 如果同步出现问题， 都可以对新库进行回滚操作。
> 
> 可以限速或分批迁移执行， 不会有时间压力。

数据迁移完成之后， 并不能切换至新库提供服务。

因为旧库依然对线上提供服务， 库中的数据随时会发生变化， 但这些变化的数据并没有同步到新库中， 旧库和新库数据不一致， 所以不能直接进行切换， 需要将数据同步完整。

1.  日志增量迁移

![format_png 8][]

研发一个日志迁移工具，把上面迁移数据过程中的差异数据追平，处理步骤：

> 读取log日志，获取具体是哪个库、表和主键发生了变化修改；
> 
> 把旧库中的主键记录读取出来
> 
> 根据主键ID，把新库中的记录替换掉

这样可以最大程度的保障数据的一致性。风险分析：

> 整个过程， 仍然是旧库对线上提供服务；
> 
> 日志迁移工具实现的复杂度较低；
> 
> 任何时间发现问题， 可以重新再来，有充分的容错空间；
> 
> 可以限速重放处理日志， 处理过程不会因为对线上影响造成时间压力。

但是， 日志增量同步完成之后， 还不能切换到新的数据库。

因为日志增量同步过程中，旧库中可能有数据发生变化， 导致数据不一致，所以需要进一步读取日志， 追平数据记录； 日志增量同步过程随时可能会产生新的数据， 新库与旧库的数据追平也会是一个无限逼近的过程。

1.  数据校验
    
    准备好数据校验工具，将旧库和新库中的数据进行比对，直到数据完全一致。

![format_png 9][]

1.  切换新库
    
    数据比对完成之后， 将流量转移切换至新库， 至此新库提供服务， 完成迁移。

![format_png 10][]

但是在极限情况下， 即便通过上面的数据校验处理， 也有可能出现99.99%数据一致， 不能保障完全一致，这个时候可以在旧库做一个readonly只读功能， 或者将流量屏蔽降级，等待日志增量同步工具完全追平后， 再进行新库的切换。

至此，完成日志方案的迁移扩容处理， 整个过程能够持续对线上提供服务， 只会短暂的影响服务的可用性。

这种方案的弊端，是操作繁琐，需要适配多个同步处理工具，成本较高， 需要制定个性化业务的同步处理， 不具备普遍性，耗费的时间周期也较长。

#### 1.5 双写方案（中小型数据） ####

![format_png 11][]

双写方案可通过canal或mq做实现。

1.  增加新库，按照现有节点， 增加对应的数量。
2.  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
3.  增量同步：开启Canal同步服务， 监听从节点数据库， 再开启主从同步，从节点收到数据后会通过Canal服务， 传递至新的DB节点。
4.  切换新库：通过Nginx，切换访问流量至新的服务。
5.  修复切换异常数据：在切换过程中， 如果出现，Canal未同步，但已切换至新库的请求（比如下单，修改了资金， 但还未同步 ）， 可以通过定制程序， 读取检测异常日志，做自动修复或人工处理。
    
    针对此种情况， 最好是在凌晨用户量小的时候， 或专门停止外网访问，进行切换，减少异常数据的产生。
6.  数据校验：为保障数据的完全一致， 有必要对数据的数量完整性做校验。

#### 1.6 平滑2N方案（大数据量） ####

1.  线上数据库，为了保障其高可用，一般每台主库会配置一台从库，主库负责读写，从库负责读取。下图所示，A，B是主库，A0和B0是从库。

![format_png 12][]

1.  当需要扩容的时候，我们把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:
    
    > 把uid%4=0和uid%4=2的数据分别分配到A和A0主库中
    > 
    > 把uid%4=1和uid%4=3的数据分配到B和B0主库中

![format_png 13][]

1.  因为A和A0库的数据相同，B和B0数据相同，此时无需做数据迁移。只需调整变更一下分片配置即可，通过配置中心更新，不需要重启。

![format_png 14][]

由于之前uid%2的数据是分配在2个库里面，扩容之后需要分布到4个库中，但由于旧数据仍存在（uid%4=0的节点,还有一半uid%4=2的数据），所以需要对冗余数据做一次清理。

这个清理，并不会影响线上数据的一致性，可以随时随地进行。

1.  处理完成之后，为保证数据的高可用，以及将来下一步的扩容需求。
    
    可以为现有的主库再次分配一个从库。

![format_png 15][]

### 2. 平滑2N扩容方案实践 ###

#### 2.1 实现应用服务级别的动态扩容 ####

扩容前部署架构：

![format_png 16][]

2.1.1 MariaDB服务安装

1.  切换阿里云镜像服务（YUM安装过慢可以切换）
    
        yum -y install wget
        ## 备份CentOS-Base.repo
        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
        复制代码
2.  配置YUM源
    
        vi /etc/yum.repos.d/mariadb-10.2.repo 
        复制代码
    
    增加以下内容：
    
        [mariadb]
        name = MariaDB
        baseurl = https://mirrors.ustc.edu.cn/mariadb/yum/10.2/centos7-amd64
        gpgkey=https://yum.mariadb.org/RPM-GPG-KEY-MariaDB
        gpgcheck=1
        复制代码
3.  执行安装
    
        yum -y install mariadb mariadb-server MariaDB-client  MariaDB-common
        复制代码
4.  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
            复制代码
     *  卸载Mariadb服务
        
            yum -y remove Maria*
            复制代码
     *  删除数据与配置：
        
            rm -rf /var/lib/mysql/*
            rm -rf /etc/my.cnf.d/
            rm -rf /etc/my.cnf
            复制代码
5.  启动MariaDB后，执行安全配置向导命令，可根据安全配置向导提高数据库的安全性
    
        systemctl start mariadb
        
        mysql_secure_installation
        复制代码
6.  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
        复制代码
    
    进入MySQL服务， 执行以下操作：
    
        use mysql;
        
        delete from user;
        ## 配置root用户使用密码654321从任何主机都可以连接到mysql服务器
        GRANT ALL PRIVILEGES ON *.* TO 'root'@'%' IDENTIFIED BY '654321' WITH GRANT OPTION;
        
        FLUSH PRIVILEGES;
        复制代码

2.1.2 MariaDB双主同步

1.  在Server1增加配置：
    
    在/etc/my.cnf中添加以下配置：
    
        [mysqld]
        server-id  = 1
        log-bin=mysql-bin
        relay-log = mysql-relay-bin
        ## 忽略mysql、information_schema库下对表的操作
        replicate-wild-ignore-table=mysql.%
        replicate-wild-ignore-table=information_schema.%
        ## 默认的情况下mysql是关闭的;
        log-slave-updates=on
        ## 复制过程中，有任何错误，直接跳过
        slave-skip-errors=all
        auto-increment-offset=1
        auto-increment-increment=2
        ## binlog的格式：STATEMENT，ROW，MIXED
        binlog_format=mixed
        ## 自动过期清理binlog，默认0天，即不自动清理
        expire_logs_days=10
        复制代码
    
    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:
    
        [mysqld]
        server-id = 2
        log-bin=mysql-bin
        relay-log = mysql-relay-bin
        replicate-wild-ignore-table=mysql.%
        replicate-wild-ignore-table=information_schema.%
        log-slave-updates=on
        slave-skip-errors=all
        auto-increment-offset=2
        auto-increment-increment=2
        binlog_format=mixed
        expire_logs_days=10
        
        复制代码
    
    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：
    
        MariaDB [(none)]> grant replication slave, replication client on *.* to 'replica'@'%' identified by 'replica';
        mysql> flush privileges;
        复制代码
    
    查询日志文件与偏移量，开启同步时需使用：
    
        MariaDB [(none)]> show master status;
        +------------------+----------+--------------+------------------+
        | File             | Position | Binlog_Do_DB | Binlog_Ignore_DB |
        +------------------+----------+--------------+------------------+
        | mysql-bin.000001 |      663 |              |                  |
        +------------------+----------+--------------+------------------+
        
        复制代码
    
    同样， 在Server2创建replica用于主从同步的用户：
    
        MariaDB [(none)]> grant replication slave, replication client on *.* to 'replica'@'%' identified by 'replica';
        mysql> flush privileges;
        复制代码
    
    查询日志文件与偏移量：
    
        MariaDB [(none)]> show master status;
        +------------------+----------+--------------+------------------+
        | File             | Position | Binlog_Do_DB | Binlog_Ignore_DB |
        +------------------+----------+--------------+------------------+
        | mysql-bin.000001 |      663 |              |                  |
        +------------------+----------+--------------+------------------+
        复制代码
4.  配置主从同步信息
    
    在Server1中执行：
    
        MariaDB [(none)]> change master to master_host='192.168.116.141',master_user='replica', master_password='replica', master_port=3306, master_log_file='mysql-bin.000007', master_log_pos=374, master_connect_retry=30;
        
        复制代码
    
    在Server2中执行：
    
        MariaDB [(none)]> change master to master_host='192.168.116.140',master_user='replica', master_password='replica', master_port=3306, master_log_file='mysql-bin.000015', master_log_pos=374, master_connect_retry=30;
        
        复制代码
5.  开启双主同步
    
    在Server1和Server2中分别执行：
    
        MariaDB [(none)]> start slave;
        Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
        复制代码
    
    在Server1查询同步信息：
    
        MariaDB [(none)]>  show slave status\G;
        *************************** 1. row ***************************
                       Slave_IO_State: Waiting for master to send event
                          Master_Host: 10.10.20.126
                          Master_User: replica
                          Master_Port: 3306
                        Connect_Retry: 30
                      Master_Log_File: mysql-bin.000001
                  Read_Master_Log_Pos: 663
                       Relay_Log_File: mysql-relay-bin.000002
                        Relay_Log_Pos: 555
                Relay_Master_Log_File: mysql-bin.000001
                     Slave_IO_Running: Yes
                    Slave_SQL_Running: Yes
        ...
        复制代码
    
    在Server2查询同步信息：
    
        MariaDB [(none)]>  show slave status\G;
        *************************** 1. row ***************************
                       Slave_IO_State: Waiting for master to send event
                          Master_Host: 10.10.20.125
                          Master_User: replica
                          Master_Port: 3306
                        Connect_Retry: 30
                      Master_Log_File: mysql-bin.000001
                  Read_Master_Log_Pos: 663
                       Relay_Log_File: mysql-relay-bin.000002
                        Relay_Log_Pos: 555
                Relay_Master_Log_File: mysql-bin.000001
                     Slave_IO_Running: Yes
                    Slave_SQL_Running: Yes
        ...
        复制代码
    
    Slave\_IO\_Running和Slave\_SQL\_Running 都是Yes，说明双主同步配置成功。

2.1.3 KeepAlived安装与高可用配置

1.  在Server1与Server2两台节点安装keepalived：
    
        yum -y install keepalived
        复制代码
2.  关闭防火墙
    
        systemctl stop firewalld
        systemctl disable firewalld
        复制代码
3.  设置主机名称：
    
    Server1节点：
    
        hostnamectl set-hostname vip1
        复制代码
    
    Server2节点：
    
        hostnamectl set-hostname vip2
        复制代码
4.  Server1节点配置
    
    /etc/keepalived/keepalived.conf：
    
        global_defs {
           router_id vip1           # 机器标识，和主机名保持一致，运行keepalived服务器的一个标识
        }
        vrrp_instance VI_1 {            #vrrp实例定义
            state BACKUP               #lvs的状态模式，MASTER代表主， BACKUP代表备份节点
            interface ens33               #绑定对外访问的网卡，vrrp实例绑定的网卡
            virtual_router_id 111        #虚拟路由标示，同一个vrrp实例采用唯一标示
            priority 100               #优先级，100代表最大优先级， 数字越大优先级越高
            advert_int 1              #master与backup节点同步检查的时间间隔，单位是秒
            authentication {           #设置验证信息
                auth_type PASS         #有PASS和AH两种
                auth_pass 6666         #验证密码，BACKUP密码须相同
            }
            virtual_ipaddress {         #KeepAlived虚拟的IP地址
                192.168.116.150
            }
        }
        virtual_server 192.168.116.150 3306 {       #配置虚拟服务器IP与访问端口
            delay_loop 6                 #健康检查时间
            lb_algo rr                  #负载均衡调度算法， rr代表轮询
            lb_kind DR                   #负载均衡转发规则 DR/NAT/
            persistence_timeout 0        #会话保持时间，这里要做测试， 所以设为0， 实际可根据session有效时间配置
            protocol TCP               #转发协议类型，支持TCP和UDP
            real_server 192.168.116.140 3306 {    #配置服务器节点VIP1    
            notify_down /usr/local/shell/mariadb.sh #当服务挂掉时， 会执行此脚本，结束keepalived进程
            weight 1               #设置权重，越大权重越高
            TCP_CHECK {              #状态监测设置
               connect_timeout 10       #超时配置， 单位秒
               retry 3             #重试次数
               delay_before_retry 3        #重试间隔
               connect_port 3306         #连接端口， 和上面保持一致
               }
            }
        
        }
        
        复制代码
    
    创建关闭脚本mariadb.sh
    
    /usr/local/shell/mariadb.sh：
    
        pkill keepalived
        复制代码
    
    加入执行权限：
    
        chmod a+x mariadb.sh
        复制代码
5.  Server2节点配置：
    
        global_defs {
           router_id vip2           # 机器标识，和主机名保持一致，运行keepalived服务器的一个标识
        }
        vrrp_instance VI_1 {            #vrrp实例定义
            state BACKUP               #lvs的状态模式，MASTER代表主， BACKUP代表备份节点
            interface ens33               #绑定对外访问的网卡
            virtual_router_id 111        #虚拟路由标示，同一个vrrp实例采用唯一标示
            priority 98               #优先级，100代表最大优先级， 数字越大优先级越高
            advert_int 1              #master与backup节点同步检查的时间间隔，单位是秒
            authentication {           #设置验证信息
                auth_type PASS         #有PASS和AH两种
                auth_pass 6666         #验证密码，BACKUP密码须相同
            }
            virtual_ipaddress {         #KeepAlived虚拟的IP地址
                192.168.116.150
            }
        }
        virtual_server 192.168.116.150 3306 {       #配置虚拟服务器IP与访问端口
            delay_loop 6                 #健康检查时间
            lb_algo rr                  #负载均衡调度算法， rr代表轮询, 可以关闭
            lb_kind DR                   #负载均衡转发规则, 可以关闭
            persistence_timeout 0        #会话保持时间，这里要做测试， 所以设为0， 实际可根据session有效时间配置
            protocol TCP               #转发协议类型，支持TCP和UDP
            real_server 192.168.116.141 3306{    #配置服务器节点VIP2
            notify_down /usr/local/shell/mariadb.sh #当服务挂掉时， 会执行此脚本，结束keepalived进程
            weight 1               #设置权重，越大权重越高
            TCP_CHECK {              #r状态监测设置
               connect_timeout 10       #超时配置， 单位秒
               retry 3             #重试次数
               delay_before_retry 3        #重试间隔
               connect_port 3306         #连接端口， 和上面保持一致
               }
            }
        
        }
        
        复制代码
    
    和Server1的差异项：
    
        router_id vip2   # 机器标识，和主机名保持一致
        priority 98               #优先级，100代表最大优先级， 数字越大优先级越高
        real_server 10.10.20.126 3306  #配置服务器节点VIP2
        复制代码
    
    注意， 两台节点都设为BACKUP
    
        virtual_router_id 111        #同一个vrrp实例采用唯一标示
        state BACKUP
        复制代码
    
    如果不想重启后， 争夺备用节点的VIP， 可以设置此项
    
        nopreempt #不主动抢占资源
        复制代码
    
    注意：这个配置只能设置在backup主机上，而且这个主机优先级要比另外一台高
6.  验证高可用
    
    停止主节点MariaDB服务， 验证是否自动切换。

2.1.4 搭建应用服务工程

1.  ShardingJDBC的介绍
    
    是ShardingSphere 下的一个产品
    
    定位为轻量级 Java 框架，在 Java 的 JDBC 层提供的额外服务。 它使用客户端直连数据库，以 jar 包形式提供服务，无需额外部署和依赖，可理解为增强版的 JDBC 驱动，完全兼容 JDBC 和各种 ORM 框架。
    
     *  适用于任何基于 JDBC 的 ORM 框架，如：JPA, Hibernate, Mybatis, Spring JDBC Template 或直接使用 JDBC。
     *  支持任何第三方的数据库连接池，如：DBCP, C3P0, BoneCP, Druid, HikariCP 等。
     *  支持任意实现 JDBC 规范的数据库，目前支持 MySQL，Oracle，SQLServer，PostgreSQL 以及任何遵循 SQL92 标准的数据库
2.  ShardingJDBC初始化流程
    
    1）配置ShardingRuleConfiguration对象
    
    2）配置表分片规则TableRuleConfiguration对象，设置分库、分表策略
    
    3）通过Factory对象将Rule对象与DataSource对象装配
    
    4）ShardingJDBC使用DataSource对象进行分库

![format_png 17][]

1.  ShardingJDBC集成配置
    
    1）maven依赖
    
    2）规则配置application.yml
    
    3）创建DataSource
2.  验证应用服务动态扩容
    
    1.  配置两个数据源，分别指向Server1和Server2
    2.  分片只配置一个数据源
    3.  动态增加另一个数据源
    
        // 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);
        }
        
        
        复制代码
3.  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

#### 2.2 实现数据库的秒级平滑2N扩容 ####

\*\*扩容部署架构： \*\*

![format_png 18][]

2.2.1 新增数据库VIP

1.  在Server2节点， 增加VIP
    
    修改/etc/keepalived/keepalived.conf
    
        global_defs {
           router_id vip2
        }
        vrrp_instance VI_1 {            #vrrp实例定义
            state BACKUP               #lvs的状态模式，MASTER代表主， BACKUP代表备份节点
            interface ens33               #绑定对外访问的网卡
            virtual_router_id 112        #虚拟路由标示，同一个vrrp实例采用唯一标示
            priority 100               #优先级，100代表最大优先级， 数字越大优先级越高
            advert_int 1              #master与backup节点同步检查的时间间隔，单位是秒
            authentication {           #设置验证信息
                auth_type PASS         #有PASS和AH两种
                auth_pass 6666         #验证密码，BACKUP密码须相同
            }
            virtual_ipaddress {         #KeepAlived虚拟的IP地址
                192.168.116.151
            }
        }
        virtual_server 192.168.116.151 3306 {       #配置虚拟服务器IP与访问端口
            delay_loop 6                 #健康检查时间
            persistence_timeout 0        #会话保持时间，这里要做测试， 所以设为0， 实际可根据session有效时间配置
            protocol TCP               #转发协议类型，支持TCP和UDP
            real_server 192.168.116.141 3306{    #配置服务器节点VIP1
            notify_down /usr/local/shell/mariadb.sh
            weight 1               #设置权重，越大权重越高
            TCP_CHECK {              #r状态监测设置
               connect_timeout 10       #超时配置， 单位秒
               retry 3             #重试次数
               delay_before_retry 3        #重试间隔
               connect_port 3306         #连接端口， 和上面保持一致
               }
            }
        
        }
        
        复制代码
    
    注意配置项：
    
        virtual_router_id 112        #虚拟路由标示，同一个vrrp实例采用唯一标示
        priority 100               #优先级，100代表最大优先级， 数字越大优先级越高
        复制代码

2.2.2 应用服务增加动态数据源

1.  修改应用服务配置， 增加新的数据源， 指向新设置的VIP： 192.168.116.151
2.  通过应用服务接口， 动态扩容调整

2.2.3 解除原双主同步

mysql -uroot -p654321

1.  进入Server1:
    
        MariaDB [(none)]> stop slave;
        复制代码
2.  进入Server2:
    
        MariaDB [(none)]> stop slave;
        复制代码
3.  通过应用服务接口验证数据是否解除同步

2.2.4 安装MariaDB扩容服务器

1.  新建两台虚拟机， 分别为Server3和Server4。
2.  在Server3和Server4两台节点上安装MariaDB服务
    
    参考2.1.1 MariaDB服务安装
3.  配置Server3与Server1，实现新的双主同步
    
    1.  Server3节点， 修改/etc/my.cnf:
    
        [mysqld]
        server-id = 3
        log-bin=mysql-bin
        relay-log = mysql-relay-bin
        replicate-wild-ignore-table=mysql.%
        replicate-wild-ignore-table=information_schema.%
        log-slave-updates=on
        slave-skip-errors=all
        auto-increment-offset=2
        auto-increment-increment=2
        binlog_format=mixed
        expire_logs_days=10
        
        复制代码
    
    1.  重启Server3数据库
    
        service mariadb restart
        复制代码
    
    1.  创建replica用于主从同步的用户：
    
        MariaDB [(none)]> grant replication slave, replication client on *.* to 'replica'@'%' identified by 'replica';
        mysql> flush privileges;
        复制代码
    
    1.  在Server1节点，进行数据全量备份：
    
        mysqldump -uroot -p654321 --routines --single_transaction --master-data=2 --databases smooth > server1.sql
        
        复制代码
    
    1.  查看并记录master status信息：
    
        ...
        --
        -- Position to start replication or point-in-time recovery from
        --
        
        -- CHANGE MASTER TO MASTER_LOG_FILE='mysql-bin.000002', MASTER_LOG_POS=17748;
        ...
        
        复制代码
    
    1.  将备份的server1.sql通过scp命令拷贝至Server3节点。
    
        scp server1.sql root@192.168.116.142:/usr/local/
        复制代码
    
    1.  将数据还原至Server3节点：
    
        mysql -uroot -p654321 < /usr/local/server1.sql
        复制代码
    
    1.  配置主从同步信息
    
    根据上面的master status信息， 在Server3中执行：
    
        MariaDB [(none)]> change master to master_host='192.168.116.140',master_user='replica', master_password='replica', master_port=3306, master_log_file='mysql-bin.000016', master_log_pos=1754, master_connect_retry=30;
        Query OK, 0 rows affected (0.01 sec)
        
        复制代码
    
    1.  开启主从同步：
    
        MariaDB [(none)]> start slave;
        Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
        
        复制代码
    
    如果出现问题， 复原主从同步信息：
    
        MariaDB [(none)]> reset slave;
        Query OK, 0 rows affected (0.01 sec)
        
        复制代码
    
    1.  检查同步状态信息：
    
        MariaDB [(none)]> show slave status \G
        *************************** 1. row ***************************
                       Slave_IO_State: Waiting for master to send event
                          Master_Host: 10.10.20.125
                          Master_User: replica
                          Master_Port: 3306
                        Connect_Retry: 30
                      Master_Log_File: mysql-bin.000004
                  Read_Master_Log_Pos: 11174
                       Relay_Log_File: mysql-relay-bin.000002
                        Relay_Log_Pos: 1746
                Relay_Master_Log_File: mysql-bin.000004
                     Slave_IO_Running: Yes
                    Slave_SQL_Running: Yes
        
        复制代码
    
    1.  配置Server1与Server3节点的同步
    
    查看Server3的日志信息：
    
        MariaDB [(none)]> show master status;
        +------------------+----------+--------------+------------------+
        | File             | Position | Binlog_Do_DB | Binlog_Ignore_DB |
        +------------------+----------+--------------+------------------+
        | mysql-bin.000001 |     4781 |              |                  |
        +------------------+----------+--------------+------------------+
        
        复制代码
    
    在Server1节点， 配置同步信息：
    
        MariaDB [(none)]> reset slave;
        Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
        
        MariaDB [(none)]> change master to master_host='192.168.116.142',master_user='replica', master_password='replica', master_port=3306, master_log_file='mysql-bin.000005', master_log_pos=6931, master_connect_retry=30;
        
        MariaDB [(none)]> start slave;
        Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
        
        复制代码
4.  配置Server4与Server2的双主同步
    
    1.  Server4节点， 修改/etc/my.cnf:
    
        [mysqld]
        server-id = 4
        log-bin=mysql-bin
        relay-log = mysql-relay-bin
        replicate-wild-ignore-table=mysql.%
        replicate-wild-ignore-table=information_schema.%
        log-slave-updates=on
        slave-skip-errors=all
        auto-increment-offset=2
        auto-increment-increment=2
        binlog_format=mixed
        expire_logs_days=10
        
        复制代码
    
    1.  重启Server4数据库
    
        service mariadb restart
        复制代码
    
    1.  创建replica用于主从同步的用户：
    
        MariaDB [(none)]> grant replication slave, replication client on *.* to 'replica'@'%' identified by 'replica';
        mysql> flush privileges;
        复制代码
    
    1.  在Server2节点，进行数据全量备份：
    
        mysqldump -uroot -p654321 --routines --single_transaction --master-data=2 --databases smooth > server2.sql
        
        复制代码
    
    1.  查看并记录master status信息：
    
        ...
        --
        -- Position to start replication or point-in-time recovery from
        --
        
        -- CHANGE MASTER TO MASTER_LOG_FILE='mysql-bin.000003', MASTER_LOG_POS=4208;
        
        ...
        
        复制代码
    
    1.  将备份的server2.sql通过scp命令拷贝至Server4节点。
    
        scp server2.sql root@192.168.116.143:/usr/local/
        复制代码
    
    1.  将数据还原至Server4节点：
    
        mysql -uroot -p654321 < /usr/local/server2.sql
        复制代码
    
    1.  配置主从同步信息
    
    根据上面的master status信息， 在Server4中执行：
    
        MariaDB [(none)]> change master to master_host='192.168.116.141',master_user='replica', master_password='replica', master_port=3306, master_log_file='mysql-bin.000007', master_log_pos=3006, master_connect_retry=30;
        Query OK, 0 rows affected (0.01 sec)
        
        复制代码
    
    1.  开启主从同步：
    
        MariaDB [(none)]> start slave;
        Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
        
        复制代码
    
    注意， 如果出现问题， 复原主从同步信息：
    
        MariaDB [(none)]> reset slave;
        Query OK, 0 rows affected (0.01 sec)
        
        复制代码
    
    1.  检查同步状态信息：
    
        MariaDB [(none)]> show slave status \G
        *************************** 1. row ***************************
                       Slave_IO_State: Waiting for master to send event
                          Master_Host: 10.10.20.125
                          Master_User: replica
                          Master_Port: 3306
                        Connect_Retry: 30
                      Master_Log_File: mysql-bin.000004
                  Read_Master_Log_Pos: 11174
                       Relay_Log_File: mysql-relay-bin.000002
                        Relay_Log_Pos: 1746
                Relay_Master_Log_File: mysql-bin.000004
                     Slave_IO_Running: Yes
                    Slave_SQL_Running: Yes
        
        复制代码
    
    1.  配置Server2与Server4节点的同步
    
    查看Server4的日志信息：
    
        MariaDB [(none)]> show master status;
        +------------------+----------+--------------+------------------+
        | File             | Position | Binlog_Do_DB | Binlog_Ignore_DB |
        +------------------+----------+--------------+------------------+
        | mysql-bin.000001 |     3696 |              |                  |
        +------------------+----------+--------------+------------------+
        
        复制代码
    
    在Server2节点， 配置同步信息：
    
        MariaDB [(none)]> reset slave;
        Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
        
        MariaDB [(none)]> change master to master_host='192.168.116.143',master_user='replica', master_password='replica', master_port=3306, master_log_file='mysql-bin.000005', master_log_pos=5787, master_connect_retry=30;
        
        MariaDB [(none)]> start slave;
        Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
        
        复制代码

2.2.5 增加KeepAlived服务实现高可用

1.  确保新增的Server3和Server4节点安装Keepalived服务。
2.  修改Server3节点配置
    
        global_defs {
           router_id vip3          # 机器标识，一般设为hostname，故障发生时，邮件通知会使用到。
        }
        vrrp_instance VI_1 {            #vrrp实例定义
            state BACKUP               #lvs的状态模式，MASTER代表主， BACKUP代表备份节点
            interface ens33               #绑定对外访问的网卡
            virtual_router_id 111        #虚拟路由标示，同一个vrrp实例采用唯一标示
            priority 98               #优先级，100代表最大优先级， 数字越大优先级越高
            advert_int 1              #master与backup节点同步检查的时间间隔，单位是秒
            authentication {           #设置验证信息
                auth_type PASS         #有PASS和AH两种
                auth_pass 6666         #验证密码，BACKUP密码须相同
            }
            virtual_ipaddress {         #KeepAlived虚拟的IP地址
                192.168.116.150
            }
        }
        virtual_server 192.168.116.150 3306 {       #配置虚拟服务器IP与访问端口
            delay_loop 6                 #健康检查时间
            persistence_timeout 0        #会话保持时间，这里要做测试， 所以设为0， 实际可根据session有效时间配置
            protocol TCP               #转发协议类型，支持TCP和UDP
            real_server 192.168.116.142 3306{    #配置服务器节点VIP3
            notify_down /usr/local/shell/mariadb.sh
            weight 1               #设置权重，越大权重越高
            TCP_CHECK {              #r状态监测设置
               connect_timeout 10       #超时配置， 单位秒
               retry 3             #重试次数
               delay_before_retry 3        #重试间隔
               connect_port 3306         #连接端口， 和上面保持一致
               }
            }
        
        }
        
        复制代码
    
    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
        复制代码
    
    加入执行权限：
    
        chmod a+x mariadb.sh
        复制代码
3.  修改Server4节点配置
    
        global_defs {
           router_id vip4          # 机器标识，一般设为hostname，故障发生时，邮件通知会使用到。
        }
        vrrp_instance VI_1 {            #vrrp实例定义
            state BACKUP               #lvs的状态模式，MASTER代表主， BACKUP代表备份节点
            interface ens33               #绑定对外访问的网卡
            virtual_router_id 112        #虚拟路由标示，同一个vrrp实例采用唯一标示
            priority 98               #优先级，100代表最大优先级， 数字越大优先级越高
            advert_int 1              #master与backup节点同步检查的时间间隔，单位是秒
            authentication {           #设置验证信息
                auth_type PASS         #有PASS和AH两种
                auth_pass 6666         #验证密码，BACKUP密码须相同
            }
            virtual_ipaddress {         #KeepAlived虚拟的IP地址
                192.168.116.151
            }
        }
        virtual_server 192.168.116.151 3306 {       #配置虚拟服务器IP与访问端口
            delay_loop 6                 #健康检查时间
            persistence_timeout 0        #会话保持时间，这里要做测试， 所以设为0， 实际可根据session有效时间配置
            protocol TCP               #转发协议类型，支持TCP和UDP
            real_server 192.168.116.143 3306{    #配置服务器节点VIP4
            notify_down /usr/local/shell/mariadb.sh
            weight 1               #设置权重，越大权重越高
            TCP_CHECK {              #r状态监测设置
               connect_timeout 10       #超时配置， 单位秒
               retry 3             #重试次数
               delay_before_retry 3        #重试间隔
               connect_port 3306         #连接端口， 和上面保持一致
               }
            }
        
        }
        
        
        复制代码
    
    创建关闭脚本mariadb.sh
    
    /usr/local/shell/mariadb.sh：
    
        pkill keepalived
        复制代码
    
    给所有的用户组加入执行权限：
    
        chmod a+x mariadb.sh
        复制代码
4.  修改完后重启Keepalived服务。

2.2.6 清理数据并验证

1.  通过应用服务动态扩容接口做调整和验证
2.  在Server1节点清理数据
    
    根据取模规则， 保留accountNo为偶数的数据
    
        delete from t_trade_order where accountNo % 2 != 0
        复制代码
3.  在Server2节点清理数据
    
    根据取模规则， 保留accountNo为奇数的数据
    
        delete from t_trade_order where accountNo % 2 != 1
        复制代码

### 3.keepalived高可用配置大全 ###

在Server1（192.168.116.140）中执行：

MariaDB [(none)]> change master to master_host='192.168.116.141',master_user='replica', master_password='replica', master_port=3306, master_log_file='mysql-bin.000005', master_log_pos=3207, master_connect_retry=30;
    
    复制代码

在Server2（192.168.116.141）中执行：

MariaDB [(none)]> change master to master_host='192.168.116.140',master_user='replica', master_password='replica', master_port=3306, master_log_file='mysql-bin.000012', master_log_pos=1951, master_connect_retry=30;
    
    复制代码

在Server3（192.168.116.142）中执行：

MariaDB [(none)]> change master to master_host='192.168.116.140',master_user='replica', master_password='replica', master_port=3306, master_log_file='mysql-bin.000013', master_log_pos=2781, master_connect_retry=30;
    Query OK, 0 rows affected (0.01 sec)
    复制代码

在Server4（192.168.116.143）中执行：

MariaDB [(none)]> change master to master_host='192.168.116.141',master_user='replica', master_password='replica', master_port=3306, master_log_file='mysql-bin.000005', master_log_pos=7358, master_connect_retry=30;
    Query OK, 0 rows affected (0.01 sec)
    复制代码

#### Server1和Server2双主关系 ####

Server1: keepalived.conf