MySQL 读写分离方案－Amoeba环境部署记录

Mysql的读写分离可以使用MySQL Proxy，也可以使用Amoeba。Amoeba(变形虫)项目是一个类似MySQL Proxy的分布式数据库中间代理层软件，是由陈思儒开发的一个开源的java项目。其主要功能包括读写分离，垂直分库，水平分库等，经过测试，发现其功能和稳定性都非常的不错，如果需要构架分布式数据库环境，采用Amoeba是一个不错的方案。目前Amoeba一共包括For aladdin,For MySQL和For Oracle三个版本，以下介绍主要关注For MySQL版本的一个读写分离实现。实际上垂直切分和水平切分的架构也相差不大，改动几个配置就可以轻松实现。下图是一个采用Amoeba的读写分离技术结合MySQL的Master-Slave Replication的一个分布式系统的架构：

Amoeba处于在应用和数据库之间，扮演一个中介的角色，将应用传递过来的SQL语句经过分析后，将写的语句交给Master库执行，将读的语句路由到Slave库执行（当然也可以到Master读，这个完全看配置）。Amoeba实现了简单的负载均衡（采用轮询算法，在配置文件里设置）和Failover。如果配置了多个读的库，则任何一个读的库出现宕机，不会导致整个系统故障，Amoeba能自动将读请求路由到其他可用的库上，当然，写还是单点的依赖于Master数据库的，这个需要通过数据库的切换，或者水平分割等技术来提升Master库的可用性。

Amoeba可以在不同机器上启动多个，并且做同样的配置来进行水平扩展，以分担压力和提升可用性，可以将Amoeba和MySQL装在同一台机器，也可以装在不同的机器上，Amoeba本身不做数据缓存，所以对于内存消耗很少，主要是CPU占用。对于应用来说，图中的三个Amoeba就是三台一模一样的MySQL数据库，连接其中任何一台都是可以的，所以需要在应用端有一个Load balance和Failover的机制，需要连接数据库时从三台中随机挑选一台即可，如果其他任何一台出现故障，则可以自动Failover到剩余的可用机器上。MySQL的JDBC驱动从connector-j 3.17版本起已经提供了这样的负载均衡和故障切换的功能，那么剩下的事情对于应用来说就很简单了，不需要做太多的改动就能搭建一套高可用的MySQL分布式数据库环境，何乐而不为？

Amoeba专注分布式数据库proxy开发。Amoeba身处在Client、DB Server(s)之间，对客户端透明，具有负载均衡、高可用性、sql过滤、读写分离、可路由相关的query到目标数据库、可并发请求多台数据库合并结果。
Amoeba主要解决：
1）降低 数据切分带来的复杂多数据库结构
2）提供切分规则并降低 数据切分规则 给应用带来的影响
3）降低db 与客户端的连接数
4）读写分离

为什么要用Amoeba
目前要实现mysql的主从读写分离，主要有以下几种方案：
1）通过程序实现，网上很多现成的代码，比较复杂，如果添加从服务器要更改多台服务器的代码。
2）通过mysql-proxy来实现，由于mysql-proxy的主从读写分离是通过lua脚本来实现，目前lua的脚本的开发跟不上节奏，而写没有完美的现成的脚本，因此导致用于生产环境的话风险比较大，据网上很多人说mysql-proxy的性能不高。
3）自己开发接口实现，这种方案门槛高，开发成本高，不是一般的小公司能承担得起。
4）利用阿里巴巴的开源项目Amoeba来实现，具有负载均衡、高可用性、sql过滤、读写分离、可路由相关的query到目标数据库，并且安装配置非常简单。经测试，性能相比mysql-proxy较高。

下面就基于Amoeba的读写分离环节部署做一记录：

1）环境准备

182.48.115.236     master-node
182.48.115.238     slave-node
182.48.115.237     amoeba-node

182.48.115.236和182.48.115.238做成mysql主从复制。关闭三台机器的iptables防火墙和selinux
mysql安装参考：http://www.cnblogs.com/kevingrace/p/6109679.html
mysql主从部署参考：http://www.cnblogs.com/kevingrace/p/6256603.html

2）amoeba安装

Amoeba框架是居于JDK1.5开发的，采用了JDK1.5的特性，所以还需要安装java环境，建议使用javaSE1.5以上的JDK版本.

1）安装java环境
安装参考：http://www.cnblogs.com/kevingrace/p/5870814.html
[root@amoeba-node ~]# yum -y install java-1.7.0-openjdk*

设置java的环境变量
[root@amoeba-node ~]# vim /etc/profile
.......
export JAVA_HOME=/usr/lib/jvm/java-1.7.0-openjdk.x86_64
export CLASSPATH=.:$JAVA_HOME/jre/lib/rt.jar:$JAVA_HOME/lib/dt.jar:$JAVA_HOME/lib/tools.jar
export PATH=$PATH:$JAVA_HOME/bin

使之生效
[root@amoeba-node ~]# source /etc/profile

[root@amoeba-node ~]# java -version
java version "1.7.0_141"
OpenJDK Runtime Environment (rhel-2.6.10.1.el6_9-x86_64 u141-b02)
OpenJDK 64-Bit Server VM (build 24.141-b02, mixed mode)

2）安装Amoeba
下载地址：https://sourceforge.net/projects/amoeba/
百度云盘下载：https://pan.baidu.com/s/1c1FRsbe    提取密码：xav2

Amoeba安装非常简单，直接解压即可使用，这里将Amoeba解压到/usr/local/amoeba目录下，这样就安装完成了
[root@amoeba-node ~]# unzip amoeba-mysql-3.0.5-RC-distribution.zip 
[root@amoeba-node ~]# mv amoeba-mysql-3.0.5-RC /usr/local/amoeba
[root@amoeba-node ~]# cd /usr/local/amoeba
[root@amoeba-node amoeba]# ll
总用量 20
drwxrwxrwx. 2 root root 4096 7月   5 2013 benchmark
drwxrwxrwx. 2 root root 4096 7月   5 2013 bin
drwxrwxrwx. 2 root root 4096 7月   5 2013 conf
-rwxrwxrwx. 1 root root  728 7月   5 2013 jvm.properties
drwxrwxrwx. 2 root root 4096 7月   5 2013 lib

3）配置Amoeba
Amoeba的配置文件位于/usr/local/amoeba/conf目录下。配置文件比较多，但是仅仅使用读写分离功能，只需配置两个文件即可，分别是dbServers.xml和amoeba.xml，
如果需要配置ip访问控制，还需要修改access_list.conf文件，下面首先介绍dbServers.xml的配置：
[root@amoeba-node amoeba]# cat conf/dbServers.xml 
<?xml version="1.0" encoding="gbk"?>

<!DOCTYPE amoeba:dbServers SYSTEM "dbserver.dtd">
<amoeba:dbServers xmlns:amoeba="http://amoeba.meidusa.com/">

    <!-- 
      Each dbServer needs to be configured into a Pool,
      If you need to configure multiple dbServer with load balancing that can be simplified by the following configuration:
       add attribute with name virtual = "true" in dbServer, but the configuration does not allow the element with name factoryConfig
       such as 'multiPool' dbServer   
    -->
    
  <dbServer name="abstractServer" abstractive="true">
    <factoryConfig class="com.meidusa.amoeba.mysql.net.MysqlServerConnectionFactory">
      <property name="connectionManager">${defaultManager}</property>
      <property name="sendBufferSize">64</property>
      <property name="receiveBufferSize">128</property>
        
      <!-- mysql port -->
      <property name="port">3306</property>            //设置Amoeba要连接的mysql数据库的端口，默认是3306
      
      <!-- mysql schema -->
      <property name="schema">huanqiutest</property>         //设置缺省的数据库，当连接amoeba时，操作表必须显式的指定数据库名，即采用dbname.tablename的方式，不支持 use dbname指定缺省库，因为操作会调度到各个后端dbserver
      
      <!-- mysql user -->
      <property name="user">wang</property>        //设置amoeba连接后端数据库服务器的账号，因此需要在所有后端数据库上创建该用户，并授权amoeba服务器可连接
      
      <property name="password">wang123456</property>     //设置amoeba连接后端数据库服务器的密码
    </factoryConfig>

    <poolConfig class="com.meidusa.toolkit.common.poolable.PoolableObjectPool">
      <property name="maxActive">500</property>      //最大连接数，默认500
      <property name="maxIdle">500</property>        //最大空闲连接数
      <property name="minIdle">1</property>          //最新空闲连接数
      <property name="minEvictableIdleTimeMillis">600000</property>
      <property name="timeBetweenEvictionRunsMillis">600000</property>
      <property name="testOnBorrow">true</property>
      <property name="testOnReturn">true</property>
      <property name="testWhileIdle">true</property>
    </poolConfig>
  </dbServer>

  <dbServer name="masterdb"  parent="abstractServer">     //设置一个后端可写的dbServer，这里定义为masterdb，这个名字可以任意命名，后面在amoeba.xml文件里会用到
    <factoryConfig>
      <!-- mysql ip -->
      <property name="ipAddress">182.48.115.236</property>    //设置后端可写dbserver的ip
    </factoryConfig>
  </dbServer>
  
  <dbServer name="slavedb"  parent="abstractServer">        //设置后端可读dbserver（如果是多个slave从节点，这里就配置多个<dbServer ... </dbServer>,然后加入到后面第一的可读的组内）
    <factoryConfig>
      <!-- mysql ip -->
      <property name="ipAddress">182.48.115.238</property>     //设置后端可读dbserver的ip
    </factoryConfig>
  </dbServer>
  
  <dbServer name="myslave" virtual="true">              //设置定义一个虚拟的dbserver，实际上相当于一个dbserver组，这里将可读的数据库ip统一放到一个组中，将这个组的名字命名为myslave
    <poolConfig class="com.meidusa.amoeba.server.MultipleServerPool">
      <!-- Load balancing strategy: 1=ROUNDROBIN , 2=WEIGHTBASED , 3=HA-->
      <property name="loadbalance">1</property>          //选择调度算法，1表示复制均衡，2表示权重，3表示HA， 这里选择1
      
      <!-- Separated by commas,such as: server1,server2,server1 -->
      <property name="poolNames">slavedb</property>                  //myslave组成员
    </poolConfig>
  </dbServer>
    
</amoeba:dbServers>


另一个配置文件amoeba.xml
[root@amoeba-node amoeba]# cat conf/amoeba.xml 
<?xml version="1.0" encoding="gbk"?>

<!DOCTYPE amoeba:configuration SYSTEM "amoeba.dtd">
<amoeba:configuration xmlns:amoeba="http://amoeba.meidusa.com/">

  <proxy>
  
    <!-- service class must implements com.meidusa.amoeba.service.Service -->
    <service name="Amoeba for Mysql" class="com.meidusa.amoeba.mysql.server.MySQLService">
      <!-- port -->
      <property name="port">8066</property>             //设置amoeba监听的端口，默认是8066
      
      <!-- bind ipAddress -->                        //下面配置监听的接口，如果不设置，默认监听所以的IP
      <!-- 
      <property name="ipAddress">127.0.0.1</property>    
       -->
      
      <property name="connectionFactory">
        <bean class="com.meidusa.amoeba.mysql.net.MysqlClientConnectionFactory">
          <property name="sendBufferSize">128</property>
          <property name="receiveBufferSize">64</property>
        </bean>
      </property>
      
      <property name="authenticateProvider">
        <bean class="com.meidusa.amoeba.mysql.server.MysqlClientAuthenticator">
          
          <property name="user">root</property>     //提供客户端连接amoeba时需要使用这里设定的账号 (这里的账号密码和amoeba连接后端数据库服务器的密码无关)
          
          <property name="password">123456</property>
          
          <property name="filter">
            <bean class="com.meidusa.toolkit.net.authenticate.server.IPAccessController">
              <property name="ipFile">${amoeba.home}/conf/access_list.conf</property>
            </bean>
          </property>
        </bean>
      </property>
      
    </service>
    
    <runtime class="com.meidusa.amoeba.mysql.context.MysqlRuntimeContext">
      
      <!-- proxy server client process thread size -->
      <property name="executeThreadSize">128</property>
      
      <!-- per connection cache prepared statement size  -->
      <property name="statementCacheSize">500</property>
      
      <!-- default charset -->
      <property name="serverCharset">utf8</property>
      
      <!-- query timeout( default: 60 second , TimeUnit:second) -->
      <property name="queryTimeout">60</property>
    </runtime>
    
  </proxy>
  
  <!-- 
    Each ConnectionManager will start as thread
    manager responsible for the Connection IO read , Death Detection
  -->
  <connectionManagerList>
    <connectionManager name="defaultManager" class="com.meidusa.toolkit.net.MultiConnectionManagerWrapper">
      <property name="subManagerClassName">com.meidusa.toolkit.net.AuthingableConnectionManager</property>
    </connectionManager>
  </connectionManagerList>
  
    <!-- default using file loader -->
  <dbServerLoader class="com.meidusa.amoeba.context.DBServerConfigFileLoader">
    <property name="configFile">${amoeba.home}/conf/dbServers.xml</property>
  </dbServerLoader>
  
  <queryRouter class="com.meidusa.amoeba.mysql.parser.MysqlQueryRouter">
    <property name="ruleLoader">
      <bean class="com.meidusa.amoeba.route.TableRuleFileLoader">
        <property name="ruleFile">${amoeba.home}/conf/rule.xml</property>
        <property name="functionFile">${amoeba.home}/conf/ruleFunctionMap.xml</property>
      </bean>
    </property>
    <property name="sqlFunctionFile">${amoeba.home}/conf/functionMap.xml</property>
    <property name="LRUMapSize">1500</property>
    <property name="defaultPool">masterdb</property>         //设置amoeba默认的池，这里设置为masterdb(这个是在dbServers.xml文件里定义的)
    
    <property name="writePool">masterdb</property>        //这两个选项默认是注销掉的，一定要取消注释！否则读写分离无效，这里用来指定前面定义好的写池
    <property name="readPool">myslave</property>          //取消注释，这个是前面在dbServers.xml文件里定义的读池
  
    <property name="needParse">true</property>
  </queryRouter>
</amoeba:configuration>

4）在masterdb上（即master节点机182.48.115.236上）创建数据库huanqiutest
mysql> create database huanqiutest;
Query OK, 1 row affected (0.00 sec)

mysql> show databases;
+--------------------+
| Database           |
+--------------------+
| information_schema |
| huanqiutest        |
| mysql              |
| performance_schema |
| test               |
+--------------------+
5 rows in set (0.00 sec)

然后在slavedb上（即slave节点182.48.115.238上）查看是否复制成功
mysql> show databases;
+--------------------+
| Database           |
+--------------------+
| information_schema |
| huanqiutest        |
| mysql              |
| performance_schema |
| test               |
+--------------------+
5 rows in set (0.00 sec)

分别在masterdb和slavedb上为amoedb授权
mysql> GRANT ALL ON huanqiutest.* TO 'wang'@'182.48.115.237' IDENTIFIED BY 'wang123456';
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

mysql> flush privileges;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

启动amoeba
[root@amoeba-node ~]# /usr/local/amoeba/bin/launcher
....................................................................................
报错1:
The stack size specified is too small, Specify at least 228k
Error: Could not create the Java Virtual Machine.
Error: A fatal exception has occurred. Program will exit.
解决办法：
从错误文字上看，应该是由于stack size太小，导致JVM启动失败，要如何修改呢？
其实Amoeba已经考虑到这个问题，并将JVM参数配置写在属性文件里，可以通过该属性文件修改JVM参数。
修改jvm.properties文件JVM_OPTIONS参数。
[root@amoeba-node ~]# vim /usr/local/amoeba/jvm.properties 
将内容
JVM_OPTIONS="-server -Xms256m -Xmx1024m -Xss196k -XX:PermSize=16m -XX:MaxPermSize=96m"
修改为
JVM_OPTIONS="-server -Xms1024m -Xmx1024m -Xss256k -XX:PermSize=16m -XX:MaxPermSize=96m"

再次启动Amoeba就ok了
[root@amoeba-node ~]# nohup /usr/local/amoeba/bin/launcher &      //将amoeba放在后台执行。该命令执行后，按ctrl＋c
[root@amoeba-node ~]# ps -ef|grep amoeba
root     19079     1  1 15:01 pts/0    00:00:02 /usr/lib/jvm/java-1.7.0-openjdk.x86_64/bin/java -server -Xms1024m -Xmx1024m -Xss256k -XX:PermSize=16m -XX:MaxPermSize=96m -Dproject.home=/usr/local/amoeba -Damoeba.home=/usr/local/amoeba -Dproject.name=Amoeba-MySQL -Dproject.output=/usr/local/amoeba/logs -Dignore.signals=1,2 -Dclassworlds.conf=/usr/local/amoeba/bin/launcher.classpath -classpath /usr/local/amoeba/lib/plexus-classworlds-2.4.2-HEXNOVA.jar org.codehaus.classworlds.Launcher
root     19103 19009  0 15:02 pts/0    00:00:00 /bin/bash /usr/local/amoeba/bin/launcher
root     19109 19103  0 15:02 pts/0    00:00:00 tail -f /usr/local/amoeba/logs/console.log
root     19172 19009  0 15:04 pts/0    00:00:00 grep amoeba
[root@amoeba-node ~]# lsof -i:8066
COMMAND   PID USER   FD   TYPE  DEVICE SIZE/OFF NODE NAME
java    19079 root   64u  IPv6 2705157      0t0  TCP *:8066 (LISTEN)
..................................................................................

3）amoeba读写分离测试

注意：上面在amoeba.xml中指定的连接amoba的帐号和密码（即root／123456）要提前在master和slave两台节点机上授权
mysql> grant all on *.* to root@'182.58.115.%' identified by "123456";
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

mysql> flush privileges;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

然后在mysql客户端通过amoeba配置文件amoeba.xml中指定的用户名、密码、和端口以及amoeba服务器ip地址远程登陆mysql数据库
[root@localhost ~]# mysql -h182.48.115.237 -uroot -p123456 -P8066
Welcome to the MySQL monitor.  Commands end with ; or g.
Your MySQL connection id is 2052322366
Server version: 5.1.45-mysql-amoeba-proxy-3.0.4-BETA Source distribution

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Oracle is a registered trademark of Oracle Corporation and/or its
affiliates. Other names may be trademarks of their respective
owners.

Type 'help;' or 'h' for help. Type 'c' to clear the current input statement.

mysql> show databases;
+--------------------+
| Database           |
+--------------------+
| information_schema |
| huanqiutest        |
| test               |
+--------------------+
3 rows in set (0.00 sec)

在huanqiutest库创建haha表，并插入数据
mysql> use huanqiutest;
Database changed

mysql> create table if not exists haha (id int(10) PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT,name varchar(50) NOT NULL);
Query OK, 0 rows affected (0.20 sec)

mysql> insert into haha values(1,"wangshibo"),(2,"guohuihui");
Query OK, 2 rows affected (0.01 sec)
Records: 2  Duplicates: 0  Warnings: 0

mysql> select * from haha;
+----+-----------+
| id | name      |
+----+-----------+
|  1 | wangshibo |
|  2 | guohuihui |
+----+-----------+
2 rows in set (0.01 sec)

分别登陆masterdb（即master-node节点）和slavedb（slave-node节点）查看数据
master-node数据库
mysql> select * from huanqiutest.haha;
+----+-----------+
| id | name      |
+----+-----------+
|  1 | wangshibo |
|  2 | guohuihui |
+----+-----------+
2 rows in set (0.00 sec)

slave-node数据库
mysql> select * from huanqiutest.haha;
+----+-----------+
| id | name      |
+----+-----------+
|  1 | wangshibo |
|  2 | guohuihui |
+----+-----------+
2 rows in set (0.00 sec)

-------------------------------------------------------------------------
停掉masterdb，然后在客户端分别执行插入和查询功能
[root@master-node ~]# /etc/init.d/mysql stop
Shutting down MySQL............ SUCCESS! 

客户端连接amoeba后插入新数据
mysql> insert into huanqiutest.haha values(3,"zhangmin");
ERROR 1044 (42000): Amoeba could not connect to MySQL server[182.48.115.236:3306],拒绝连接

mysql> select * from huanqiutest.haha;
+----+-----------+
| id | name      |
+----+-----------+
|  1 | wangshibo |
|  2 | guohuihui |
+----+-----------+
2 rows in set (0.01 sec)

可以看到，关掉masterdb后，写入报错，读正常
------------------------------------------------------------------------
开启masterdb上的msyql 关闭slavedb上的mysql

masterdb
[root@master-node ~]# /etc/init.d/mysql start
Starting MySQL.. SUCCESS! 

slavedb
[root@slave-node ~]# /etc/init.d/mysql stop
Shutting down MySQL....                                    [确定]

客户端再次尝试
mysql> insert into huanqiutest.haha values(3,"zhangmin");
Query OK, 1 row affected (0.01 sec)

mysql> select * from huanqiutest.haha;
ERROR 1044 (42000): poolName=myslave, no valid pools

可以看到插入成功，读取失败
------------------------------------------------------------------------
开启slavedb上的mysql，查看数据是否自动同步
[root@slave-node ~]# /etc/init.d/mysql start
Starting MySQL..                                           [确定]

客户端：
mysql> select * from huanqiutest.haha;
+----+-----------+
| id | name      |
+----+-----------+
|  1 | wangshibo |
|  2 | guohuihui |
|  3 | zhangmin  |
+----+-----------+
3 rows in set (0.00 sec)

由此可见，amoeba的读写分离的效果已经很明显了！上面是amoeba针对一个库的读写分离配置，如果是多个库的读写分离，可以部署多个amoeba实例，amoeba端口不一样，然后启动多个实例即可。

....................................................................................................................
Amoeba的有关配置文件说明

主配置文件：amoeba.xml                  用来配置Amoeba服务的基本参数，如Amoeba主机地址、端口、认证方式、用于连接的用户名、密码、线程数、超时时间、其他配置文件的位置等。
数据库服务器配置文件：dbServers.xml       用来存储和配置Amoeba所代理的数据库服务器的信息，如:主机IP、端口、用户名、密码等。
切分规则配置文件rule.xml                 用来配置切分规则。
数据库函数配置文件:functionMap.xml       用来配置数据库函数的处理方法，Amoeba将使用该配置文件中的方法解析数据库函数。
切分规则函数配置文件ruleFunctionMap.xml   用来配置切分规则中使用的用户自定义函数的处理方法。
访问规则配置文件:access_list.conf        用来授权或禁止某些服务器IP访问Amoeba。
日志规格配置文件log4j.xml                用来配置Amoeba输出日志的级别和方式。