1. 使用 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 MySQL： http://www.iteye.com/topic/188598和 http://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

import org.springframework.jdbc.datasource.lookup.AbstractRoutingDataSource;

 

/**

 * 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

 *

 * 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。

 *

 * @author zhijun

 *

 */

public  class DynamicDataSource  extends AbstractRoutingDataSource{

 

    @Override

     protected Object determineCurrentLookupKey() {

        // 使用DynamicDataSourceHolder保证线程安全，并且得到当前线程中的数据源key

         return DynamicDataSourceHolder. getDataSourceKey();

    }

 

}

3.3.  DynamicDataSourceHolder

/**

 *

 * 使用ThreadLocal技术来记录当前线程中的数据源的key

 *

 * @author zhijun

 *

 */

public  class DynamicDataSourceHolder {

    

    //写库对应的数据源key

     private  static  final String MASTER = "master";

 

    //读库对应的数据源key

     private  static  final String SLAVE = "slave";

    

    //使用ThreadLocal记录当前线程的数据源key

     private  static  final ThreadLocal<String> holder = new ThreadLocal<String>();

 

    /**

     * 设置数据源key

     * @param key

     */

     public  static  void putDataSourceKey(String key) {

         holder.set(key);

    }

 

    /**

     * 获取数据源key

     * @return

     */

     public  static String getDataSourceKey() {

         return  holder.get();

    }

    

    /**

     * 标记写库

     */

     public  static  void markMaster(){

         putDataSourceKey( MASTER);

    }

    

    /**

     * 标记读库

     */

     public  static  void markSlave(){

         putDataSourceKey( SLAVE);

    }

 

}

3.4.  DataSourceAspect

import org.apache.commons.lang3.StringUtils;

import org.aspectj.lang.JoinPoint;

 

/**

 * 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

 *

 * @author zhijun

 *

 */

public  class DataSourceAspect {

 

    /**

     * 在进入Service方法之前执行

     *

     * @param point 切面对象

     */

     public  void before(JoinPoint point) {

        // 获取到当前执行的方法名

        String methodName = point.getSignature().getName();

         if (isSlave(methodName)) {

            // 标记为读库

            DynamicDataSourceHolder. markSlave();

        } else {

            // 标记为写库

            DynamicDataSourceHolder. markMaster();

        }

    }

 

    /**

     * 判断是否为读库

     *

     * @param methodName

     * @return

     */

     private Boolean isSlave(String methodName) {

        // 方法名以query、find、get开头的方法名走从库

         return StringUtils. startsWithAny(methodName, "query", "find", "get");

    }

 

}

 

3.5.  配置2个数据源

3.5.1.  jdbc.properties

jdbc.master.driver=com.mysql.jdbc.Driver

jdbc.master.url=jdbc:mysql://127.0.0.1:3306/mybatis_1128?useUnicode=true&characterEncoding=utf8&autoReconnect=true&allowMultiQueries=true

jdbc.master.username=root

jdbc.master.password=123456

 

 

jdbc.slave01.driver=com.mysql.jdbc.Driver

jdbc.slave01.url=jdbc:mysql://127.0.0.1:3307/mybatis_1128?useUnicode=true&characterEncoding=utf8&autoReconnect=true&allowMultiQueries=true

jdbc.slave01.username=root

jdbc.slave01.password=123456

3.5.2.  定义连接池

<!-- 配置连接池 -->

<bean id= "masterDataSource" class= "com.jolbox.bonecp.BoneCPDataSource"

destroy-method= "close">

<!-- 数据库驱动 -->

<property name= "driverClass" value= "${jdbc.master.driver}" />

<!-- 相应驱动的jdbcUrl -->

<property name= "jdbcUrl" value= "${jdbc.master.url}" />

<!-- 数据库的用户名 -->

<property name= "username" value= "${jdbc.master.username}" />

<!-- 数据库的密码 -->

<property name= "password" value= "${jdbc.master.password}" />

<!-- 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 -->

<property name= "idleConnectionTestPeriod" value= "60" />

<!-- 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 -->

<property name= "idleMaxAge" value= "30" />

<!-- 每个分区最大的连接数 -->

<property name= "maxConnectionsPerPartition" value= "150" />

<!-- 每个分区最小的连接数 -->

<property name= "minConnectionsPerPartition" value= "5" />

</bean>

 

<!-- 配置连接池 -->

<bean id= "slave01DataSource" class= "com.jolbox.bonecp.BoneCPDataSource"

destroy-method= "close">

<!-- 数据库驱动 -->

<property name= "driverClass" value= "${jdbc.slave01.driver}" />

<!-- 相应驱动的jdbcUrl -->

<property name= "jdbcUrl" value= "${jdbc.slave01.url}" />

<!-- 数据库的用户名 -->

<property name= "username" value= "${jdbc.slave01.username}" />

<!-- 数据库的密码 -->

<property name= "password" value= "${jdbc.slave01.password}" />

<!-- 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 -->

<property name= "idleConnectionTestPeriod" value= "60" />

<!-- 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 -->

<property name= "idleMaxAge" value= "30" />

<!-- 每个分区最大的连接数 -->

<property name= "maxConnectionsPerPartition" value= "150" />

<!-- 每个分区最小的连接数 -->

<property name= "minConnectionsPerPartition" value= "5" />

</bean>

3.5.3.  定义Data Source

<!-- 定义数据源，使用自己实现的数据源 -->

<bean id= "dataSource" class= "cn.itcast.usermanage.spring.DynamicDataSource">

<!-- 设置多个数据源 -->

<property name= "targetDataSources">

<map key-type= "java.lang.String">

<!-- 这个key需要和程序中的key一致 -->

<entry key= "master" value-ref= "masterDataSource"/>

<entry key= "slave" value-ref= "slave01DataSource"/>

</map>

</property>

<!-- 设置默认的数据源，这里默认走写库 -->

<property name= "defaultTargetDataSource" ref= "masterDataSource"/>

</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

<!-- 定义事务管理器 -->

<bean id= "transactionManager"

class= "org.springframework.jdbc.datasource.DataSourceTransactionManager">

<property name= "dataSource" ref= "dataSource" />

</bean>

3.6.2.  定义事务策略

<!-- 定义事务策略 -->

<tx:advice id= "txAdvice" transaction-manager= "transactionManager">

<tx:attributes>

<!--定义查询方法都是只读的 -->

<tx:method name= "query*" read-only= "true" />

<tx:method name= "find*" read-only= "true" />

<tx:method name= "get*" read-only= "true" />

 

<!-- 主库执行操作，事务传播行为定义为默认行为 -->

<tx:method name= "save*" propagation= "REQUIRED" />

<tx:method name= "update*" propagation= "REQUIRED" />

<tx:method name= "delete*" propagation= "REQUIRED" />

 

<!--其他方法使用默认事务策略 -->

<tx:method name= "*" />

</tx:attributes>

</tx:advice>

3.6.3.  定义切面

<!-- 定义AOP切面处理器 -->

<bean class= "cn.itcast.usermanage.spring.DataSourceAspect" id= "dataSourceAspect" />

 

<aop:config>

<!-- 定义切面，所有的service的所有方法 -->

<aop:pointcut id= "txPointcut" expression= "execution(* xx.xxx.xxxxxxx.service.*.*(..))" />

<!-- 应用事务策略到Service切面 -->

<aop:advisor advice-ref= "txAdvice" pointcut-ref= "txPointcut"/>

 

<!-- 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 -->

<aop:aspect ref= "dataSourceAspect" order= "-9999">

<aop:before method= "before" pointcut-ref= "txPointcut" />

</aop:aspect>

</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

<!-- 定义AOP切面处理器 -->

<bean class= "cn.itcast.usermanage.spring.DataSourceAspect" id= "dataSourceAspect">

<!-- 指定事务策略 -->

<property name= "txAdvice" ref= "txAdvice"/>

<!-- 指定slave方法的前缀（非必须） -->

<property name= "slaveMethodStart" value= "query,find,get"/>

</bean>

4.2.  改进后的实现

import java.lang.reflect.Field;

import java.util.ArrayList;

import java.util.List;

import java.util.Map;

 

import org.apache.commons.lang3.StringUtils;

import org.aspectj.lang.JoinPoint;

import org.springframework.transaction.interceptor.NameMatchTransactionAttributeSource;

import org.springframework.transaction.interceptor.TransactionAttribute;

import org.springframework.transaction.interceptor.TransactionAttributeSource;

import org.springframework.transaction.interceptor.TransactionInterceptor;

import org.springframework.util.PatternMatchUtils;

import org.springframework.util.ReflectionUtils;

 

/**

 * 定义数据源的AOP切面，该类控制了使用Master还是Slave。

 *

 * 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。

 *

 * 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。

 *

 * @author zhijun

 *

 */

public  class DataSourceAspect {

 

     private List<String> slaveMethodPattern = new ArrayList<String>();

    

     private  static  final String[] defaultSlaveMethodStart = new String[]{ "query", "find", "get" };

    

     private String[] slaveMethodStart;

 

    /**

     * 读取事务管理中的策略

     *

     * @param txAdvice

     * @throws Exception

     */

    @SuppressWarnings("unchecked")

     public  void setTxAdvice(TransactionInterceptor txAdvice) throws Exception {

         if (txAdvice == null) {

            // 没有配置事务管理策略

             return;

        }

        //从txAdvice获取到策略配置信息

        TransactionAttributeSource transactionAttributeSource = txAdvice.getTransactionAttributeSource();

         if (!(transactionAttributeSource  instanceof NameMatchTransactionAttributeSource)) {

             return;

        }

        //使用反射技术获取到NameMatchTransactionAttributeSource对象中的nameMap属性值

        NameMatchTransactionAttributeSource matchTransactionAttributeSource = (NameMatchTransactionAttributeSource) transactionAttributeSource;

        Field nameMapField = ReflectionUtils. findField(NameMatchTransactionAttributeSource. class, "nameMap");

        nameMapField.setAccessible( true); //设置该字段可访问

        //获取nameMap的值

        Map<String, TransactionAttribute> map = (Map<String, TransactionAttribute>) nameMapField.get(matchTransactionAttributeSource);

 

        //遍历nameMap

         for (Map.Entry<String, TransactionAttribute> entry : map.entrySet()) {

             if (!entry.getValue().isReadOnly()) {//判断之后定义了ReadOnly的策略才加入到slaveMethodPattern

                 continue;

            }

            slaveMethodPattern.add(entry.getKey());

        }

    }

 

    /**

     * 在进入Service方法之前执行

     *

     * @param point 切面对象

     */

     public  void before(JoinPoint point) {

        // 获取到当前执行的方法名

        String methodName = point.getSignature().getName();

 

         boolean isSlave = false;

 

         if (slaveMethodPattern.isEmpty()) {

            // 当前Spring容器中没有配置事务策略，采用方法名匹配方式

            isSlave = isSlave(methodName);

        } else {

            // 使用策略规则匹配

             for (String mappedName : slaveMethodPattern) {

                 if (isMatch(methodName, mappedName)) {

                    isSlave = true;

                     break;

                }

            }

        }

 

         if (isSlave) {

            // 标记为读库

            DynamicDataSourceHolder. markSlave();

        } else {

            // 标记为写库

            DynamicDataSourceHolder. markMaster();

        }

    }

 

    /**

     * 判断是否为读库

     *

     * @param methodName

     * @return

     */

     private Boolean isSlave(String methodName) {

        // 方法名以query、find、get开头的方法名走从库

         return StringUtils. startsWithAny(methodName, getSlaveMethodStart());

    }

 

    /**

     * 通配符匹配

     *

     * Return if the given method name matches the mapped name.

     * <p>

     * The default implementation checks for "xxx*", "*xxx" and "*xxx*" matches, as well as direct

     * equality. Can be overridden in subclasses.

     *

     * @param methodName the method name of the class

     * @param mappedName the name in the descriptor

     * @return if the names match

     * @see org.springframework.util.PatternMatchUtils#simpleMatch(String, String)

     */

     protected  boolean isMatch(String methodName, String mappedName) {

         return PatternMatchUtils. simpleMatch(mappedName, methodName);

    }

 

    /**

     * 用户指定slave的方法名前缀

     * @param slaveMethodStart

     */

     public  void setSlaveMethodStart(String[] slaveMethodStart) {

         this.slaveMethodStart = slaveMethodStart;

    }

 

     public String[] getSlaveMethodStart() {

         if( this.slaveMethodStart == null){

            // 没有指定，使用默认

             return  defaultSlaveMethodStart;

        }

         return slaveMethodStart;

    }

    

}

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

import java.lang.reflect.Field;

import java.util.ArrayList;

import java.util.List;

import java.util.Map;

import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;

 

import javax.sql.DataSource;

 

import org.slf4j.Logger;

import org.slf4j.LoggerFactory;

import org.springframework.jdbc.datasource.lookup.AbstractRoutingDataSource;

import org.springframework.util.ReflectionUtils;

 

/**

 * 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

 *

 * 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。

 *

 * @author zhijun

 *

 */

public  class DynamicDataSource extends AbstractRoutingDataSource {

 

     private  static  final Logger LOGGER = LoggerFactory. getLogger(DynamicDataSource. class);

 

     private Integer slaveCount;

 

    // 轮询计数,初始为-1,AtomicInteger是线程安全的

     private AtomicInteger counter = new AtomicInteger(-1);

 

    // 记录读库的key

     private List<Object> slaveDataSources = new ArrayList<Object>(0);

 

    @Override

     protected Object determineCurrentLookupKey() {

        // 使用DynamicDataSourceHolder保证线程安全，并且得到当前线程中的数据源key

         if (DynamicDataSourceHolder. isMaster()) {

            Object key = DynamicDataSourceHolder. getDataSourceKey();

             if ( LOGGER.isDebugEnabled()) {

                 LOGGER.debug("当前DataSource的key为: " + key);

            }

             return key;

        }

        Object key = getSlaveKey();

         if ( LOGGER.isDebugEnabled()) {

             LOGGER.debug("当前DataSource的key为: " + key);

        }

         return key;

 

    }

 

    @SuppressWarnings("unchecked")

    @Override

     public  void afterPropertiesSet() {

         super.afterPropertiesSet();

 

        // 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

        Field field = ReflectionUtils. findField(AbstractRoutingDataSource. class, "resolvedDataSources");

        field.setAccessible( true); // 设置可访问

 

         try {

            Map<Object, DataSource> resolvedDataSources = (Map<Object, DataSource>) field.get( this);

            // 读库的数据量等于数据源总数减去写库的数量

             this.slaveCount = resolvedDataSources.size() - 1;

             for (Map.Entry<Object, DataSource> entry : resolvedDataSources.entrySet()) {

                 if (DynamicDataSourceHolder. MASTER.equals(entry.getKey())) {

                     continue;

                }

                slaveDataSources.add(entry.getKey());

            }

        } catch (Exception e) {

             LOGGER.error("afterPropertiesSet error! ", e);

        }

    }

 

    /**

     * 轮询算法实现

     *

     * @return

     */

     public Object getSlaveKey() {

        // 得到的下标为：0、1、2、3……

        Integer index = counter.incrementAndGet() % slaveCount;

         if (counter.get() > 9999) { // 以免超出Integer范围

            counter.set(-1); // 还原

        }

         return slaveDataSources.get(index);

    }

 

}

6.  My SQL 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(binary log)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 log events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server id

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= m ybatis_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：

CHANGE MASTER 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

START SLAVE;

 

#查看同步状态

SHOW SLAVE STATUS;

 

  

 

 

7.  参考资料

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

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