数据库读写分离

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一、读写分离

1.1 定义

数据库读写分离是一种通过将 读操作（SELECT） 与 写操作（INSERT/UPDATE/DELETE） 分配到不同数据库实例的架构设计模式，旨在优化性能并提升系统可用性。

1.2 核心价值

  • 性能提升：分散读压力，避免单点瓶颈（如电商商品浏览与订单提交分离）。
  • 高可用性：主库故障时，从库可切换为主库继续服务。
  • 扩展性：通过增加从库应对突发读流量（如促销活动期间的查询高峰）。

二、核心原理与架构设计

2.1 主从分工模型

角色职责特点
主库处理所有写操作及DDL语句高写入性能，需配置二进制日志
从库处理读操作，通过复制同步数据支持多从库负载均衡

2.2 数据同步机制

  • 异步复制：主库提交事务后立即返回，从库异步同步（默认模式，性能高但存在延迟）。
  • 半同步复制：主库提交事务后需等待至少一个从库确认（平衡一致性与性能）。
  • 全同步复制：主库提交需所有从库确认（强一致性，但性能最低）。

2.3 架构图示例

fBLS59sUg.png

三、技术实现方案

3.1 中间件方案

3.1.1 主流中间件对比

中间件开发背景支持事务负载均衡适用场景
MyCAT开源社区支持支持复杂分库分表、读写分离
ProxySQLPercona支持支持高性能MySQL代理
MaxScaleMariaDB支持支持MariaDB生态集成

3.1.2 配置示例（以MyCAT为例）

  1. 主库配置（my.cnf）： 
    [mysqld]
server-id=1
log-bin=mysql-bin
binlog_format=ROW
  2. 从库配置（my.cnf）： 
    [mysqld]
server-id=2
relay-log=mysql-relay-bin
read_only=1
  3. MyCAT路由规则（schema.xml）： 
    <schema name="test_db" dataNode="dn1">
  <table name="user" dataNode="dn1" rule="mod-user-id"/>
</schema>
<dataNode name="dn1" dataHost="hostM1,hostS1,hostS2"/>

3.2 应用层方案

3.2.1 代码封装（Java示例）

public class DataSourceRouter {
    private static final ThreadLocal<Boolean> isWriteOperation = new ThreadLocal<>();

    public static void setWriteMode() {
        isWriteOperation.set(true);
    }

    public static DataSource determineDataSource() {
        return isWriteOperation.get() ? masterDataSource : slaveDataSource;
    }
}

3.2.2 Spring AOP实现

@Aspect
@Component
public class ReadWriteSplitAspect {
    @Around("execution(* com.example.service.*Service.*(..))")
    public Object route(ProceedingJoinPoint joinPoint) throws Throwable {
        MethodSignature signature = (MethodSignature) joinPoint.getSignature();
        Method method = signature.getMethod();
        
        if (method.isAnnotationPresent(ReadOnly.class)) {
            DataSourceContextHolder.setSlave();
        } else {
            DataSourceContextHolder.setMaster();
        }
        
        try {
            return joinPoint.proceed();
        } finally {
            DataSourceContextHolder.clear();
        }
    }
}

四、关键问题与解决方案

4.1 主从延迟问题

场景解决方案原理说明
用户注册后立即登录强制读主库写操作后标记会话，后续读请求走主库
报表统计异步补偿 + 缓存允许秒级延迟，通过定时任务同步数据
金融交易分布式事务（Seata/TCC）保证跨库操作的原子性

4.2 主库故障切换

  1. 手动切换： 
    -- 停止主库写入
SET GLOBAL read_only = ON;
-- 提升从库为主库
STOP SLAVE;
RESET SLAVE ALL;
  2. 自动切换（MHA）：
    • 监控主库心跳
    • 自动选举新主库
    • 更新客户端路由配置

五、适用场景与最佳实践

5.1 推荐场景

  • 电商系统：商品浏览（读）与订单提交（写）分离
  • 日志分析：实时日志写入主库，历史日志分析从库
  • 社交平台：用户动态写入主库，粉丝列表读取从库

5.2 反模式警示

  • 跨库JOIN查询：导致性能下降，需业务层拆分
  • 强一致性要求：金融交易等场景需额外保障机制
  • 从库过载：需动态调整读权重，避免雪崩效应

六、实战案例演示

6.1 环境准备

  • 主库：192.168.1.100（MySQL 8.0）
  • 从库：192.168.1.101（MySQL 8.0）
  • 中间件：MyCAT 1.6.7

6.2 配置流程

  1. 主从复制搭建：

    -- 主库创建复制用户
CREATE USER 'repl'@'%' IDENTIFIED BY 'password';
GRANT REPLICATION SLAVE ON *.* TO 'repl'@'%';

-- 从库配置复制
CHANGE MASTER TO MASTER_HOST='192.168.1.100', MASTER_USER='repl', MASTER_LOG_FILE='mysql-bin.000001', MASTER_LOG_POS=154;
START SLAVE;

  2. MyCAT路由配置：

    <dataHost name="cluster" maxCon="1000" writeType="0">
  <heartbeat>SELECT 1</heartbeat>
  <writeHost host="master" url="192.168.1.100:3306"/>
  <readHost host="slave1" url="192.168.1.101:3306"/>
</dataHost>
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