引子
最近在研究Web服务端负载均衡方面的技术，参考网上资料，总体思路可以分为如下几类：
- 应用服务器集群，典型的代表就是Nginx+Tomcat实现负载均衡；
- 数据库集群。
本文主要关注数据库集群。
实现思路
- 应用层解决方案
通过应用层对数据源做路由来实现读写分离，项目是SpringMVC+myBatis，SQL路由交给Spring，通过AOP或者Annotation由代码显示的控制Datasource。
优点是路由策略的扩展性和可控性较强。
缺点是耦合到Spring；需要加入控制代码。
- 中间件解决方案
通过mysql中间件做主从集群，Mysql Proxy、Amoeba、Atlas等中间件貌似都能符合需求。
优点是与应用层解耦。
缺点是增加一个服务维护的风险点，性能及稳定性待测试，需要支持代码强制主从和事务。
- 驱动解决方案
Mysql自带的ReplicationDriver提供主从库访问的驱动，是通过保持多个数据源的链接并根据ReadOnly True/False来选择数据源。相当于应用层解决方案的一个现有实现，扩展性更弱。并且貌似不能使用其他驱动。由于耦合较高暂不考虑。
三种实现思路关键技术
- 在应用层使用Spring对数据源做路由，关键字：Spring AOP；
- 增加中间代理层，Amoeba就属于这种情况，此外还有Mysql官方提供的Mysql Proxy；
- 在驱动层使用Mysql提供的主从库访问驱动，直接与数据库连接驱动耦合，扩展性弱，目前还未做原型尝试。
综合上述分析，考虑到需要与应用层解耦，现采用中间件解决方案，使用Amoeba做SQL路由，实现数据库读写分离。
既然选择使用Amoeba，让我们先了解什么是Amoeba？它能做什么？要怎么做？最后再看看它不能做什么。
Amoeba
Amoeba是什么
Amoeba(变形虫)项目,该开源框架于2008年开始发布一款Amoeba for Mysql软件。详细资料可参阅Amoeba官方文档(需翻墙)。
Amoeba能做什么
Amoeba致力于MySQL的分布式数据库前端代理层，它主要在应用层访问MySQL的时候充当SQL路由功能，专注于分布式数据库代理层（Database Proxy）开发。座落与 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、可路由相关的到目标数据库、可并发请求多台数据库合并结果。 通过Amoeba你能够完成多数据源的高可用、负载均衡、数据切片的功能。
Amoeba不能做什么
既然知道Amoeba能为我们解决什么问题，也要做到Amoeba不擅长的事情。这样在具体项目技术方案选择时，方能权衡考虑。Amoeba对于以下几点暂时无能为力：
- 目前还不支持事务；
- 暂时不支持存储过程，官方说近期会支持；
- 不适合从Amoeba导数据的场景或者对大数据量查询的query并不合适，比如一次请求返回10w以上甚至更多数据的场合；
- 暂时不支持分库分表，amoeba目前只做到分数据库实例，每个被切分的节点需要保持库表结构一致。
若实际项目中所需要的功能正式Amoeba的短板，建议使用Mysql Proxy作为中间件，或者在应用层通过程序控制数据源，手动实现数据库读写分离。
原型环境
- 服务器A
IP: 1XX.XX.XX.181
运行Mysql主数据库和Amoeba。
- 服务器B
IP: 1XX.XX.XX.182
运行Mysql从数据库。
- 服务器C
IP: 1XX.XX.XX.183
运行Mysql从数据库。
OS版本。
[root@chenllcentos ~]# cat /etc/redhat-release
CentOS release 6.5 (Final)
具体实现
Mysql数据库读写分离的具体实现主要包括两个部分配置，即数据主从复制和Amoeba代理，现分别进行介绍。
主从复制
为什么要进行主从复制呢，其实很容易理解，因为数据要同步啊。
查看服务器A是否已经安装Mysql数据库。
[root@chenllcentos ~]# rpm -aq | grep mysql
若无消息显示，则进行Mysql安装，否则跳过此步骤。
yum install -y mysql-server mysql mysql-devel mysql-libs
Mysql安装完毕，默认开机不启动Mysql服务。
[root@chenllcentos ~]# chkconfig --list | grep mysqld
mysqld 0:关闭 1:关闭 2:关闭 3:关闭 4:关闭 5:关闭 6:关闭
现在我们更改下配置，让Mysql开机启动。
[root@chenllcentos ~]# chkconfig mysqld on
[root@chenllcentos ~]# chkconfig --list | grep mysqld
mysqld 0:关闭 1:关闭 2:启用 3:启用 4:启用 5:启用 6:关闭
接下来，设置Mysql账户密码。
[root@chenllcentos ~]# mysqladmin -u root password 'yourpassword'
此时,可以用刚才设置的账户密码登陆数据库。
[root@chenllcentos ~]# mysql -uroot -pyourpassword
至此，Mysql数据库安装成功。同样的，对服务器B和服务器C安装Mysql数据库，此处略去。接下来，开始进行数据库主从复制的配置。
- 主数据库配置
修改主数据库配置文件my.cnf。
[root@chenllcentos ~]# vi /etc/my.cnf
新增如下标注内容：
[mysqld]
max_connections=1000
binlog-ignore-db=mysql #新增
binlog-ignore-db=information_schema #新增
log-bin=mysql-bin #新增
server-id=1 #新增
datadir=/var/lib/mysql
socket=/var/lib/mysql/mysql.sock
user=mysql
# Disabling symbolic-links is recommended to prevent assorted security risks
symbolic-links=0
[mysqld_safe]
log-error=/var/log/mysqld.log
pid-file=/var/run/mysqld/mysqld.pid
关于新增的几项配置，有什么作用呢？其中binlog-ignore-db用来指定忽略同步的数据库，未指定的默认都进行主从复制。log-bin指定数据库操作日志，主从复制的过程本质就是从数据库在主数据库读取该日志文件，并且再执行一次。server-id只要满足在数据库集群中不重复即可。
保存退出，重启Mysqld服务，使配置生效。额外提个原则，凡是修改到配置文件，最好都重启该配置相关的程序或服务。
[root@chenllcentos ~]# service mysqld restart
停止 mysqld： [确定]
正在启动 mysqld： [确定]
登陆主数据库。
[root@chenllcentos ~]# mysql -uroot -pyourpassword
查看主数据库master状态。
mysql> show master status\G
*************************** 1. row ***************************
File: mysql-bin.000015
Position: 106
Binlog_Do_DB:
Binlog_Ignore_DB: mysql,information_schema
可以看出，Binlog_Ignore_DB显示的信息就是刚才我们在配置文件所配置的信息。此外，还有两个重要的参数需要记下：mysql-bin.000015和106。从数据库就是根据这两个参数，完成主从复制，以达到数据同步的效果。
从数据库要读取主数据库日志文件，需要主数据开放授权用户。
mysql> GRANT REPLICATION SLAVE ON *.* to 'slave'@'1XX.XX.XX.182' identified by 'root'
mysql> GRANT REPLICATION SLAVE ON *.* to 'slave1'@'1XX.XX.XX.183' identified by 'root'
进行从数据库配置时，将使用到这两个授权用户。
出于数据安全性考虑，Mysql提供访问权限控制，若以主机的方式远程访问数据库，需要开启相应权限。
mysql> GRANT ALL PRIVILEGES ON *.* TO 'root'@'1XX.XX.XX.181' IDENTIFIED BY 'root' WITH GRANT OPTION;
mysql> FLUSH PRIVILEGES;
mysql> GRANT ALL PRIVILEGES ON *.* TO 'root'@'1XX.XX.XX.182' IDENTIFIED BY 'root' WITH GRANT OPTION;
mysql> FLUSH PRIVILEGES;
mysql> GRANT ALL PRIVILEGES ON *.* TO 'root'@'1XX.XX.XX.183' IDENTIFIED BY 'root' WITH GRANT OPTION;
mysql> FLUSH PRIVILEGES;
最后，还需要修改iptables，对数据库端口3306放行。
[root@chenllcentos ~]# vi /etc/sysconfig/iptables
新增如下语句：
# 放行Mysql端口
-A INPUT -m state --state NEW -m tcp -p tcp --dport 3306 -j ACCEPT
至此，完成主数据库配置。接下来，让我们进行从数据库配置。
- 从数据库配置
从数据库配置相对主数据配置相对简单，主要包括配置文件修改和主从复制设置。现以服务器B为例进行说明。
修改从数据库配置文件。
[mysqld]
max_connections=1000
server-id=2 #新增
datadir=/var/lib/mysql
socket=/var/lib/mysql/mysql.sock
user=mysql
# Disabling symbolic-links is recommended to prevent assorted security risks
symbolic-links=0
[mysqld_safe]
log-error=/var/log/mysqld.log
pid-file=/var/run/mysqld/mysqld.pid
设置主从数据库同步点。
mysql> change master to master_host='1XX.XX.XX.181',master_user='slave',master_password='root',master_log_file='mysql-bin.000015',master_log_pos=106;
还记得mysql-bin.000015和106这两个参数吗？没错，就是我们在主数据库查看master状态所显示的信息。
启动主从复制。
mysql> slave start;
查询slave状态。
mysql> show slave status\G
*************************** 1. row ***************************
Slave_IO_State: Waiting for master to send event
Master_Host: 1XX.XX.XX.181
Master_User: slave
Master_Port: 3306
Connect_Retry: 60
Master_Log_File: mysql-bin.000015
Read_Master_Log_Pos: 106
Relay_Log_File: mysqld-relay-bin.000005
Relay_Log_Pos: 251
Relay_Master_Log_File: mysql-bin.000015
Slave_IO_Running: Yes
Slave_SQL_Running: Yes
Replicate_Do_DB:
Replicate_Ignore_DB:
Replicate_Do_Table:
Replicate_Ignore_Table:
Replicate_Wild_Do_Table:
Replicate_Wild_Ignore_Table:
Last_Errno: 0
Last_Error:
Skip_Counter: 0
Exec_Master_Log_Pos: 106
Relay_Log_Space: 758
Until_Condition: None
Until_Log_File:
Until_Log_Pos: 0
Master_SSL_Allowed: No
Master_SSL_CA_File:
Master_SSL_CA_Path:
Master_SSL_Cert:
Master_SSL_Cipher:
Master_SSL_Key:
Seconds_Behind_Master: 0
Master_SSL_Verify_Server_Cert: No
Last_IO_Errno: 0
Last_IO_Error:
Last_SQL_Errno: 0
Last_SQL_Error:
只有当Slave_IO_Running和Slave_SQL_Running都显示Yes时，才表示主从复制配置成功。否则失败，检查上述配置过程。
服务器C从数据库的配置过程类似，此处略去。
主从复制验证
首先，在主数据建立一个demo数据库，看两个从数据库是否会自动进行复制。
在服务器A登录主数据库，查看现有数据库。
mysql> show databases;
+--------------------+
| Database |
+--------------------+
| information_schema |
| mysql |
| test |
+--------------------+
现在，新增一个测试数据库demo。
mysql> create database demo;
接下来，分别登录服务器B和服务器C的从数据库，查询数据库。
mysql> show databases;
+--------------------+
| Database |
+--------------------+
| information_schema |
| demo |
| mysql |
| test |
+--------------------+
可以发现，当主数据库发生改动，从数据库会相应同步，并且同步的过程是异步进行的。因此，可以验证我们配置的主从复制已经生效。
Amoeba数据库代理
Amoeba作为数据库代理，以中间件的形式存在，拓扑图如下所示：
图片来源于Amoeba官网。
目前Amoeba for Mysql最新版本为amoeba-mysql-3.0.5-RC-distribution.zip。
安装过程很简单，只需要将zip压缩包解压至/usr/local/即可。若没有安装zip和unzip，可以通过centOS yum安装。
[root@chenllcentos ~]# yum -y install zip unzip
接下来，解压Amoeba压缩包。
[root@chenllcentos ~]# unzip amoeba-mysql-3.0.5-RC-distribution.zip
[root@chenllcentos ~]# cp -rf amoeba-mysql-3.0.5-RC /usr/local
启动Amoeba。
[root@chenllcentos ~]# /usr/local/amoeba-mysql-3.0.5-RC/bin/launcher
但是提示出现fatal exception：
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.
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。现在，让我们通过该属性文件修改JVM参数。
修改jvm.properties文件JVM_OPTIONS参数。
[root@chenllcentos ~]# vi /usr/local/amoeba-mysql-3.0.5-RC/jvm.properties
将内容：
JVM_OPTIONS="-server -Xms256m -Xmx1024m -Xss196k -XX:PermSize=16m -XX:MaxPermSize=96m"
替换为：
JVM_OPTIONS="-server -Xms1024m -Xmx1024m -Xss256k -XX:PermSize=16m -XX:MaxPermSize=96m"
再次启动Amoeba。
[root@chenllcentos ~]# /usr/local/amoeba-mysql-3.0.5-RC/bin/launcher
若使用Amoeba完成读写分离，需要分别对dbServers.xml和amoeba.xml两个配置文件进行配置。与在应用层实现读写分离不同，使用Amoeba实现读写分离只需要修改配置文件，并不会产生硬编码耦合，有利于系统扩展和维护。
首先是配置dbServers.xml，主要是配置真实Mysql数据库连接信息。
1 | <?xml version="1.0" encoding="gbk"?> |
可以看出，对dbServers.xml文件的配置，主要就是对dbServer节点的配置。其中，readPool节点需要特别注意，因为Amoeba实现读写分离就是根据它来实现。
接下来是amoeba.xml，主要是配置代理数据库连接信息。
1 | <?xml version="1.0" encoding="gbk"?> |
在amoeba.xml中，主要完成连接信息和SQL路由配置。在queryRouter节点中，通过配置writePool和readPool可以实现读写分离。
配置完成后，重启Amoeba。
[root@chenllcentos ~]# /usr/local/amoeba-mysql-3.0.5-RC/bin/shutdown
[root@chenllcentos ~]# /usr/local/amoeba-mysql-3.0.5-RC/bin/launcher
至此，Mysql主从复制和使用Amoeba实现数据库读写分离全部配置完成。
读写分离验证
接下来，进行简单测试，验证以上配置是否能够正确运行。
登录master主数据库。
[root@chenllcentos ~]# mysql -uroot -pyourpassword -h1XX.XX.XX.181 -P8066
额外说明下，此处的yourpassword是连接Amoeba的密码，也就是在amoeba.xml配置文件中配置的密码，与Mysql密码不同，需要注意。
登陆后，此时会提示以下信息。
Server version: 5.1.45-mysql-amoeba-proxy-3.0.4-BETA Source distribution
说明已经成功连接Mysql代理Amoeba。
为了验证Amoeba读写分离配置是否生效，我们做一个简单的测试。
先在181服务器master服务器上创建一个表。
mysql> create table sxit (id int(10) ,name varchar(10));
而后，分别停止服务器B和服务器C两个从数据库的主从复制，便于数据库操作观察。
登陆服务器B从数据库。
[root@chenllcentos ~]# mysql -uroot -pyourpassword
停止从数据库主从复制。
mysql> slave stop;
登陆服务器C从数据库。
[root@chenllcentos ~]# mysql -uroot -pyourpassword
停止从数据库主从复制。
mysql> slave stop;
在主数据库插入。
mysql> insert into sxit values('1','zhangsan');
在从数据库B插入。
mysql> insert into sxit values('2','lisi');
在从数据库C插入。
mysql> insert into sxit values('3','john');
登陆到amoeba服务器,进行读写分离的测试:
[root@chenllcentos ~]# mysql -uroot -pyourpassword -h1XX.XX.XX.181 -P8066
mysql> use test;
mysql> select * from sxit;
+------+------+
| id | name |
+------+------+
| 2 | lisi |
+------+------+
mysql> select * from sxit;
+------+------+
| id | name |
+------+------+
| 3 | john |
+------+------+
重复执行多次，发现始终只显示从数据库的数据，说明如果进行数据库读操作，Amoeba只将读数据SQL命令路由至从数据库。
登录主数据库。
[root@chenllcentos ~]# mysql -uroot -pyourpassword
mysql> use test;
mysql> select * from sxit;
+------+----------+
| id | name |
+------+----------+
| 1 | zhangsan |
+------+----------+
可以验证，使用Amoeba对Mysql读写分离成功。若此时开启从数据库主从复制，则可以进行Mysql集群和负载均衡。
小结
使用Amoeba做数据库代理，对于应用层来说是透明的。所谓透明，可以这么简单理解，是否使用代理，在应用层编码上是没有任何区别的，即使用代理的情况下，应用层和数据层能够保持高度解耦。