基于MySQL的数据库集群系统的实现
2007-11-11 14:42:13 来源:WEB开发网 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第一节 数据库集群技术的现状
目前数据库集群系统应用得比较成功,应用范围比较广泛的是:Oracle(大型网站数据库平台)公司的Oracle(大型网站数据库平台)9与IBM公司DB2。Oracle(大型网站数据库平台)9采用Shared-storage的技术,DB2选择了Shared-nothing的技术,二者各有长短。
最新的数据库集群系统的理论基础是分布式计算,将数据分布到每个节点,所有的计算节点并行处理数据,将结果汇总。这样的方式无疑是最完美的。但是目前仍然不能实现全部的功能。
(和PHP搭配之最佳组合)的数据库集群系统的实现(1)(图一)" />
对于Shared-storage以及Shared-nothing的技术请参考Oracle(大型网站数据库平台)以及IBM网站上的相关资料。
第二节 目前数据库应用状况
目前数据库应用状况大致分为两类,第一类是数据量在100G以下,数据库访问频繁,请求密集。主要是Web APP类型的应用,例如:网站,论坛等。这些Web APP类型的应用访问数据库的特点是:访问频繁,数据库每秒钟要接受几千次以上的查询,需要经常追加数据,同时对数据的响应速度要求比较高。另一类是用于科学计算、存储历史数据的应用,数据量往往达到几百G。这些应用访问数据库的特点是:多为查询操作,数据都是分批、定时、集中倒入数据库,数据库的记录非常多,积累了大量的数据,对数据库的响应速度没有太高要求。
第三节 暴露出来的问题
第一类应用,由于访问比较频繁,而且为了支持更多的访问,Web Server一般都使用了负载均衡的集群,但是对于数据库来说,由于无法实现集群操作,每秒钟的请求不断增加,随着服务器负载的增加,响应单个请求的速度越来越慢,如果库文件比较大,出现写操作的时候还会出现锁表时间过长等影响访问效率的事情。
第二类应用,主要是数据文件太大,每次处理数据都需要大量的时间,如果写错一个语句就需要花几个小时来重做查询。
第四节 如何解决
首先应当从硬件、软件、程序、索引、SQL语句这几个方面进行优化,如果仍然不能解决问题,我们就要考虑数据库系统的集群(并行处理)了。
对于第一类的应用,在数据库服务器正常运行,负载不高的情况下,应用对数据库系统的状况还是满意的。但是数据库系统负载过高之后,就会出现完成请求的时间加长,达不到系统的要求时间。既然负载是由于过多的请求造成的,我们就采取分担请求的方式,让一部分的请求去访问另外一台服务器,让单台服务器的负载降低,从而解决问题。
对于第二类的应用,就需要分布式计算的系统来解决了,一般的系统是无能为力了。
第五节 针对于"Linux+apache(Unix平台最流行的WEB服务器平台)+PHP+MySQL(和PHP搭配之最佳组合)"的第一类应用问题的解决方式
一个实际案例的解决:
(标准化越来越近了)ns:dw="http://www.ibm.com/developerworks/" xml(标准化越来越近了)ns:xsi="http://www.w3.org/2001/xml(标准化越来越近了)Schema-instance">我在工作当中遇到了这样的问题,我们的Web Server是Linux+apache(Unix平台最流行的WEB服务器平台)+Php的三台机器组成的集群,MySQL(和PHP搭配之最佳组合)运行在SUN450,2G内存的平台上。由于WEB的访问量在高峰的时候几乎满负荷运转,LoadAvg(就是一分钟之内处于Running状态的进程数量)都在10-20之间,反映出来就是大量的请求都在访问数据库的时候被挂住了,导致一个请求没有完成,下一个请求又进来,最后恶性循环。LoadAvg会在瞬间飙升至800以上。数据库那边就更糟糕了,LoadAvg达到 300多,数据库的线程非常多,CPU忙于切换线程状态,这个时候除非Restart MySQL(和PHP搭配之最佳组合),否则怎么都不会好。在对SQL语句优化完成后还是不能很好的解决问题,我们增加了一台数据库服务器,通过MySQL(和PHP搭配之最佳组合)的数据同步机制,让两台数据库上的数据保持同步,修改了一部分只会发生读取操作的php程序,让这些程序连接另外一台数据库,算是把负载分离出去一部分,问题得到了初步的解决。但是后来业务做大,我们又增加了多台服务器,修改了很多程序,分离他们对数据库的读取操作,访问不同的服务器。
第六节 MySQL(和PHP搭配之最佳组合)-HA-Proxy方案的提出
通过修改程序的方式实现将系统的负载分离,是件很痛苦的事情,工程浩大,而且不能弄错,因为除了主服务器可以写入、修改数据,而其它的服务器只能通过数据同步更新自身的数据,所以如果你对那些数据库进行了写操作,结果将是灾难性的。
如果我们能够有一个程序分拣SQL语句,根据他的类型(读取/写入),分别传送给不同的服务器,然后再将结果返回。采用一种类似HTTP的PROXY的方式,这样我们就不需要通过修改源程序的方式来分担负载了,如果再能够根据服务器的负载状况,或者是表的状态(可用/锁定),来判断应该将这个请求分配到哪台服务器,那就比我们修改源程序所能达到的效果还要好。
第七节 MySQL(和PHP搭配之最佳组合) Client 与 Server之间如何通信
四处寻找,也没有找到一篇关于MySQL(和PHP搭配之最佳组合)通讯协议的文章,看来只有分析MySQL(和PHP搭配之最佳组合)的源程序了。于是找来MySQL(和PHP搭配之最佳组合) 3.23.49的代码,打开sniffer工具。MySQL(和PHP搭配之最佳组合)的通讯协议可能变更过多次,在3.23.49的版本里面,通讯协议的版本竟然是10。
简单的分析了一下通讯协议,现在规整如下,有些地方还不是很完善,由于我实在没有太多的时间仔细研读MySQL(和PHP搭配之最佳组合)的代码,目前我只了解到了这些。
Server 对 Client 请求的响应数据格式:
偏移 | 区域 | 类型 | 长度(byte) | 说明 |
0 | HEAD | Data Length | 3 | |
1 | ||||
2 | ||||
3 | FLAG | 1 | =0普通信息 (标准化越来越近了)ns:dw="http://www.ibm.com/developerworks/" xml(标准化越来越近了)ns:xsi="http://www.w3.org/2001/xml(标准化越来越近了)Schema-instance">=1多段信息 (标准化越来越近了)ns:dw="http://www.ibm.com/developerworks/" xml(标准化越来越近了)ns:xsi="http://www.w3.org/2001/xml(标准化越来越近了)Schema-instance">=2认证返回 (标准化越来越近了)ns:dw="http://www.ibm.com/developerworks/" xml(标准化越来越近了)ns:xsi="http://www.w3.org/2001/xml(标准化越来越近了)Schema-instance">>2段结束字 | |
4 | DATA | CMD Code | 1 | |
5 | Message | DataLength - 1 |
当FLAG=0 , 2的时候 CMD Code 与 Message 的定义
CMDCode | 类型 | Message的结构 | |||
00 | 状态码 | 偏移 | 类型 | Length(byte) | |
0 | Affect rows | 2 | |||
0A | 服务器版本号 | 偏移 | 类型 | Length(byte) | |
只有在刚刚连接上Server的时候有效,Server会马上返回一个数据节段的信息 | 0 | VersionString | 8 | end of '\0' | |
8 | Session ID | 4 | 32bits | ||
12 | UnKnown | 11 | |||
FF | 当出现错误的时候返回信息 | 偏移 | 类型 | Length(byte) | |
0 | ErrCode | 2 | |||
2 | ErrMsg | END | |||
FE | 多段信息传输的结束 | 空 |
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