MySql 高可用架构Atlas

Atlas是由 Qihoo 360公司Web平台部基础架构团队开发维护的一个基于MySQL协议的数据中间层项目。它在MySQL官方推出的MySQL-Proxy 0.8.2版本的基础上，修改了大量bug，添加了很多功能特性。目前该项目在360公司内部得到了广泛应用，很多MySQL业务已经接入了Atlas平台，每天承载的读写请求数达几十亿条。

Atlas主要功能：
1.读写分离
2.从库负载均衡
3.IP过滤
4.自动分表
5.DBA可平滑上下线DB
6.自动摘除宕机的DB

Atlas介绍

Atlas是一个位于应用程序与MySQL之间中间件。在后端DB看来， Atlas相当于连接它的客户端，在前端应用看来， Atlas相当于一个DB。 Atlas作为服务端与应用程序通讯，它实现了MySQL的客户端和服务端协议，同时作为客户端与MySQL通讯。它对应用程序屏蔽了DB的细节，同时为了降低MySQL负担，它还维护了连接池

Atlas相对于官方MySQL-Proxy的优势
1.将主流程中所有Lua代码用C重写，Lua仅用于管理接口
2.重写网络模型、线程模型
3.实现了真正意义上的连接池
4.优化了锁机制，性能提高数十倍

Atlas安装配置

从https://github.com/Qihoo360/Atlas/releases 页面下载最新版RPM包，然后执行：
sudo rpm –i Atlas-XX.el6.x86_64.rpm安装。

注： Atlas只能安装运行在64位的系统上。后端mysql版本应大于5.1，建议使用Mysql 5.6 及以上

配置文件修改
Atlas运行需要依赖一个配置文件（test.cnf）。在运行Atlas之前，需要对该文件进行配置。
Atlas的安装目录是/usr/local/mysql-proxy，进入安装目录下的conf目录，可以看到已经有一个名为test.cnf的默认配置文件，我们只需要修改里面的某些配置项
test.cnf

[mysql-proxy]
(必备，默认值即可)管理接口的用户名
• admin-username = user
(必备，默认值即可)管理接口的密码
• admin-password = pwd
(必备，根据实际情况配置)主库的IP和端口
• proxy-backend-addresses = 192.168.0.12:3306
(非必备，根据实际情况配置)从库的IP和端口， @后面的数字代表权重，用来作负载均衡，若省略则默认
为1，可设置多项， 用逗号分隔。如果想让主库也能分担读请求的话，只需要将主库信息加入到下面的配
置项中。
• proxy-read-only-backend-addresses = 192.168.0.13:3306,192.168.0.14:3306
(必备，根据实际情况配置)用户名与其对应的加密过的MySQL密码，密码使用PREFIX/bin目录下的加密程
序encrypt加密，用户名与密码之间用冒号分隔。 主从数据库上需要先创建该用户并设置密码（用户名和密
码在主从数据库上要一致） 。比如用户名为myuser，密码为mypwd，执行./encrypt mypwd结果为
HJBoxfRsjeI=。如果有多个用户用逗号分隔即可。则设置如下行所示：
• pwds = myuser: HJBoxfRsjeI=,myuser2:HJBoxfRsjeI=
（必备，默认值即可)Atlas的运行方式，设为true时为守护进程方式，设为false时为前台方式，一般开发
调试时设为false，线上运行时设为true
• daemon = true
(必备，默认值即可)设置Atlas的运行方式，设为true时Atlas会启动两个进程，一个为monitor，一个为
worker， monitor在worker意外退出后会自动将其重启，设为false时只有worker，没有monitor，一般开发
调试时设为false，线上运行时设为true
• keepalive = true
(必备，根据实际情况配置)工作线程数，推荐设置成系统的CPU核数的2至4倍
• event-threads = 4
 
(必备，默认值即可)日志级别，分为message、 warning、 critical、 error、 debug五个级别
• log-level = message
(必备，默认值即可)日志存放的路径
• log-path = /usr/local/mysql-proxy/log
 
(必备，根据实际情况配置)SQL日志的开关，可设置为OFF、 ON、 REALTIME，OFF代表不记录
SQL日志，ON代表记录SQL日志，该模式下日志刷新是基于缓冲区的，当日志填满缓冲区后，
才将日志信息刷到磁盘。 REALTIME用于调试，代表记录SQL日志且实时写入磁盘，默认为OFF
• sql-log = OFF
(可选项，可不设置）慢日志输出设置。当设置了该参数时，则日志只输出执行时间超过sql-logslow（单位：ms)的日志记录。不设置该参数则输出全部日志。
• sql-log-slow = 10
(可选项，可不设置）关闭不活跃的客户端连接设置。当设置了该参数时，Atlas会主动关闭经过
'wait-timeout'时间后一直未活跃的连接。单位：秒
wait-timeout = 10
(必备，默认值即可)Atlas监听的工作接口IP和端口
proxy-address = 0.0.0.0:1234
(必备，默认值即可)Atlas监听的管理接口IP和端口 admin-address = 0.0.0.0:2345
(可选项，可不设置)默认字符集，若不设置该项，则默认字符集为latin1
charset = utf8
(可选项，可不设置)允许连接Atlas的客户端的IP，可以是精确IP，也可以是IP段，以逗
号分隔，若不设置该项则允许所有IP连接，否则只允许列表中的IP连接
client-ips = 127.0.0.1, 192.168.0.1

运行Atlas
进入/usr/local/mysql-proxy/bin目录，执行下面的命令启动、重启或停止Atlas。
(1). sudo ./mysql-proxyd test start，启动Atlas。
(2). sudo ./mysql-proxyd test restart，重启Atlas。
(3). sudo ./mysql-proxyd test stop，停止Atlas。
执行命令：mysql -h127.0.0.1 -P1234 -u用户名 -p密码，如果能连上则证明Atlas初步
测试正常，可以再尝试发几条SQL语句看看执行结果是否正确。

Atlas读写分离

Atlas后端连接的MySQL主库的IP和端口，可设置多项，用逗号分隔
例如
proxy-backend-addresses = 192.168.237.128:3308

Atlas后端连接的MySQL从库的IP和端口，@后面的数字代表权重，用来作负载均衡，若省略则默认为1，可设置多项，用逗号分隔
proxy-read-only-backend-addresses = 192.168.237.130:3308@1

关闭主备库复制关系，在主库上查看

当MySQL主库关闭的情况下，写操作失败，读操作依然可以执行
当MySQL仅有的一个从库关闭的情况下，写操作成功，读操作也漂移到主库上执行

Atlas负载均衡

当有多个从库的情况下
Atlas后端连接的MySQL主库的IP和端口，可设置多项，用逗号分隔
proxy-backend-addresses = 192.168.237.128:3308
Atlas后端连接的MySQL从库的IP和端口，@后面的数字代表权重（数字越大读取的机会更高），用来作负载均衡，若省略则默认为1，可设置多项，用逗号分隔

例如：

proxy-read-only-backend-addresses =192.168.237.130:3308@1,192.168.237.131:3308@1

当第一个从库崩溃时执行查询语句，语句都在第二个节点查询

当有多个读节点时，权重越大，被读取的可能性就越高

Atlas后端连接的MySQL从库的IP和端口， @后面的数字代表权重，用来作负载均衡，若省略则默认为1，
可设置多项，用逗号分隔

例：

proxy-read-only-backend-addresses = 192.168.237.130:3308@1,192.168.237.131:3308@2

自动读写分离挺好，但有时候写完马上就想读，万一主从同步延迟怎么办?
SQL语句前增加 /*master*/ 就可以将读请求强制发往主库。在mysql命令行测试该功能时，需要加-c选项，以防mysql客户端过滤掉注释信息。

主库宕机，读操作受影响么？
在Atlas中读操作不受影响，Atlas会将读请求转发到其他还存活的从库上。但此时写请求将会失败，因为主库宕机了。

Altas支持多个主库的运行模式吗？
官网：目前还未对于Atlas后面挂接多个主库的情形进行测试过，不建议这样使用。建议使用一主一从或一主多从的模式。
可以做双主，在proxy-backend-addresses = ip1,ip2 但是不建议使用

Atlas分表功能

类似在一个库，创建了多个子表

使用Atlas的分表功能时，首先需要在配置文件（test.cnf）设置tables参数。

tables参数设置格式：数据库名.表名.分表字段.子表数量，比如你的数据库名叫school，表名叫stu，分表字段叫id，总共分为100张表，那么就写为school.stu.id.100，如果还有其他的分表，以逗号分隔即可。用户
需要在数据库手动建立100张子表（stu_0,stu_1,…stu_99，注意子表序号是从0开始的）。且所有的子表必须在DB的同一个database里·

分表的效果是：
当通过Atlas执行（SELECT、 DELETE、 UPDATE、 INSERT、 REPLACE）操作时，
Atlas会根据分表字段结果（id%100=k），定位到相应的子表（stu_k）。
例如，执行
select * from stu where id=110;，Atlas会自动从stu_10这张子表返回查询结果。
但如果执行SQL语句（select * from stu;）时不带上id，则会提示执行stu 表不存在。

Atlas暂不支持自动建表和跨库分表的功能
Atlas目前支持分表的语句有SELECT、 DELETE、 UPDATE、 INSERT、 REPLACE

需要安装非shard版本，sharding版本不支持分表功能
分表设置，此例中person为库名，mt为表名，id为分表字段，3为子表数量，可设置多项，以逗号分隔，若不分表则不需要设置该项

局限性：
应用程序连接atlas分表的时候，查询必须要加where 条件，分表字段= 不能用范围查询>,<,或者between and ，不支持全表查询。

例：

mysql> select * from students where id=0;
Empty set (0.00 sec)
mysql> select * from students;
ERROR 1146 (42S02): Table 'test.students' doesn't exist
mysql> select * from students where id>2;
ERROR 1146 (42S02): Table 'test.students' doesn't exist

Atlas 分片

Sharding当前是Atlas的分布式分支, 是Atlas最近重点开发的功能. Sharding的基本思想
就是把一个数据表中的数据切分成多个部分, 存放到不同的主机上去(切分的策略有多种),从而缓解单台机器的性能跟容量的问题. sharding是一种水平切分, 适用于单表数据庞大的情景

Atlas以表为单位sharding, 同一个数据库内可以同时共有sharding的表和不sharding的表, 不sharding的表数据存在未sharding的数据库组中.

目前Atlas sharding支持insert, delete, select, update语句, 所有的写操作如insert,delete, update只能一次命中一个组, 否则会报”ERROR 1105 (HY000):write operationis only allow to one dbgroup!”错误.

Sharding数据库组

在Atlas中, 将一个组看做是数据存储的单位,一个组由一台master, 零台或者多台slave组成(mysql主从同步需要由用户自己配置). 每个组之间的数据独立, 没有关系, 表的数据的各个部分存储在各个组中.

组内读写分离

与非sharding的方案一样,Atlas sharding也支持组内的读写分离, 也就是说Atlas在命中了某个组之后, 还是会对这个组内的master和slave执行读写分离(读发送到slave, 写发送到master)

Sharding 数据切分策略

Range 方式
范围数据切分方式，比如
shard Key范围在0-1000的数据存放在Group0中,
范围在1000-2000的数据存放在Group1中,
2000-MaxInt 的数据存放在Group2 中.
这些范围的大小不需要相同.比如id为shard key的话, sql: “select * from test where id = 1500;”,
Atlas会将此语句发往Group1. 暂时Atlas的range是静态的, 不支持动态的增加范围

hash 方式
目前Atlas使用取模的方式实现Hash, 也就是说Hash(id) = id % group_count, 如id =10, id % 3 = 1, 所以会命中到DbGroup1中.

Atlas sharding部分新增配置项，包含两个部分：
shardrule. 一个shardrule对应一个分表规则，不同的shardrule通过下划线后面的数字区分。

例如shardrule-0, shardrule-1….。
一个shardrule里面有以下几项：

[shardrule-0]
table = test.sharding_test #分表名，由数据库+表名组成
type = range #sharding类型：range 或 hash
shard-key = id #sharding 字段
groups = 0:0-999,1:1000-1999 #分片的group，
如果是range类型的sharding，则groups的格式是：group_id:id范围。
如果是hash类型的sharding，则groups的格式是：group_id。例如groups = 0, 1
group. 一个group一般包含一主多从，由master（proxy-backend-addresses）和
slave（proxy-read-only-backend-addresses）组成。 group之间的区别也是通过下
划线后面的数字区分。

假设我们有以下一个sharding的表, 建表语句如下:

DROP TABLE IF EXISTS `sharding_test`;
CREATE TABLE `sharding_test` ( `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
`name` char(50) COLLATE utf8_bin NOT NULL,
`age` int(11) DEFAULT NULL,
`birthday` date DEFAULT NULL,
`nickname` char(50) COLLATE utf8_bin DEFAULT NULL,
PRIMARY KEY (`id`) );

有两个dbgroup(数据库组), 每个dbgroup有一个master, sharding_test使用range的方
式, 以id作为shard key, 属于test数据库, dbgroup0属于范围0 - 999, dbgroup1 属于
范围 1000 - 1999

dbgroup0 有一主, 192.168.237.130:3308
dbgroup1 有一主, 192.168.237.131:3308

[mysql-proxy]
admin-username = user
admin-password = pwd
#Atlas后端连接的MySQL主库的IP和端口，可设置多项，用逗号分隔
proxy-backend-addresses = 192.168.237.128:3308
#proxy-read-only-backend-addresses = 192.168.237.130:3308@1,192.168.237.131:3308@1
daemon = true
keepalive = false
event-threads = 4
log-level = debug
log-path = /usr/local/mysql-proxy/log
sql-log = realtime
proxy-address = 0.0.0.0:1234
admin-address = 0.0.0.0:2345
charset = UTF8
wait-timeout = 3600
pwds = root:S4HJu78/H/6I/aYp2Xdb8Q==
[shardrule-0]
table = test3.sharding_test
type = range
shard-key = id
groups = 0:0-999,1:1000-1999
[group-0]
# master
proxy-backend-addresses=192.168.237.130:3308
# slave
#proxy-read-only-backend-addresses=127.0.0.1:3308
[group-1]
proxy-backend-addresses=192.168.237.131:3308
#proxy-read-only-backend-addresses=127.0.0.1:3310

执行命令： mysql -h 127.0.0.1 -P 1234 -u 用户名 -p，如果能连上则证明Atlas初步
测试正常，可以再尝试发几条SQL语句看看执行结果是否正确。

关于支持的语句

Atlas sharding只对sql语句提供有限的支持, 目前支持基本的Select, insert/replace, delete, update语句, 支持全部的Where语法(SQL-92标准), 不支持DDL(create drop alter)以及一些管理语句, DDL请直连MYSQL执行, 请只在Atlas上执行Select, insert, delete, update(CRUD)语句

对于以下语句, 如果语句命中了多台dbgroup, Atlas均未做支持(如果语句只命中了一个dbgroup, 如select count(*) from test where id < 1000, 其中dbgroup0范围是0 - 1000, 那么这些特性都是支持的)
Limit Offset (支持Limit 同一个dbgroup)
Order by
Group by
Join
count, Max, Min等函数不支持

子查询在Sharding中可能会返回不正确的结果, 也请不要使用子查询. 请把语句拆分成多句执行
对于写操作, 如果写操作命中了多个数据库组, 由于部分成功(某个组执行失败)需要回滚的问题, 暂时不支持写操作命中多个数据组的语句.请拆分成多个sql语句执行

Atlas可能会在接下来的版本中对其中的一些特性中做出支持.

例用Atlas插入几条数据，做一下测试:

$ mysql -h127.0.0.1 -P1234 -uroot -pmysqltest -c
mysql> use test3;
Database changed
mysql> insert into sharding_test(id, name, age) values(1, 'test', 0);
Query OK, 1 row affected (0.00 sec)
mysql> insert into sharding_test(id, name, age) values(50, 'test', 0), (999, 'test', 0);
Query OK, 2 rows affected (0.00 sec)

以上几条数据都插入到了dbgroup0, 请注意第二条多值插入的语句, 因为50和999都命中了dbgroup0, 所以其执行成功, 但是如果执行以下的语句:

mysql> insert into sharding_test(id, name, age) values(100, 'test', 0), (1500, 'test',
0);
ERROR 1105 (HY000): Proxy Warning - write operation is only allow to one

dbgroup! 在sharding的表中, 这是不允许的, 因为id为100命中了dbgroup0, 而id为1500 命中了dbgroup1, 由于分布式的多值插入可能导致部分成功, 需要回滚, 这个Atlas暂不支持. update, delete, replace同理.

再插几条数据到dbgroup1:

mysql> insert into sharding_test(id, name, age) values(1000, 'test', 0), (1999,
'test', 0);
Query OK, 2 rows affected (0.00 sec)
mysql> select * from sharding_test;
+------+------+------+----------+----------+
| id | name | age | birthday | nickname |
+------+------+------+----------+----------+
| 1 | test | 0 | NULL | NULL |
| 50 | test | 0 | NULL | NULL |
| 999 | test | 0 | NULL | NULL |
| 1000 | test | 0 | NULL | NULL |
| 1999 | test | 0 | NULL | NULL |
 
mysql> select * from sharding_test where id>50;
+------+------+------+----------+----------+
| id | name | age | birthday | nickname |
+------+------+------+----------+----------+
| 999 | test | 0 | NULL | NULL |
| 1000 | test | 0 | NULL | NULL |
| 1999 | test | 0 | NULL | NULL |
 
#JOIN操作，不支持
mysql> select * from sharding_test a,test.temp b on a.id=b.id;
ERROR 1105 (sqlst): Proxy Warning - Sharing Hit Multi Dbgroup Not Support
SQL
 
#update操作
mysql> update sharding_test set name='test2';
ERROR 1105 (HY000): Proxy Warning - Syntax Forbidden!
mysql> update sharding_test set name='test2' where id<2000;
ERROR 1105 (sqlst): Proxy Warning - write operation is only allow to one
dbgroup!
mysql> update sharding_test set name='test2' where id<999;
Query OK, 2 rows affected (0.01 sec)
 
#delete操作
mysql> delete from sharding_test;
ERROR 1105 (HY000): Proxy Warning - Syntax Forbidden!
mysql> delete from sharding_test where id<2000;
ERROR 1105 (sqlst): Proxy Warning - write operation is only allow to one
dbgroup!
mysql> delete from sharding_test where id>1900;
Query OK, 1 row affected (0.01 sec)

更多的看看官方文档:https://github.com/Qihoo360/Atlas/wiki