WebApp系統是否正在使用一個MySQL的數據庫系統？您的客戶是不是總是抱怨頁面結果反饋的非常慢？您的MySQL系統的負載是不是總是維持在一個非常高的狀態下？本文將為您提供一個分擔MySQL系統的負載的方法，以及由此派生出來的一個MySQL-HA-Proxy的開發項目。使用本文提供的方法，您將以最小的源代碼改動，獲得MySQL系統的高效運轉。

第一節 數據庫集群技術的現狀

目前數據庫集群系統應用得比較成功，應用范圍比較廣泛的是：Oracle公司的Oracle9與IBM公司DB2。Oracle9采用Shared-storage的技術，DB2選擇了Shared-nothing的技術，二者各有長短。

最新的數據庫集群系統的理論基礎是分布式計算，將數據分布到每個節點，所有的計算節點并行處理數據，將結果匯總。這樣的方式無疑是最完美的。但是目前仍然不能實現全部的功能。

對于Shared-storage以及Shared-nothing的技術請參考Oracle以及IBM網站上的相關資料。

第二節 目前數據庫應用狀況

目前數據庫應用狀況大致分為兩類，第一類是數據量在100G以下，數據庫訪問頻繁，請求密集。主要是Web APP類型的應用，例如：網站，論壇等。這些Web APP類型的應用訪問數據庫的特點是：訪問頻繁，數據庫每秒鐘要接受幾千次以上的查詢，需要經常追加數據，同時對數據的響應速度要求比較高。另一類是用于科學計算、存儲歷史數據的應用，數據量往往達到幾百G。這些應用訪問數據庫的特點是：多為查詢操作，數據都是分批、定時、集中倒入數據庫，數據庫的記錄非常多，積累了大量的數據，對數據庫的響應速度沒有太高要求。

第三節 暴露出來的問題

第一類應用，由于訪問比較頻繁，而且為了支持更多的訪問，Web Server一般都使用了負載均衡的集群，但是對于數據庫來說，由于無法實現集群操作，每秒鐘的請求不斷增加，隨著服務器負載的增加，響應單個請求的速度越來越慢，如果庫文件比較大，出現寫操作的時候還會出現鎖表時間過長等影響訪問效率的事情。

第二類應用，主要是數據文件太大，每次處理數據都需要大量的時間，如果寫錯一個語句就需要花幾個小時來重做查詢。

第四節 如何解決

首先應當從硬件、軟件、程序、索引、SQL語句這幾個方面進行優化，如果仍然不能解決問題，我們就要考慮數據庫系統的集群（并行處理）了。

對于第一類的應用，在數據庫服務器正常運行，負載不高的情況下，應用對數據庫系統的狀況還是滿意的。但是數據庫系統負載過高之后，就會出現完成請求的時間加長，達不到系統的要求時間。既然負載是由于過多的請求造成的，我們就采取分擔請求的方式，讓一部分的請求去訪問另外一臺服務器，讓單臺服務器的負載降低，從而解決問題。

對于第二類的應用，就需要分布式計算的系統來解決了，一般的系統是無能為力了。

第五節 針對于"Linux+Apache+PHP+MySQL"的第一類應用問題的解決方式

一個實際案例的解決：

我在工作當中遇到了這樣的問題，我們的Web Server是Linux+Apache+Php的三臺機器組成的集群，MySQL運行在SUN450，2G內存的平臺上。由于WEB的訪問量在高峰的時候幾乎滿負荷運轉，LoadAvg(就是一分鐘之內處于Running狀態的進程數量)都在10-20之間，反映出來就是大量的請求都在訪問數據庫的時候被掛住了，導致一個請求沒有完成，下一個請求又進來，最后惡性循環。LoadAvg會在瞬間飆升至800以上。數據庫那邊就更糟糕了，LoadAvg達到300多，數據庫的線程非常多，CPU忙于切換線程狀態，這個時候除非Restart MySQL，否則怎么都不會好。在對SQL語句優化完成后還是不能很好的解決問題，我們增加了一臺數據庫服務器，通過MySQL的數據同步機制，讓兩臺數據庫上的數據保持同步，修改了一部分只會發生讀取操作的php程序，讓這些程序連接另外一臺數據庫，算是把負載分離出去一部分，問題得到了初步的解決。但是后來業務做大，我們又增加了多臺服務器，修改了很多程序，分離他們對數據庫的讀取操作，訪問不同的服務器。

第六節 MySQL-HA-Proxy方案的提出

通過修改程序的方式實現將系統的負載分離，是件很痛苦的事情，工程浩大，而且不能弄錯，因為除了主服務器可以寫入、修改數據，而其它的服務器只能通過數據同步更新自身的數據，所以如果你對那些數據庫進行了寫操作，結果將是災難性的。

如果我們能夠有一個程序分揀SQL語句，根據他的類型（讀取/寫入），分別傳送給不同的服務器，然后再將結果返回。采用一種類似HTTP的PROXY的方式，這樣我們就不需要通過修改源程序的方式來分擔負載了，如果再能夠根據服務器的負載狀況，或者是表的狀態（可用/鎖定），來判斷應該將這個請求分配到哪臺服務器，那就比我們修改源程序所能達到的效果還要好。

第七節 MySQL Client與Server之間如何通信

四處尋找，也沒有找到一篇關于Mysql通訊協議的文章，看來只有分析Mysql的源程序了。于是找來mysql 3.23.49的代碼，打開sniffer工具。MySQL的通訊協議可能變更過多次，在3.23.49的版本里面，通訊協議的版本竟然是10。

簡單的分析了一下通訊協議，現在規整如下，有些地方還不是很完善，由于我實在沒有太多的時間仔細研讀mysql的代碼，目前我只了解到了這些。

偏移區域類型長度(byte)說明0HEADData Length3 1 2 3 FLAG1=0普通信息
=1多段信息
=2認證返回
>2段結束字4DATACMD Code1 5 MessageDataLength - 1 

當FLAG=0 , 2的時候 CMD Code 與 Message 的定義

CMDCode類型Message的結構00狀態碼偏移類型Length(byte)   0Affect rows2 0A服務器版本號偏移類型Length(byte)  只有在剛剛連接上Server的時候有效，Server會馬上返回一個數據節段的信息0VersionString8end of '\0' 8Session ID432bits 12UnKnown11      FF當出現錯誤的時候返回信息偏移類型Length(byte)   0ErrCode2   2ErrMsgEND FE多段信息傳輸的結束空

Client對Server提交數據的格式：

偏移區域類型Length(byte)0HEADData Length31   2   3 Compressed14DATACommand ID15Command DataData Length - 1

Command ID與Command Data的說明：

ID 類型數據格式0COM_SLEEP 1COM_QUITNULL2COM_INIT_DBDatabase name3COM_QUERYstand query string4COM_FIELD_LISTtable name [128] wildcard[128]5COM_CREATE_DBDatabase name6COM_DROP_DBDatabase name7COM_REFRESHoptions(bits)8COM_SHUTDOWNNULL9COM_STATISTICSNULL10COM_PROCESS_INFONULL11COM_CONNECT 12COM_PROCESS_KILLsid[4]13COM_DEBUGNULL14COM_PINGNULL15COM_TIME 16COM_DELAYED_INSERT 17COM_CHANGE_USER[user][passwd][db]18 COM_BINLOG_DUMP 19COM_TABLE_DUMP 20COM_CONNECT_OUT 
第八節 Client如何通過Server的用戶認證

協議分析完成了，我嘗試著讓它工作起來，可是認證這個部分遇到了麻煩，Mysql Server在Client連接上它的時候，會首先返回給Client一個數據包，包含協議的版本號，版本信息，SessionID，一個8字節的Key，就是這個Key的原因。Client會使用這個Key來加密密碼，然后將用戶名，密碼，需要打開的數據庫等信息發送給Server，這樣就完成認證了。我不知道Client是如何利用這個Key來加密的，所以我打算跳過密碼，我將Client的數據包重組，去掉Password的信息之后，我成功了，但是集群里面的Mysql用戶都是沒有密碼的，安全性多多少少有些問題，不過這些服務器都是放在HA后面的，沒有外部的IP地址，應該問題不大，不過多多少少是個缺憾。

但是我總要知道用戶的密碼是否正確吧？怎么辦呢？使用一個專用的Mysql來完成密碼認證。安裝一個最小化資源的Mysql Server用來做MysqlAuth（專用認證服務器），當Client連接后，就將MysqlAuth的第一個數據包返回給Client，這里面當然就包含著Key，然后Client會使用這個Key，加密密碼之后，將認證信息發回來，這個時候，MysqlHA系統就會將這個信息轉發給MysqlAuth，并且自己保留一份，如果認證通過了，就把保留的那一份進行重組，去掉密碼信息，然后用重組后的認證信息去連接集群中的服務器。
關鍵字：MySQL、服務器、數據庫

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