基于Docker 容器的MySQL 數據主從同步技術分析與實踐

王 艷

（河南經貿職業學院計算機工程學院 河南 鄭州 450046）

0 引言

隨著互聯網的高速發展，互聯網上的業務隨之增多，從而也會產生大量的數據。 面對高并發的場景，往往都是讀數據操作遠多于寫數據操作，如果所有的讀寫操作都在同一臺數據庫主機上，勢必會造成該主機負荷過重，同時也對數據安全造成極大威脅。 將數據存放在多臺數據庫主機上，部署數據庫主從架構［1］。 在從數據庫上進行查詢操作，降低主數據庫的訪問壓力，如果主數據庫出現問題，可以快速切換到從數據庫中提供服務，在很大程度上增強了數據庫的安全性［1］。

本文將基于開源的應用容器引擎（docker container，Docker）用來部署關系型數據庫管理系統（my structured query language，MySQL）的主從架構，相較于基于傳統虛擬化架構的數據庫主從同步來說，該部署模式具有快速交付和部署、更簡單的運行維護、更便捷的升級和擴容、更高效的資源利用等一系列優點［2］。

1 MySQL 數據主從同步原理分析

MySQL 是目前國內最流行的關系型數據庫之一，在各企事業單位應用廣泛，針對MySQL 數據主從同步的需求也日益復雜，自3.25 版本開始，MySQL 開始提供復制的功能，通過設置主機服務器和從機認證服務器來實現數據庫主從同步。

根據主機和從機的數量不同，主從服務架構可以分為一主一從、一主多從、雙主機、聯級復制、多主一從的模式。在一主一從服務模式下，從機不僅作為備機使用，還要提供讀數據的數據源，當數據發生增刪改操作時，在主機上執行，并自動同步到從機，如果僅讀數據，則會到從機上執行，從而降低主機的壓力；一主多從的服務模式是對一主一從服務模式的擴展，在實際應用中，單一的從節點在支撐業務查詢數據時存在很大的性能瓶頸，因此，將從機進行水平擴展，實現一主多從，提高查詢效率；雙主機模式即設置兩臺主機，兩臺主機互為對方的從機，共同分擔讀寫壓力；聯級復制與一主多從的服務模式類似，不同的是，聯級復制會設置從機的級別，低級別的從機的數據來源于高級別的從機，從而降低由于從機量增加，對主機造成的性能影響；多主一從的服務模式多應用在寫操作遠遠多于讀操作的業務中，通過設置多臺主機來分擔主機的壓力，同時通過一個特定從機來完成讀操作和數據備份的功能。

本文將采用一主一從的服務模式進行實驗，在該服務模式下，設置主數據庫啟用二進制日志，并設置服務器編號。 當主數據庫發生數據更改時，更新數據的同時還會將該事件寫入主數據庫二進制日志里，從數據庫上的特定輸入／輸出（input／output，I／O）進程會監聽主數據庫上的二進制日志，一旦發生更新，會自動同步到自己的中繼日志中。 此時，從數據庫特定的結構化查詢語言（structured query language，SQL）進程監聽自己的中繼日志，一旦發生改變，自動根據中繼日志中的數據更改操作更新自身數據庫數據。 從而實現將主數據庫的數據庫定義語言（data definition language， DDL） 和數據庫操縱語言（ data manipulation language，DML）操作傳輸到從數據庫所在的服務器上，達到主從一致的狀態［3］。

2 Docker 容器技術介紹

2.1 Docker 簡介

Docker 是基于開源編程語言實現的云開源項目。 它的主要目標是“Build，Ship and Run Any App， Anywhere”，也就是通過對應用組件的封裝、分發、部署、運行等生命周期的管理，使用戶APP 運行環境能夠做到一次封裝，隨處運行［4］。

傳統虛擬機資源占用多、冗余步驟多、啟動慢。 針對以上缺點，Linux 容器虛擬化技術應運而生。 從架構上來說，容器技術并不是模擬一個完整的操作系統，而是對進程進行隔離。 借助容器技術，將軟件運行過程中所需的所有依賴環境進行打包，系統因此而變得高效輕量，并保證部署在任何環境中的軟件都能始終如一地運行［5］。

2.2 Docker 特點

相較于傳統的虛擬化技術，Docker 容器虛擬化技術具有更快速的應用交付和部署、更便捷的升級和擴縮容、更簡單的系統運維和更高效的計算資源利用4 大優勢［4］。

（1）更快速的應用交付和部署：傳統模式下，應用程序開發完成后，需要提供一系列安裝程序、環境依賴包和配置說明文檔，并且運維人員需要根據配置文檔進行復雜的配置才能正常運行軟件。 如果使用Docker 容器虛擬化技術，只需要交付少量容器鏡像文件，運維人員在測試或部署時，僅加載鏡像并運行即可，和應用程序相關的一系列配置已經提前在鏡像里內置，可以提高應用程序部署測試的效率。

（2）更便捷的升級和擴縮容：隨著微服務架構和Docker的應用和發展，大量的應用會基于微服務的方式進行開發，類似于搭積木，每個Docker 容器將變成一塊“積木”，因此，應用的升級將變得非常容易。 當業務需要升級時，只需要通過鏡像運行新的容器即可進行業務升級或者擴容，使應用系統的更新升級從原先的天級變成分秒級。

（3）更簡單的系統運維：應用軟件使用容器虛擬化技術部署后，可保持開發、測試環境與生產環境的高度一致，容器會將與應用程序有關的依賴庫打包封裝，不會因為依賴環境版本等問題給應用帶來影響。 當程序發生異常時，可以通過測試環境的相同容器進行快速定位和修復。

（4）更高效的計算資源利用：相較于傳統的虛擬化技術來說，Docker 是內核級虛擬化，不需要額外的Hypervisor支持，在一臺物理機上可以運行多個相互隔離的容器實例，能夠提升物理服務器CPU 和內存的利用率。

3 基于Docker 容器的MySQL 數據同步實現

3.1 環境準備

安裝一臺Host 主機，本文中的主機選用了CentOS 7（64－bit）操作系統，Docker 運行在CentOS 7 上，要求系統為64 位、系統內核版本為3.10 以上，并且配置好該主機的網絡，確保主機可以聯通互聯網。

3.1.1 Docker 安裝

使用阿里云鏡像網站上的Docker 社區版提供的前端軟件包管理器源文件安裝Docker，安裝完成后啟動Docker，并查看Docker 版本，本實驗采用的Docker 版本為24.0.4，安裝完成后，設置開機自啟動，并查驗Docker 的運行狀態為激活（Active）狀態，執行以下命令。

＃ yum install －y docker-ce

＃ systemctl start docker

＃ systemctl enable docker

＃ systemctl status docker

＃ docker info

3.1.2 Docker 鏡像加速器配置

使用Docker 需要下載鏡像，鏡像默認在Docker 官方的公共倉庫里下載，由于國內訪問Docker Hub 的速度很不穩定，甚至會出現連接不上的情況，所以需要配置鏡像加速器，本文選取阿里云鏡像加速器。

在阿里云開發網站（https：／ ／developer.aliyun.com）進行賬號注冊并登錄，找到容器鏡像服務選項下面的鏡像加速器，根據網站提示，通過修改配置文件／etc／docker／daemon.json 來使用加速器，設置完畢后重啟Docker 使其生效。

3.2 MySQL 數據主從同步實現

Docker 采用數據卷技術來解決數據持久化和數據共享的問題，將宿主機的目錄或者文件與容器中的目錄或者文件進行綁定，一方修改，另一方會立即同步，并且一個數據卷可以被多個容器同時掛載，一個容器也可以被掛載多個數據卷。

本實驗采用mysql：5.7 版本的數據庫，當MySQL 服務啟動時會以／etc／mysql／my. cnf 為配置文件，該文件會導入／etc／mysql／conf. d 目錄中所有以cnf 為結尾的文件。這些文件會拓展或覆蓋／etc／mysql／my. cnf 文件中的配置。 因此需要創建自己需要的配置文件并掛載至MySQL容器中的／etc／mysql／conf.d 目錄。

（1）拉取并運行MySQL：5.7 鏡像，進入容器查看配置目錄／etc／mysql／conf.d ，該目錄下存在3 個配置文件，分別是docker.cnf，mysql.cnf 和mysqldump.cnf，執行以下命令。

［root＠ localhost ～］＃ docker run －itd －e MYSQL＿ROOT＿PASSWORD＝123456－－name test mysql：5.7

［root＠localhost ～］＃ docker exec －it 9f43c06b57 bash

root＠9f43c06b57c0：／＃ cd ／etc／mysql／conf.d／

（2）將配置目錄／etc／mysql／conf.d 下的3 個配置文件拷貝至宿主機自定義目錄／my／custom01／中，并自定義配置文件／my／custom／config-file. cnf，通過添加log＿bin ＝mysql-bin 設置開啟binlog 日志，并定義sever＿id ＝20，從而實現主從同步功能，執行以下命令。

［root＠localhost custom01］＃docker cp 9f43c06b57c0：／etc／mysql／conf.d／?.cnf ／my／custom01／

［root＠localhost custom01］＃ vim config-file.cnf

（3）自定義／my／custom02／作為從服務器，同樣拷貝配置目錄／etc／mysql／conf.d 下的所有內容，并自定義配置文件／my／custom／config-file. cnf， 與主服務器不同的是，config-file.cnf 中設置server＿id＝30，其余步驟皆一致。

（4）重新運行MySQL：5.7 鏡像，設置端口映射、目錄映射，將主數據庫容器命名為mysql01，端口映射為3305，從數據庫命名為mysql02，端口映射為3307，執行以下命令。

［root＠localhost ～］＃ docker run －itd －－name mysql01－v ／my／custom01：／etc／mysql／conf. d －e MYSQL＿ROOT＿PASSWORD＝＂123456＂ －p 3305 ∶3306 mysql：5.7

［root＠localhost ～］＃ docker run －itd －－name mysql02－v ／my／custom02：／etc／mysql／conf. d －e MYSQL＿ROOT＿PASSWORD＝＂123456＂ －p 3307 ∶3306 mysql：5.7

（5）通過docker inspect 容器id 命令查看mysql01 和mysql02 兩個容器的id 和ip 地址分別為f52147f7230a，172.17.0.4 和d8df6c775697，172.17.0.6。 進入主數據庫mysql01 容器中，查看配置目錄／etc／mysql／conf. d 下的文件是否正確，查看無誤后，登錄數據庫，創建用戶，設置從數據庫的復制權限，執行以下命令。

root＠f52147f7230a：～＃ cd ／etc／mysql／conf.d／

root＠f52147f7230a：／etc／mysql／conf.d＃ ls

config-file.cnf docker.cnf mysql.cnf mysqldump.cnf

root＠f52147f7230a：～＃ mysql －uroot －p123456

mysql＞grant all privileges on ?.? to root＠＇%＇

identified by ＇123456＇；

mysql＞grant replication slave on ?.? to ＇user＇＠＇172.17.0.6＇ identified by ＇123456＇；

（6）進入從數據庫mysql02 容器中，查看配置目錄／etc／mysql／conf.d 下的文件是否正確，查看無誤后，登錄數據庫，創建用戶，設置主數據庫，執行以下命令，使用show slave status＼G 命令，查看Slave＿IO＿Running 和Slave＿SQL＿Running 都為Yes，說明兩個同步線程都正常運行。

root＠d8df6c775697：～＃ mysql －uroot －p123456

mysql＞grant all privileges on ?. ? to root＠＇%＇ identified by ＂123456＂；

mysql＞change master to master＿host ＝＇172.17.0.4＇，master＿user＝＇user＇， master＿password＝＇123456＇；

mysql＞ start slave；

mysql＞show slave status＼G

3.3 MySQL 數據主從同步測試

在mysql01 容器中創建數據庫test，在該數據庫中創建表company，插入一條記錄，在mysql02 容器中查看數據同步情況。

在主數據庫所在的主機中進行如下操作：

mysql＞show databases；

mysql＞ use test；

mysql＞ create table company （id int not null primary key， name varchar（50）， addr varchar（255））；

mysql＞ insert into company values （1， ＂xiaohong＂， ＂HenanZhengZhou＂）；

mysql＞ select ?from company；

再從數據庫所在的主機中查看數據是否自動進行了同步，結果如圖1 所示。

圖1 從數據庫數據同步驗證

4 結語

綜上所述，利用Docker 容器來部署MySQL 數據庫主從同步比在傳統的虛擬機中部署速度更快，且能夠將部署好的容器打包成新的鏡像。 當現有的容器不足以支撐業務處理時，可通過鏡像運行新的容器進行快速擴容，極大地提高了運維管理效率，能更高效地利用計算機中的資源。

由于實驗環境有限，本實驗部署在一臺主機上，在實際生產環境中，需要設置兩臺主機，并設置在同一局域網內，確保可以網絡互聯，分別啟動運行mysql：5.7 鏡像，設置主從數據庫，主數據庫負責寫數據的業務，從數據庫負責查詢操作，能夠真正實現將數據放在不同的兩臺服務器上，實現數據的互為備份，并能夠更好地面對高并發業務，極大地提高工作效率。