单节点数据库瓶颈

我们知道，单节点数据库通常存在如下弊端：

• 大型互联网程序用户群体庞大，所以架构必须要特殊设计
• 单节点的数据库无法满足性能上的需求
• 单节点数据库没有冗余的设计，无法满足高可用特性

例如，在2016年春节，微信红包的业务量巨大：共有142亿个红包，比平时的业务量增加了75%，且每秒76万个红包。同时，产生了2900万张红包张片，5.16亿人参与，每秒的支付峰值达到20.8万。

如果这是一个单节点的MySQL数据库，则将带来性能上巨大的瓶颈。

那么，你一定会问，有没有MySQL集群方案，来处理这件事呢？

答案是肯定的！

MySQL集群方案

常见的MySQL集群方案有：

Replication

• 1、存储速度快；
• 2、弱一致性：在A节点写入的数据，无法保证把这条数据分发到集群的其他节点上，这就有可能出现在A节点写入的数据，在B节点上查不到这条数据。
  由于弱一致性的特点，我们不能在Replication上保存高价值的数据，而是适合保存低价值的数据，如日志数据、新闻、论坛帖子数据等。

PXC（Percona XtraDB Cluster）

• 1、存储速度稍慢
• 2、强一致性：能保证数据同步的强一致性；在集群的A节点写入的数据，PXC方案一定会保证这条数据成功的同步到数据库集群的其他节点上。所以，PXC方案适合保存高价值的数据，如订单、账户、财务数据等等。

PXC原理

PXC 基于Mysql的Galera技术实现的数据库集群方案。在PXC集群中，任何一个数据库的节点都是可读可写的。可以在第一个节点中写入数据，在其他节点中就可以成功的读取这条数据，这体现了强一致性。

另外，在PXC集群中，集群上节点的数据库都是Mysql，我们可以使用Mysql官方的版本或Mysql的衍生版。但是，建议的是，使用的数据库实例可以用PerconaServer，它是Mysql的改进版，性能提升很大。所以，建议使用PerconaServer去搭建Mysql集群。

PCX方案与Replication方案对比

PXC集群，数据同步是双向的。即，在任何一个Mysql节点上都是能够同时读写数据的。如下图：

而，Replication方案的数据读写是单向的。例如，在Master节点上写入数据，在Slave节点上能读到这条数据，但是在Slave上写入数据，Master节点上就会读不到这条数据。因为，Replication的方案是单向的。所以，Replication方案导致集群里面的节点不是同时可以进行读写。

PCX方案的数据强一致性

由上图可知，PXC采用同步复制机制，即事务在所有集群节点要么同时提交，要么不提交。

而Replication采用异步赋值机制，无法保证数据的一致性。

• 同步复制机制：同步机制要求必须在其他节点中也要成功的写入数据，才能算是一次写入的成功；

所以，把数据写入到第一个Mysql节点上后，还需要通过同步机制，把这个数据同步到其他节点，并且在其他节点成功的提交事务后，最后才算是写入成功。这个时候，第1个Mysql节点，才会把成功的节点告诉给Mysql 的客户端。如果有一个节点写入失败，那么这次写入就会算失败，不会同步到其他节点，客户端得到的反馈也是写入失败。

Replication数据弱一致性

Replication的异步复制机制，例如在第一个Mysql节点中写入数据，如果这个节点成功提交事务，就会直接返回写入成功的结果。但是，如果同步失败了，那么第二个节点可能就无法读到数据。这就好比你在淘宝上买东西，下了订单，付了款后，可是你却在订单列表中没有发现你的订单。这事就严重了。

所以，对于高价值数据，采用PXC集群式很有必要的！

PXC 集群实例与Replication集群实例对比

• Replication 集群实例：

• PXC集群实例：
  

把第二个节点的同步机制关闭，那么就会造成写入失败。这验证了PXC的强一致性原则。

PXC集群安装

首先，下载PXC集群，下载地址：

https://hub.docker.com/r/percona/percona-xtradb-cluster

安装PXC镜像

下载：docker pull percona/percona-xtradb-cluster

导入：docker load < /home/soft/pxc.tar.gz>

下载完成后：

由于percona-xtradb-cluster名字较长，所以，可以进行修改：

docker tag docker.io/percona/percona-xtradb-cluster pxc

我们可以把原来的删除：

docker rmi docker.io/percona/percona-xtradb-cluster

现在假设我们要创建5个节点的PXC集群，那么我们就需要创建5个PXC容器：

创建出来的PXC容器，不要对接Docker以外的网络，否则不安全。

出于安全考虑，我们要先给PXC集群在Docker虚拟机内部单独划分一个网段，这个网段外部是无法直接访问的，可以通过Docker开放的端口供外部访问。

创建内部网络

出于安全考虑，需要给PXC集群实例创建Docker内部网络：

docker network create net1//net1表示创建的网段名字

docker network inspect net1//查看net1网段的信息

docker network rm net1//删除net1网段

docker虚拟机自带的网段是172.17.0.xx，那么net1的ip 就是172.18.0.xx ，以此类推，当你创建第二个网段的时候，第二个网段的Ip就是172.19.0.xx 。。。

如果你想创建的网段不是172.18.0.xx,那么你可以自己规定：

docker network create --subnet=172.18.0.0/24 net1 //创建了一个地址为172.18.0.0 ，端口为24的，名称为net1的网段。

Docker容器的使用原则：

一旦创建容器，不要把业务数据保存在容器中，而要保存在宿主机中。

那，怎么做呢？——> 使用的技术就是“目录映射”！

可以把宿主机上的一个目录映射到容器内。在运行容器的时候，把业务数据保存到这个映射目录里面，即存储到了宿主机的目录里面。

这样，一旦容器发生故障，只需要把这个容器停掉或删除掉，然后重新启动一个新的容器，然后把宿主机的目录映射给新的容器，那么新的容器启动后，就自带了这些业务数据。

但是，PXC这种方案，无法直接使用映射目录的方式，那么就需要采用另外一种目录映射的技术：“Docker卷”。

创建Docker卷

docker volume create --name v1 //创建一个名称为v1的Docker卷

创建的这个Docker卷，在宿主机中能够看得见。因为这是在宿主机上的Docker创建的一个卷，而这个卷在宿主机上是能看到目录的。然后，把这个卷映射给容器，这样，当PXC容器启动后，就可以把数据映射到卷的目录中。我们通过宿主机可以看到通过映射出来的数据。

现在我们创建的这个卷在宿主机上的真实路径是：/var/lib/docker/volumes/v1/_data

有了这个路径，那么，当创建PXC容容器时，我们就可以把这个数据卷v1 映射到容器的Mysql目录中。

同时，你可以删除这个数据卷： docker volume rm v1

创建PXC容器

• 只需要向PXC镜像传入运行参数就能创建出PXC容器

[root @ localhost / ] docker run -d -p 3306:3306
-v v1:/var/lib/mysql
-e MYSQL_ROOT_PASSWORD=abc123456
-e CLUSTER_NAME=PXC
-e XTRABACKUP_PASSWORD=abc123456
--privileged --name=node1 --net=net1 --ip 172.18.0.2
pxc

解释：

• docker run -d -p 3306:3306//-d:创建出的PXC容器，需要在后台运行; -p 端口映射，把容器的3306端口映射到宿主机的3306端口上；
• 路径映射：-v v1:/var/lib/mysql//v1数据卷映射到容器中的Mysql的数据目录
• 启动参数：-e MySQL_ROOT_PASSWORD=abc123456 创建出的数据库实例，对应的密码(这里是abc123456)
• 创建出来的PXC集群名字 ： -e CLUSTER_NAME=PXC (这里是PXC)
• 数据库节点之间同步时要用到的密码： -e XTRABACKUP_PASSWORD=abc123456(这里是abc123456)
• 权限：--privileged （最高权限，可读可写可执行）
• 给创建出来的容器起名字：--name=node1
• 使用的内部网段：--net=net1
• 使用的内部网段的IP地址：--ip 172.18.0.2
• 镜像的指令：pxc 执行指令后一个PXC的容器就会创建出来
  
  端口参数需要错开

CLUSTER_JOIN=node1 : 与node1节点进行同步
  
  分配ip地址，需要错开

实际操作：

docker run -d -p 3306:3306 -e MYSQL_ROOT_PASSWORD=abc123456 -e CLUSTER_NAME=PXC -e XTRABACKUP_PASSWORD=abc123456 -v v1:/var/lib/mysql --privileged --name=node1 --net=net1 --ip 172.18.0.2 pxc

注意：虽然上面语句一下子就执行了，但是实际上Mysql数据库的初始化不会这么快就完成，至少需要2分钟才能完成。所以，你需要等待。因为，如果第一个容器的Mysql没有初始化成功，就创建第二个PXC容器时，这第二个PXC容器启动时，会发生闪退。因为，第二个容器的MYSQL与第一个容器的MYsql做同步的时候，它会发现第一个容器的Mysql没有成功启动，那么第二个容器就会发生故障，导致第二个容器闪退。 所以，请你耐心等待第一个容器里的Mysql成功初始化，并且你通过客户端能连接到这个Mysql实例，你再去创建第二个、第三个.....PXC实例。

接着，我们创建数据库的连接：

这里我们使用在navicat Mysql上创建：

新建一个连接，取名为DB1，IP地址填宿主机的IP，端口号也是填宿主机的端口号，用户名是root,密码我这里填abc123456。

注意：在这之前，你的centOs7上先要安装mysql。具体安装过程请参考：

https://www.cnblogs.com/starof/p/4680083.html

https://blog.csdn.net/paullinjie/article/details/80340145

https://blog.csdn.net/wzhedward/article/details/71036689

安装完成后，请在centos7上开放防火墙的3306端口。命令：
firewall-cmd --permanent --add-port=3306/tcp
firewall-cmd --reload

同样，创建DB1节点成功后，我们可以陆续创建其他4个节点：DB2、DB3、DB4。

创建完成后，先启动docker: service docker restart

然后，创建五个volume:

docker volume create v1
docker volume create v2
docker volume create v3
docker volume create v4
docker volume create v5

创建PXC容器

我们就可以接在在centos7上创建PXC容器：

docker run -d -p 3306:3306 -e MYSQL_ROOT_PASSWORD=abc123456 -e CLUSTER_NAME=PXC -e XTRABACKUP_PASSWORD=abc123456 -v v1:/var/lib/mysql --privileged --name=node1 --net=net1 --ip 172.18.0.2 pxc
docker run -d -p 3306:3306 -e MYSQL_ROOT_PASSWORD=abc123456 -e CLUSTER_NAME=PXC -e XTRABACKUP_PASSWORD=abc123456 -v v2:/var/lib/mysql --privileged --name=node2 --net=net1 --ip 172.18.0.3 pxc
docker run -d -p 3306:3306 -e MYSQL_ROOT_PASSWORD=abc123456 -e CLUSTER_NAME=PXC -e XTRABACKUP_PASSWORD=abc123456 -v v2:/var/lib/mysql --privileged --name=node3 --net=net1 --ip 172.18.0.4 pxc
docker run -d -p 3306:3306 -e MYSQL_ROOT_PASSWORD=abc123456 -e CLUSTER_NAME=PXC -e XTRABACKUP_PASSWORD=abc123456 -v v4:/var/lib/mysql --privileged --name=node4 --net=net1 --ip 172.18.0.5 pxc
docker run -d -p 3306:3306 -e MYSQL_ROOT_PASSWORD=abc123456 -e CLUSTER_NAME=PXC -e XTRABACKUP_PASSWORD=abc123456 -v v5:/var/lib/mysql --privileged --name=node5 --net=net1 --ip 172.18.0.6 pxc

然后我们在，DB1上新建一个数据库test:

创建成功后，我们去创新DB2、DB3、DB4、DB5，可以看到这几个节点也同步了test数据库：

OK，接着我们在test数据库上创建一张数据表，命名为student：执行之后，表结构如下：

我们再刷新一下其他节点，可以看到其他节点的test数据库,也进行了同步:

同样，当你在其他节点上更新，也会进行同步。

这样，我们的PXC集群就成功的搭建了！