Master Slave Replication 是一個 Web 工程師需要具備的基礎概念，我們可以透過這個技術有效的降低 Database server 負荷，同時給使用者提供更穩定順暢的體驗；本文除了讓你了解這個技術的原理外還會以 MySQL 這門資料庫語言一步步透過實作讓你理解如何實現它。

一、30 秒認識 Master Slave Replication 是什麼
  ∙ 為什麼需要 Master Slave Replication 的架構？
  ∙ Master Slave Replication 為什麼能夠解決這些問題？
  ∙ Master Slave Replication 的架構
二、實作 MySQL Master Slave replication
  ∙ 前置作業
  ∙ 建立MySQL Replication
三、驗證 Master、Slave DB 是否同步

一、30 秒認識 Master Slave Replication 是什麼

為什麼需要 Master Slave Replication 的架構？

• 網站需要面對大流量：新聞媒體類的網站無論哪個時段都會被大量的檢索，如果資料庫只用一個 server 來處理會無法負荷瞬間的高流量。
• 資料庫內容需要被分析：公司如果有資料分析部門，他們也會隨時監控資料庫的變化來產生報表，但如果跟一般使用者一樣 query 同一台 server 會使這台 server 增加不必要的負荷導致使用者體驗下降。

Master Slave Replication 為什麼能夠解決這些問題？

• 主從式架構：將資料庫的 server 區分成 Master(1台) 與 Slave(N台) 兩種，Master 負責資料寫入，Slave 提供資料檢索；這樣就把壓力分散到幾台 Server 上面。
• 資料庫同步：Slave 會同步 Master 的資料，這樣除了分散 server 壓力外，資料也獲得了備份。

Master Slave Replication 的架構

1. 在 master 的 server 執行的 SQL command 會被記錄在 Binary Log 裡面
2. master 將 Binary Log 傳送到 slave 的 Relay Log
3. slave 依據 Relay Log 做資料的變更

二、實作 MySQL Master Slave replication

前置作業

準備兩台 ubuntu server (自己實驗建議使用 VMWARE)，筆者環境配置如下

硬體配置一定會影響到效能，筆者只是建置一個提供實驗的環境而已

• OS version：ubuntu 16.04
• RAM：1G
• ROM：8G

給兩台 sever 安裝 MySQL

安裝指令如下

sudo apt update
sudo apt install mysql-server

安裝完成後你可以先登入 MySQL 看看安裝版本資訊

sudo mysql -u root -p

建立MySQL Replication

Master server 設定

STEP 1：設定 Master server 的 my.cnf

sudo vi /etc/mysql/my.cnf

[mysqld]
# 在這裡設定已蓋過預設的127.0.0.1(只能連本機)
bind-address = 0.0.0.0

# id為唯一值，每個server不可重覆
server-id = 1

# 指定產生bin log檔案名稱，使MySQL記錄所有DB交易記錄
log-bin=mysql-bin

原始碼：my.cnf（GitHub Gist）

儲存後，重啟 MySQL 才會生效

sudo /etc/init.d/mysql restart

STEP 2：在 Master server 建立給 Slave 複製資料的帳號

登入 MySQL

sudo mysql -u root -p

建立有 REPLICATION、SLAVE 權限的 user 帳號

/*建立使用者*/
mysql> CREATE USER 'account'@'ip' IDENTIFIED BY 'password';
/*給使用者權限*/
mysql> GRANT REPLICATION SLAVE ON *.* TO 'account'@'ip';
/*使權限生效*/
mysql> FLUSH PRIVILEGES;

原始碼：create_slave_user.sql（GitHub Gist）

STEP 3：備份 Master server 的 DB

執行此步驟時如果系統已經上線，一定要發出公告說明系統維護時間

在完成 DB Replication 前，為了保證 Master 與 Slave 的資料相同，你需要先把 DB Lock 成 read only：

mysql> FLUSH TABLES WITH READ LOCK;

備份指令：

mysqldump -uroot -p  --all-databases > master.sql

解除 read only：

mysql> UNLOCK TABLES;

STEP 4：檢查 Master 是否已經啟動

mysql> SHOW MASTER STATUS \G

Slave server 設定

STEP 1：將剛剛備份的 master.sql 還原到 Slave server 的 DB

先複製 master.sql 到 Slave server 的目錄下

sudo scp master.sql <username>@<IP or hostname>:<Destination>

下指令還原 DB

mysql -u root -p — default-character-set=utf8 < master.sql

STEP 2：設定 Slave server 的 my.cnf

sudo vi /etc/mysql/my.cnf

[mysqld]
#注意：不可與剛剛設定的 Master 重複
server-id=2 

#Slave server 的 DB 開啟唯獨避免被寫入
read-only=on

原始碼：slave_my.cnf（GitHub Gist）

儲存後，重啟 MySQL 才會生效

sudo /etc/init.d/mysql restart

STEP 3：設定 SlaveDB，指定 Master DB 登入資訊，並啟動 Replication

/* 這裡的帳號密碼就上面 Master 設定的那組 */
mysql> CHANGE MASTER TO MASTER_HOST='master_ip',
              MASTER_USER='account',
              MASTER_PASSWORD='password';

原始碼：setting_slave_info.sql（GitHub Gist）

啟動 Slave Replication：

mysql> START SLAVE;

STEP 4：檢查 replication 狀態

SHOW SLAVE STATUS \G

如果下圖紅框皆顯示 Yes 就代表你成功嚕！

如果你看到下面這個畫面，可能是因為你的 Master MySQL 的設定有問題，最有可能是『使用者帳號、密碼錯誤』、『bind-address 沒有調整』

三、驗證 Master、Slave DB 是否同步

先在 Master 確認是不是真的有跟 Slave 串接成功

show slave hosts;

確認連接成功後我們在 Master server 上面新增一個 DB

回到 Slave server 就會看到 DB 被同步過來嚕～

這篇文章是針對 MySQL Master Slave Replication 做說明，但你依照上面的做法完成後還需要思考幾個問題：

• 我們知道 Master server 是用來更新資料，Slave server 是用來檢索資料；但他們都是獨立的 ip，總不能每個 api 執行時都連不一樣的 ip 吧？
• Slave 的資料是從 Master 上複製過來的，會複製就代表會有延遲，要如何保持資料的一致性呢？

如果你想深入了解上面的問題如何解決可以參考我的文章：
👍 在 MySQL 5.7 解決主從複製的延遲問題
👍 Ubuntu 用 Atlas 實現 MySQL Proxy 讀寫分離 read/write splitting

參考資源：MySQL Master Slave replication、打造MySQL Replication