基于Docker 容器的MySQL 数据主从同步技术分析与实践

王 艳

（河南经贸职业学院计算机工程学院 河南 郑州 450046）

0 引言

随着互联网的高速发展，互联网上的业务随之增多，从而也会产生大量的数据。 面对高并发的场景，往往都是读数据操作远多于写数据操作，如果所有的读写操作都在同一台数据库主机上，势必会造成该主机负荷过重，同时也对数据安全造成极大威胁。 将数据存放在多台数据库主机上，部署数据库主从架构［1］。 在从数据库上进行查询操作，降低主数据库的访问压力，如果主数据库出现问题，可以快速切换到从数据库中提供服务，在很大程度上增强了数据库的安全性［1］。

本文将基于开源的应用容器引擎（docker container，Docker）用来部署关系型数据库管理系统（my structured query language，MySQL）的主从架构，相较于基于传统虚拟化架构的数据库主从同步来说，该部署模式具有快速交付和部署、更简单的运行维护、更便捷的升级和扩容、更高效的资源利用等一系列优点［2］。

1 MySQL 数据主从同步原理分析

MySQL 是目前国内最流行的关系型数据库之一，在各企事业单位应用广泛，针对MySQL 数据主从同步的需求也日益复杂，自3.25 版本开始，MySQL 开始提供复制的功能，通过设置主机服务器和从机认证服务器来实现数据库主从同步。

根据主机和从机的数量不同，主从服务架构可以分为一主一从、一主多从、双主机、联级复制、多主一从的模式。在一主一从服务模式下，从机不仅作为备机使用，还要提供读数据的数据源，当数据发生增删改操作时，在主机上执行，并自动同步到从机，如果仅读数据，则会到从机上执行，从而降低主机的压力；一主多从的服务模式是对一主一从服务模式的扩展，在实际应用中，单一的从节点在支撑业务查询数据时存在很大的性能瓶颈，因此，将从机进行水平扩展，实现一主多从，提高查询效率；双主机模式即设置两台主机，两台主机互为对方的从机，共同分担读写压力；联级复制与一主多从的服务模式类似，不同的是，联级复制会设置从机的级别，低级别的从机的数据来源于高级别的从机，从而降低由于从机量增加，对主机造成的性能影响；多主一从的服务模式多应用在写操作远远多于读操作的业务中，通过设置多台主机来分担主机的压力，同时通过一个特定从机来完成读操作和数据备份的功能。

本文将采用一主一从的服务模式进行实验，在该服务模式下，设置主数据库启用二进制日志，并设置服务器编号。 当主数据库发生数据更改时，更新数据的同时还会将该事件写入主数据库二进制日志里，从数据库上的特定输入／输出（input／output，I／O）进程会监听主数据库上的二进制日志，一旦发生更新，会自动同步到自己的中继日志中。 此时，从数据库特定的结构化查询语言（structured query language，SQL）进程监听自己的中继日志，一旦发生改变，自动根据中继日志中的数据更改操作更新自身数据库数据。 从而实现将主数据库的数据库定义语言（data definition language， DDL） 和数据库操纵语言（ data manipulation language，DML）操作传输到从数据库所在的服务器上，达到主从一致的状态［3］。

2 Docker 容器技术介绍

2.1 Docker 简介

Docker 是基于开源编程语言实现的云开源项目。 它的主要目标是“Build，Ship and Run Any App， Anywhere”，也就是通过对应用组件的封装、分发、部署、运行等生命周期的管理，使用户APP 运行环境能够做到一次封装，随处运行［4］。

传统虚拟机资源占用多、冗余步骤多、启动慢。 针对以上缺点，Linux 容器虚拟化技术应运而生。 从架构上来说，容器技术并不是模拟一个完整的操作系统，而是对进程进行隔离。 借助容器技术，将软件运行过程中所需的所有依赖环境进行打包，系统因此而变得高效轻量，并保证部署在任何环境中的软件都能始终如一地运行［5］。

2.2 Docker 特点

相较于传统的虚拟化技术，Docker 容器虚拟化技术具有更快速的应用交付和部署、更便捷的升级和扩缩容、更简单的系统运维和更高效的计算资源利用4 大优势［4］。

（1）更快速的应用交付和部署：传统模式下，应用程序开发完成后，需要提供一系列安装程序、环境依赖包和配置说明文档，并且运维人员需要根据配置文档进行复杂的配置才能正常运行软件。 如果使用Docker 容器虚拟化技术，只需要交付少量容器镜像文件，运维人员在测试或部署时，仅加载镜像并运行即可，和应用程序相关的一系列配置已经提前在镜像里内置，可以提高应用程序部署测试的效率。

（2）更便捷的升级和扩缩容：随着微服务架构和Docker的应用和发展，大量的应用会基于微服务的方式进行开发，类似于搭积木，每个Docker 容器将变成一块“积木”，因此，应用的升级将变得非常容易。 当业务需要升级时，只需要通过镜像运行新的容器即可进行业务升级或者扩容，使应用系统的更新升级从原先的天级变成分秒级。

（3）更简单的系统运维：应用软件使用容器虚拟化技术部署后，可保持开发、测试环境与生产环境的高度一致，容器会将与应用程序有关的依赖库打包封装，不会因为依赖环境版本等问题给应用带来影响。 当程序发生异常时，可以通过测试环境的相同容器进行快速定位和修复。

（4）更高效的计算资源利用：相较于传统的虚拟化技术来说，Docker 是内核级虚拟化，不需要额外的Hypervisor支持，在一台物理机上可以运行多个相互隔离的容器实例，能够提升物理服务器CPU 和内存的利用率。

3 基于Docker 容器的MySQL 数据同步实现

3.1 环境准备

安装一台Host 主机，本文中的主机选用了CentOS 7（64－bit）操作系统，Docker 运行在CentOS 7 上，要求系统为64 位、系统内核版本为3.10 以上，并且配置好该主机的网络，确保主机可以联通互联网。

3.1.1 Docker 安装

使用阿里云镜像网站上的Docker 社区版提供的前端软件包管理器源文件安装Docker，安装完成后启动Docker，并查看Docker 版本，本实验采用的Docker 版本为24.0.4，安装完成后，设置开机自启动，并查验Docker 的运行状态为激活（Active）状态，执行以下命令。

＃ yum install －y docker-ce

＃ systemctl start docker

＃ systemctl enable docker

＃ systemctl status docker

＃ docker info

3.1.2 Docker 镜像加速器配置

使用Docker 需要下载镜像，镜像默认在Docker 官方的公共仓库里下载，由于国内访问Docker Hub 的速度很不稳定，甚至会出现连接不上的情况，所以需要配置镜像加速器，本文选取阿里云镜像加速器。

在阿里云开发网站（https：／ ／developer.aliyun.com）进行账号注册并登录，找到容器镜像服务选项下面的镜像加速器，根据网站提示，通过修改配置文件／etc／docker／daemon.json 来使用加速器，设置完毕后重启Docker 使其生效。

3.2 MySQL 数据主从同步实现

Docker 采用数据卷技术来解决数据持久化和数据共享的问题，将宿主机的目录或者文件与容器中的目录或者文件进行绑定，一方修改，另一方会立即同步，并且一个数据卷可以被多个容器同时挂载，一个容器也可以被挂载多个数据卷。

本实验采用mysql：5.7 版本的数据库，当MySQL 服务启动时会以／etc／mysql／my. cnf 为配置文件，该文件会导入／etc／mysql／conf. d 目录中所有以cnf 为结尾的文件。这些文件会拓展或覆盖／etc／mysql／my. cnf 文件中的配置。 因此需要创建自己需要的配置文件并挂载至MySQL容器中的／etc／mysql／conf.d 目录。

（1）拉取并运行MySQL：5.7 镜像，进入容器查看配置目录／etc／mysql／conf.d ，该目录下存在3 个配置文件，分别是docker.cnf，mysql.cnf 和mysqldump.cnf，执行以下命令。

［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）将配置目录／etc／mysql／conf.d 下的3 个配置文件拷贝至宿主机自定义目录／my／custom01／中，并自定义配置文件／my／custom／config-file. cnf，通过添加log＿bin ＝mysql-bin 设置开启binlog 日志，并定义sever＿id ＝20，从而实现主从同步功能，执行以下命令。

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

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

（3）自定义／my／custom02／作为从服务器，同样拷贝配置目录／etc／mysql／conf.d 下的所有内容，并自定义配置文件／my／custom／config-file. cnf， 与主服务器不同的是，config-file.cnf 中设置server＿id＝30，其余步骤皆一致。

（4）重新运行MySQL：5.7 镜像，设置端口映射、目录映射，将主数据库容器命名为mysql01，端口映射为3305，从数据库命名为mysql02，端口映射为3307，执行以下命令。

［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）通过docker inspect 容器id 命令查看mysql01 和mysql02 两个容器的id 和ip 地址分别为f52147f7230a，172.17.0.4 和d8df6c775697，172.17.0.6。 进入主数据库mysql01 容器中，查看配置目录／etc／mysql／conf. d 下的文件是否正确，查看无误后，登录数据库，创建用户，设置从数据库的复制权限，执行以下命令。

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）进入从数据库mysql02 容器中，查看配置目录／etc／mysql／conf.d 下的文件是否正确，查看无误后，登录数据库，创建用户，设置主数据库，执行以下命令，使用show slave status＼G 命令，查看Slave＿IO＿Running 和Slave＿SQL＿Running 都为Yes，说明两个同步线程都正常运行。

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 数据主从同步测试

在mysql01 容器中创建数据库test，在该数据库中创建表company，插入一条记录，在mysql02 容器中查看数据同步情况。

在主数据库所在的主机中进行如下操作：

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；

再从数据库所在的主机中查看数据是否自动进行了同步，结果如图1 所示。

图1 从数据库数据同步验证

4 结语

综上所述，利用Docker 容器来部署MySQL 数据库主从同步比在传统的虚拟机中部署速度更快，且能够将部署好的容器打包成新的镜像。 当现有的容器不足以支撑业务处理时，可通过镜像运行新的容器进行快速扩容，极大地提高了运维管理效率，能更高效地利用计算机中的资源。

由于实验环境有限，本实验部署在一台主机上，在实际生产环境中，需要设置两台主机，并设置在同一局域网内，确保可以网络互联，分别启动运行mysql：5.7 镜像，设置主从数据库，主数据库负责写数据的业务，从数据库负责查询操作，能够真正实现将数据放在不同的两台服务器上，实现数据的互为备份，并能够更好地面对高并发业务，极大地提高工作效率。