MySQL 高可用叢集架構實作：MySQL-HA-Proxy 設計與通訊協定分析

背景動機

Web 應用（Linux+Apache+PHP+MySQL）流量暴增，單一 MySQL 負載過高導致回應緩慢、鎖表頻繁、Load Average 飆升。傳統「修改程式碼分離讀寫」工程浩大且易出錯。需要一個透明的中介層，自動依 SQL 類型（讀/寫）路由至主/從庫，並具備健康檢查、負載均衡、高可用（HA）能力。

架構演進

1. 單主單從 + 程式碼分流：手動改 PHP 連不同庫，擴充困難、寫入誤路由風險高。
2. MySQL-HA-Proxy 方案：Proxy 解析 SQL，SELECT → 從庫，INSERT/UPDATE/DELETE → 主庫，結果透明回傳。支援依負載/鎖狀態動態路由，零程式碼修改。

MySQL Client/Server 通訊協定分析（3.23.49，協定版本 10）

Server → Client 回應封包

關鍵 CMD Code 對照

Client → Server 請求封包

常用 Command ID

0x01  COM_QUIT
0x03  COM_QUERY          -- 普通查詢（核心路由點）
0x0B  COM_PROCESS_INFO
0x10  COM_PROCESS_KILL
0x17  COM_CHANGE_USER

認證流程破解與 Proxy 設計

挑戰：Server 握手時送出 8-byte 挑戰碼，Client 用其加密密碼回傳。作者未破解加密演算法，採「跳過密碼」策略：

1. Client 連 Proxy → Proxy 連專用 MySQL Auth Server（最小資源實例）。
2. Auth Server 回傳握手封包（含挑戰碼）給 Client。
3. Client 加密密碼回傳 → Proxy 轉發給 Auth Server 驗證，同時保留封包副本。
4. 驗證成功 → Proxy 從副本移除密碼欄位、重組封包 → 連向叢集真實 Real Server（無密碼帳號）。
5. Real Server 因無密碼直接允許連線（內網隔離，風險可控）。

系統拓撲與流程

• HA：Heartbeat 雙機熱備，虛擬 IP 漂移。
• Proxy：MySQL-HA-Proxy 核心，解析 SQL 路由。
• MySQL Auth：專用認證實例。
• Real Server (紅)：主庫，可寫入，同步至其他從庫。
• Real Server (綠)：從庫，唯讀。

SQL 路由邏輯

• 解析 COM_QUERY 封包中的 SQL 文本。
• SELECT、SHOW、EXPLAIN → 輪詢/負載導向從庫。
• INSERT/UPDATE/DELETE/REPLACE/CREATE/ALTER/DROP → 強制導向主庫。
• 事務（BEGIN/COMMIT/ROLLBACK）整段黏著主庫。
• 動態採集各 Real Server LoadAvg 回報 Proxy，依負載加權路由（版本 0.0.4 仍採輪詢，負載感知在開發中）。

專案現況與測試

• 版本 0.0.4 已跑通官方 sql-bench（單點效能基準）。
• 叢集效能測試計畫：VBB 論壇 + Apache ab 壓測。
• 最小測試環境：5 台機（1 Apache+PHP、1 AB、1 Proxy+Auth、2 Real Server）。
• 原始碼：https://netsock.org/bbs/（MySQL-HA-Cluster 專案）。

作者

徐超，TOM.COM 北京，網路系統技術支援。業餘開發 NetSocket 基礎應用：SocketChat、MySQL-HA-Proxy、PHP Session Server。