MySQL高可用集群架构——MHA架构

贤冰

2019-12-19

MHA 简介：

（1）简介

目前在MySQL高可用方面是一个相对成熟的解决方案，它由日本DeNA公司youshimaton（现就职于Facebook公司）开发，是一套优秀的作为MySQL高可用性环境下故障切换和主从提升的高可用软件。在MySQL故障切换过程中，MHA能做到在0~30秒之内自动完成数据库的故障切换操作，并且在进行故障切换的过程中，MHA能在最大程度上保证数据的一致性，以达到真正意义上的高可用。

（2）该软件由两部分组成：

MHA Manager（管理节点）和MHA Node（数据节点）。MHA Manager可以单独部署在一个独立的机器上管理多个master-slave集群，也可以部署在一台slave节点上。MHA Node运行在每台MySQL服务器上，MHA Manager会定时探测集群中的master节点，当master出现故障时，它可以自动将最新数据的slave提升为新的master，然后将所有其他的slave重新指向新的master。整个故障转移过程对应用程序完全透明。

（3）工作原理：

1、在MHA自动故障切换过程中，MHA试图从宕机的主服务器上保存二进制日志，最大程度的保证数据的不丢失，但这并不总是可行的。例如，如果主服务器硬件故障或无法通过ssh访问，MHA没法保存二进制日志，只进行故障转移而丢失了最新的数据。使用MySQL 5.5的半同步复制，可以大大降低数据丢失的风险。MHA可以与半同步复制结合起来。如果只有一个slave已经收到了最新的二进制日志，MHA可以将最新的二进制日志应用于其他所有的slave服务器上，因此可以保证所有节点的数据一致性。
2、顺序：
① 从宕机崩溃的master保存二进制日志事件（binlog events）;
② 识别含有最新更新的slave；
③ 应用差异的中继日志（relay log）到其他的slave；
④ 应用从master保存的二进制日志事件（binlog events）；
⑤ 提升一个slave为新的master；
⑥ 使其他的slave连接新的master进行复制

实验环境

master(192.168.13.129)   mha4mysql-node| 
slave1(192.168.13.130)  mha4mysql-node |
slave2(192.168.13.131)   mha4mysql-node |
manager(192.168.13.128)    mha4mysql-manager、 mha4mysql-node|

1，在三台主从服务器上安装mysql数据库

#安装编译依懒环境
[ ~] yum -y install gcc gcc-c++ ncurses ncurses-devel bison perl-Module-Install cmake
[ ~] mount.cifs //192.168.100.3/mha /mnt     ##挂载软件包
Password for //192.168.100.3/mha:    
[ ~] cd /mnt
[ mnt] tar zxvf cmake-2.8.6.tar.gz -C /opt   ##安装cmake编译软件
[ mnt] cd /opt/cmake-2.8.6/
[ cmake-2.8.6] ./configure   ##配置
[ cmake-2.8.6] gmake && gmake install   ##编译安装
#安装mysql数据库
[ cmake-2.8.6]# cd /mnt
[ mnt]# tar zxvf mysql-5.6.36.tar.gz -C /opt ##解压MySQL
#编译mysql
[ mnt]# cd /opt/mysql-5.6.36/
[ mysql-5.6.36]# cmake -DCMAKE_INSTALL_PREFIX=/usr/local/mysql -DDEFAULT_CHARSET=utf8 \     ##指定字符集
-DDEFAULT_COLLATION=utf8_general_ci \     ##指定字符集默认
-DWITH_EXTRA_CHARSETS=all \  ##关联额外的所有字符集
-DSYSCONFDIR=/etc    ##配置文件目录
#安装
[ mysql-5.6.36]# make && make install  ##编译安装
#设置环境变量
[ mysql-5.6.36]# cp support-files/my-default.cnf /etc/my.cnf  ##复制配置文件
[ mysql-5.6.36]# cp support-files/mysql.server /etc/rc.d/init.d/mysqld 
##复制启动脚本
[ mysql-5.6.36]# chmod +x /etc/rc.d/init.d/mysqld  ##给执行权限
[ mysql-5.6.36]# chkconfig --add mysqld  ##添加到service管理中
[ mysql-5.6.36]# echo "PATH=$PATH:/usr/local/mysql/bin" >> /etc/profile
##修改环境变量
[ mysql-5.6.36]# source /etc/profile   ##刷新华宁变量
#创建mysql数据库，并授权
[ mysql-5.6.36]# groupadd mysql   ##创建组
[ mysql-5.6.36]# useradd -M -s /sbin/nologin mysql -g mysql  
##创建系统用户
[ mysql-5.6.36]# chown -R mysql.mysql /usr/local/mysql  ##修改属组属主
[ mysql-5.6.36]# mkdir -p /data/mysql  ##创建数据目录
#初始化数据库
[ mysql-5.6.36]# /usr/local/mysql/scripts/mysql_install_db --basedir=/usr/local/mysql \  ##文件目录
--datadir=/usr/local/mysql/data \  ##数据目录
--user=mysql   ##用户

2，修改 mysql 的主配置文件：/etc/my.cnf ，注意三台服务器的 server-id 不能一样

---配置主服务器：
[ mysql-5.6.36]# vim /etc/my.cnf
[mysql]
server-id = 1
#开启二进制日志
log_bin = master-bin
#允许从服务器进行同步
log-slave-updates = true

---配置从服务器1：

[ mysql-5.6.36]# vim /etc/my.cnf
[mysql]
server-id = 2
#开启二进制日志
log_bin = master-bin
 #使用中继日志进行同步
relay-log = relay-log-bin
relay-log-index = slave-relay-bin.index

---配置从服务器2：
[ mysql-5.6.36]# vim /etc/my.cnf
[mysql]
server-id = 3
log_bin = master-bin
relay-log = relay-log-bin
relay-log-index = slave-relay-bin.index

3，三台服务器启动 mysql 服务

#在三台服务器上分别创建这两个个软链接
[ mysql-5.6.36]# ln -s /usr/local/mysql/bin/mysql /usr/sbin/
[ mysql-5.6.36]# ln -s /usr/local/mysql/bin/mysqlbinlog /usr/sbin/

#启动mysql
[ mysql-5.6.36]# /usr/local/mysql/bin/mysqld_safe --user=mysql &
#关闭防火墙和安全功能
[ mysql-5.6.36]# systemctl stop firewalld.service
[ mysql-5.6.36]# setenforce 0

4，配置 Mysql 主从同步（一主两从）在所有数据库节点上授权两个用户

[ mysql-5.6.36]# mysql -u root -p             //进入数据库
mysql> grant replication slave on *.* to ‘myslave‘@‘192.168.13.%‘ identified by ‘123‘;
##从数据库同步使用用户myslave
mysql> grant all privileges on *.* to ‘mha‘@‘192.168.13.%‘ identified by ‘manager‘;
##manager使用监控用户
mysql> flush privileges;  //刷新数据库
#在数据库上添加下列授权（理论上不需要）以主机名授权（MHA检查时是通过主机名的形式）
mysql> grant all privileges on *.* to ‘mha‘@‘master‘ identified by ‘manager‘;
mysql> grant all privileges on *.* to ‘mha‘@‘slave1‘ identified by ‘manager‘;
mysql> grant all privileges on *.* to ‘mha‘@‘slave2‘ identified by ‘manager‘;

5，在master服务器上查看二进制文件和同步点

mysql> show master status;
+-------------------+----------+--------------+------------------+-------------------+
| File              | Position | Binlog_Do_DB | Binlog_Ignore_DB | Executed_Gtid_Set |
+-------------------+----------+--------------+------------------+-------------------+
| master-bin.000001 |     1213 |              |                  |                   |
+-------------------+----------+--------------+------------------+-------------------+
1 row in set (0.00 sec)

6，在两台从服务器上设置同步

#在两台从服务器上都执行下列的命令，同步主服务器的日志
mysql>  change master to master_host=‘192.168.13.129‘,master_user=‘myslave‘,master_password=‘123‘,master_log_file=‘master-bin.000001‘,master_log_pos=1213;
mysql>  start slave;    //开启slave
mysql> show slave status\G;  //查看slave
             Slave_IO_Running: Yes
            Slave_SQL_Running: Yes
mysql> set global read_only=1;
mysql> flush privileges;   //刷新数据库

7，在所有服务器上安装MHA依懒的环境，首先安装epel源

[ mysql-5.6.36]# yum install epel-release --nogpgcheck -y  ##安装源
[ mysql-5.6.36]# yum install -y perl-DBD-MySQL \  ##针对MySQL
perl-Config-Tiny \  ##配置文件
perl-Log-Dispatch \   ##日志
perl-Parallel-ForkManager \  ##多线程管理
perl-ExtUtils-CBuilder \    ##扩展工具
perl-ExtUtils-MakeMaker \  
perl-CPAN  ##程序库

8，在所有服务器上安装 node

#解压安装node
[ ~]# cd ~
[ ~]# tar zxvf /mnt/mha4mysql-node-0.57.tar.gz
[ ~]# cd mha4mysql-node-0.57/
[ mha4mysql-node-0.57]# perl Makefile.PL  ##perl进行编译
[ mha4mysql-node-0.57]# make && make install  ##编译安装

9，在manger服务器上安装manager（注意：一定要安装node组件才能安装manager组件）

#关闭防火墙
[ ~]# systemctl stop firewalld.service 
[ ~]# setenforce 0
#解压并安装manager
[ ~]# cd ~
[ ~]# tar zxvf /mnt/mha4mysql-manager-0.57.tar.gz
[ ~]# cd mha4mysql-manager-0.57/
[ mha4mysql-manager-0.57]# perl Makefile.PL   ##perl编译
[ mha4mysql-manager-0.57]# make && make install   ##编译安装

manager服务器安装后在 usr/local/bin 目录下面会生成几个工具：

- masterha_check_repl      检查mysql复制状况
 - masterha_master_monitor       检查master是否宕机
 - masterha_check_ssh   检查MHA的SSH配置情况  
 - masterha_master_switch     控制故障转移
 - masterha_check_status         检查当前MHA运行状态
 -  masterha_conf_host        添加或删除配置的server信息
 - masterha_stop                关闭manager
 - masterha_manager                     启动manager的脚本

node安装后在/usr/local/bin下面会生成的几个脚本（通常由MHA Manager的脚本触发，无需人为操作）

- apply_diff_relay_logs ：识别差异的中继日志事件并将其差异的事件应用于其他的 slave；
 - save_binary_logs：保存和复制 master 的二进制日志；
 - filter_mysqlbinlog ：去除不必要的 ROLLBACK 事件 （MHA 已不再使用这个工具）；
 - purge_relay_logs：清除中继日志（不会阻塞 SQL 线程）；

10，配置无密码访问

##在manager配置所有数据库节点的无密码认证
[ ~]# ssh-keygen -t rsa  ##生成秘钥
Enter file in which to save the key (/root/.ssh/id_rsa):   ##回车
Enter passphrase (empty for no passphrase):   ##回车
Enter same passphrase again:    ##回车
[ ~]# ssh-copy-id 192.168.13.129  ##上传到其他服务器
Are you sure you want to continue connecting (yes/no)? yes
‘s password:    ##输入129服务器的密码
[ ~]# ssh-copy-id 192.168.13.130
[ ~]# ssh-copy-id 192.168.13.131
##在master上配置到数据库节点slave1和slave2的无密码认证
[ ~]# ssh-keygen -t rsa
[ ~]# ssh-copy-id 192.168.13.130
[ ~]# ssh-copy-id 192.168.13.131
##在slave1上配置到数据库节点master‘和slave2的无密码认证
[ ~]# ssh-keygen -t rsa
[ ~]# ssh-copy-id 192.168.13.129
[ ~]# ssh-copy-id 192.168.13.131
##在slave2上配置到数据库节点slave1和master的无密码认证
[ ~]# ssh-keygen -t rsa
[ ~]# ssh-copy-id 192.168.13.129
[ ~]# ssh-copy-id 192.168.13.130

11，配置MHA，在manager节点上复制相关脚本到/usr/local目录，并进行配置

[ ~]# cp -ra /root/mha4mysql-manager-0.57/samples/scripts/ /usr/local/bin/
##复制脚本到/usr/local
[ ~]# ls mha4mysql-manager-0.57/samples/scripts/
 ##生成四个可执行脚本
 master_ip_failover：自动切换时 VIP 管理的脚本；
 master_ip_online_change：在线切换时 VIP 的管理；
 power_manager：故障发生后关闭主机的脚本；
 send_report：因故障切换后发送报警的脚本；
##将自动切换时 VIP 管理的脚本复制到 /usr/local/bin/目录下：
[ ~]# cp /usr/local/bin/scripts/master_ip_failover /usr/local/bin/
[ ~]# vim /usr/local/bin/master_ip_failover   
##删除所有内容，重新编写 master_ip_failover 脚本
#!/usr/bin/env perl
use strict;
use warnings FATAL => ‘all‘;

use Getopt::Long;

my (
$command, $ssh_user, $orig_master_host, $orig_master_ip,
$orig_master_port, $new_master_host, $new_master_ip, $new_master_port
);
my $vip = ‘192.168.13.100‘;
my $brdc = ‘192.168.13.255‘;
my $ifdev = ‘ens33‘;
my $key = ‘1‘;
my $ssh_start_vip = "/sbin/ifconfig ens33:$key $vip";
my $ssh_stop_vip = "/sbin/ifconfig ens33:$key down";
my $exit_code = 0;
#my $ssh_start_vip = "/usr/sbin/ip addr add $vip/24 brd $brdc dev $ifdev label $ifdev:$key;/usr/sbin/arping -q -A -c 1 -I $ifdev $vip;iptables -F;";
#my $ssh_stop_vip = "/usr/sbin/ip addr del $vip/24 dev $ifdev label $ifdev:$key";
GetOptions(
‘command=s‘ => \$command,
‘ssh_user=s‘ => \$ssh_user,
‘orig_master_host=s‘ => \$orig_master_host,
‘orig_master_ip=s‘ => \$orig_master_ip,
‘orig_master_port=i‘ => \$orig_master_port,
‘new_master_host=s‘ => \$new_master_host,
‘new_master_ip=s‘ => \$new_master_ip,
‘new_master_port=i‘ => \$new_master_port,
);

exit &main();

sub main {

print "\n\nIN SCRIPT TEST====$ssh_stop_vip==$ssh_start_vip===\n\n";

if ( $command eq "stop" || $command eq "stopssh" ) {

my $exit_code = 1;
eval {
print "Disabling the VIP on old master: $orig_master_host \n";
&stop_vip();
$exit_code = 0;
};
if () {
warn "Got Error: \n";
exit $exit_code;
}
exit $exit_code;
}
elsif ( $command eq "start" ) {

my $exit_code = 10;
eval {
print "Enabling the VIP - $vip on the new master - $new_master_host \n";
&start_vip();
$exit_code = 0;
};
if () {
warn ;
exit $exit_code;
}
exit $exit_code;
}
elsif ( $command eq "status" ) {
print "Checking the Status of the script.. OK \n";
exit 0;
}
else {
&usage();
exit 1;
}
}
sub start_vip() {
`ssh $ssh_user\@$new_master_host \" $ssh_start_vip \"`;
}
# A simple system call that disable the VIP on the old_master
sub stop_vip() {
`ssh $ssh_user\@$orig_master_host \" $ssh_stop_vip \"`;
}

sub usage {
print
"Usage: master_ip_failover --command=start|stop|stopssh|status --orig_master_host=host --orig_master_ip=ip --orig_master_port=port --new_master_host=host --new_master_ip=ip --new_master_port=port\n";
}

12，在manager节点上创建MHA软件目录并拷贝配置文件

[ ~]# mkdir /etc/masterha
[ ~]# cp /root/mha4mysql-manager-0.57/samples/conf/app1.cnf /etc/masterha/
#编辑配置文件
[ ~]# vim /etc/masterha/app1.cnf
[server default]
#manager配置文件
manager_log=/var/log/masterha/app1/manager.log     
#manager日志
manager_workdir=/var/log/masterha/app1
#master保存binlog的位置，这里的路径要与master里配置的bilog的相同
master_binlog_dir=/usr/local/mysql/data
#设置自动failover时候的切换脚本。也就是上边的那个脚本
master_ip_failover_script=/usr/local/bin/master_ip_failover
#设置手动切换时候的切换脚本
master_ip_online_change_script=/usr/local/bin/master_ip_online_change
#这个密码是前文中创建监控用户的那个密码
password=manager
remote_workdir=/tmp
#设置复制用户密码
repl_password=123
#设置复制用户的用户
repl_user=myslave
#设置发生切换后发生报警的脚本
secondary_check_script=/usr/local/bin/masterha_secondary_check -s 192.168.13.130 -s 192.168.13.131
#设置故障发生关闭故障脚本主机
shutdown_script=""
#设置ssh的登录用户名
ssh_user=root
#设置监控用户
user=mha

[server1]
hostname=192.168.13.129
port=3306

[server2]
candidate_master=1
#设置为候选master，如果设置该参数以后，发送主从切换以后将会从此从库升级为主库
hostname=192.168.13.130
check_repl_delay=0
port=3306

[server3]
hostname=192.168.13.131
port=3306

13，测试 ssh 无密码认证，如果正常最后都会输出 successful，检查建健康状态

[ ~]# masterha_check_ssh -conf=/etc/masterha/app1.cnf
....
[ ~]# masterha_check_repl -conf=/etc/masterha/app1.cnf

14，在master上配置虚拟ip

[ mha4mysql-node-0.57]# /sbin/ifconfig ens33:1 192.168.13.100/24

15，在manager服务器上启动mha

[ scripts]# nohup masterha_manager --conf=/etc/masterha/app1.cnf --remove_dead_master_conf --ignore_last_failover < /dev/null > /var/log/masterha/app1/manager.log 2>&1 &
##查看MHA状态，可以看到当前的master是mysql节点
[ scripts]# masterha_check_status --conf=/etc/masterha/app1.cnf
app1 (pid:43036) is running(0:PING_OK), master:192.168.13.129

16，故障模拟

[ scripts]# tailf /var/log/masterha/app1/manager.log   
##启动监控观察日志记录

##关掉master服务器
[ mha4mysql-node-0.57]# pkill -9 mysql

可以看到从库的状态，vip会切换到其中之一的从库上：

[ mha4mysql-node-0.57]# ifconfig 
ens33: flags=4163<UP,BROADCAST,RUNNING,MULTICAST>  mtu 1500
                inet 192.168.13.130  netmask 255.255.255.0  broadcast 192.168.13.255

ens33:1: flags=4163<UP,BROADCAST,RUNNING,MULTICAST>  mtu 1500
                inet 192.168.13.100  netmask 255.255.255.0  broadcast 192.168.13.255
                ether 00:0c:29:af:94:06  txqueuelen 1000  (Ethernet)

此时，在manager上安装mysql，客户机也可以通过虚拟ip，连接上数据库：

##在vip的数据库服务器上提权
mysql> grant all on *.* to ‘root‘@‘%‘ identified by ‘abc123‘;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
##在客户机上用虚拟ip进行登录
[ ~]# mysql -uroot -h 192.168.13.100 -p  ##指定虚拟ip
Enter password:   ##输入密码

MySQL [(none)]>