MySQL-MHA高可用(一)(1)

本文涉及的产品
云数据库 RDS SQL Server,独享型 2核4GB
云数据库 RDS MySQL Serverless,0.5-2RCU 50GB
简介: MySQL-MHA高可用(一)

       MHA(Master High Availability)目前在 MySQL 高可用方面是一个相对成熟的解决方案是一套优秀的作为 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。

       该软件由两部分组成:MHA Manager(管理节点)和 MHA Node(数据节点)。MHA Manager 可以单独部署在一台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。

        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。

注意:从MySQL5.5开始,MySQL以插件的形式支持半同步复制。

同步概念

       如何理解半同步呢?首先我们来看看异步,全同步的概念:

       异步复制(Asynchronous replication) MySQL默认的复制即是异步的,主库在执行完客户端提交的事务后会立即将结果返给给客户端,并不关心从库是否已经接收并处理,这样就会有一个问题,主如果crash掉了,此时主上已经提交的事务可能并没有传到从上,如果此时,强行将从提升为主,可能导致新主上的数据不完整。

       全同步复制(Fully synchronous replication) 指当主库执行完一个事务,所有的从库都执行了该事务才返回给客户端。因为需要等待所有从库执行完该事务才能返回,所以全同步复制的性能必然会收到严重的影响。

       半同步复制(Semisynchronous replication) 介于异步复制和全同步复制之间,主库在执行完客户端提交的事务后不是立刻返回给客户端,而是等待至少一个从库接收到并写到relay log中才返回给客户端。相对于异步复制,半同步复制提高了数据的安全性,同时它也造成了一定程度的延迟,这个延迟最少是一个TCP/IP往返的时间。所以,半同步复制最好在低延时的网络中使用。

       总结:异步与半同步异同 默认情况下MySQL的复制是异步的,Master上所有的更新操作写入Binlog之后并不确保所有的更新都被复制到Slave之上。异步操作虽然效率高,但是在Master/Slave出现问题的时候,存在很高数据不同步的风险,甚至可能丢失数据。 MySQL5.5引入半同步复制功能的目的是为了保证在master出问题的时候,至少有一台Slave的数据是完整的。在超时的情况下也可以临时转入异步复制,保障业务的正常使用,直到一台salve追赶上之后,继续切换到半同步模式。

工作原理

       相较于其它HA软件,MHA的目的在于维持MySQL Replication中Master库的高可用性,其最大特点是可以修复多个Slave之间的差异日志,最终使所有Slave保持数据一致,然后从中选择一个充当新的Master,并将其它Slave指向它。

  1. 从宕机崩溃的master保存二进制日志事件(binlogevents)。
  2. 识别含有最新更新的slave。
  3. 应用差异的中继日志(relay log)到其它slave。
  4. 应用从master保存的二进制日志事件(binlogevents)。
  5. 提升一个slave为新master。
  6. 使其它的slave连接新的master进行复制。

       目前 MHA 主要支持一主多从的架构,要搭建 MHA, 要求一个复制集群中必须最少有三台数据库服务器,一主二从,即一台充当 master,一台充当备用 master,另外一台充当从库,因为至少需要三台服务器,出于机器成本的考虑,淘宝也在该基础上进行了改造,目前淘宝 TMHA 已经支持一主一从。

环境拓扑

       其中master1对外提供写服务,备选master(实际为slave,主机名master2)提供读服务,slave也提供相关的读服务,一旦master1宕机,将会把备选master提升为新的master,slave指向新的master,manager作为管理服务器。生产环境中,是有很多从,从的操作都是一样的,这里以两台slave为例,而备选master也作为slave。

环境准备

1、 在配置好IP地址后检查selinux,iptables设置,关闭 selinux ,iptables 服务以便后期主从同步不出错 注:时间要同步 。

2、 在四台机器都配置epel源

[root@manager ~]# wget -O /etc/yum.repos.d/epel.repo http://mirrors.aliyun.com/repo/epel-7.repo

3、建立ssh无交互登录环境

manager

       下面四台主机都需要执行互信,通过for循环把公钥传出去。(互信时直接按回车即可,但是传出去需要允许(yes),然后输入对端密码)

1. [root@manager ~]# ssh-keygen -t rsa
2. Generating public/private rsa key pair.
3. Enter file in which to save the key (/root/.ssh/id_rsa): 
4. Created directory '/root/.ssh'.
5. Enter passphrase (empty for no passphrase): 
6. Enter same passphrase again: 
7. Your identification has been saved in /root/.ssh/id_rsa.
8. Your public key has been saved in /root/.ssh/id_rsa.pub.
9. The key fingerprint is:
10. SHA256:8zzNm0tUTQ9bw/E9GQ6+1BbJIPOn5iWPsms6suwmFUU root@manager
11. The key's randomart image is:
12. +---[RSA 2048]----+
13. |        .E o o===|
14. |         .  = +XO|
15. |        .    +oB=|
16. |       .    ..= .|
17. |        S   .= . |
18. |       . + +o =  |
19. |      .   +.+o . |
20. |     ..o . +oo   |
21. |      ++o.+o=.   |
22. +----[SHA256]-----+
23. [root@manager ~]# for i in 20 30 40 50;do ssh-copy-id -i ~/.ssh/id_rsa.pub root@192.168.8.$i;done

master1

1. [root@master1 ~]# ssh-keygen -t rsa
2. Generating public/private rsa key pair.
3. Enter file in which to save the key (/root/.ssh/id_rsa): 
4. Enter passphrase (empty for no passphrase): 
5. Enter same passphrase again: 
6. Your identification has been saved in /root/.ssh/id_rsa.
7. Your public key has been saved in /root/.ssh/id_rsa.pub.
8. The key fingerprint is:
9. SHA256:cBhASzDVEouISwajm3/j3L3XjLvwYzQzEvkTi2800+k root@master1
10. The key's randomart image is:
11. +---[RSA 2048]----+
12. |o o+*+.          |
13. |+o +.o.o         |
14. |+o. o.o ..       |
15. |o+     oo .      |
16. |+       S+ + .   |
17. | .      o % o    |
18. |  . o   .= %     |
19. |   + o . oB E    |
20. |    o . o=++     |
21. +----[SHA256]-----+
22. [root@master1 ~]# for i in 20 30 40 50;do ssh-copy-id -i ~/.ssh/id_rsa.pub root@192.168.8.$i;done

master2

1. [root@master2 ~]# ssh-keygen -t rsa
2. Generating public/private rsa key pair.
3. Enter file in which to save the key (/root/.ssh/id_rsa): 
4. Enter passphrase (empty for no passphrase): 
5. Enter same passphrase again: 
6. Your identification has been saved in /root/.ssh/id_rsa.
7. Your public key has been saved in /root/.ssh/id_rsa.pub.
8. The key fingerprint is:
9. SHA256:MHKw5P1AEBshLUAPUnIKQ/wPtXYAxfMOU/cNErvjZLo root@master2
10. The key's randomart image is:
11. +---[RSA 2048]----+
12. |X*+o@=.  ..      |
13. |o*++.% . o..     |
14. |. .o* % ..o o    |
15. |   o B B  .. .   |
16. |    + = S=       |
17. |     . .= .      |
18. |       . .       |
19. |        .        |
20. |       E         |
21. +----[SHA256]-----+
22. [root@master2 ~]# for i in 20 30 40 50;do ssh-copy-id -i ~/.ssh/id_rsa.pub root@192.168.8.$i;done

slave

1. [root@slave ~]# ssh-keygen -t rsa
2. Generating public/private rsa key pair.
3. Enter file in which to save the key (/root/.ssh/id_rsa): 
4. Enter passphrase (empty for no passphrase): 
5. Enter same passphrase again: 
6. Your identification has been saved in /root/.ssh/id_rsa.
7. Your public key has been saved in /root/.ssh/id_rsa.pub.
8. The key fingerprint is:
9. SHA256:3RuS1syMJTLHKzqrHLph3xRDuCh7xDU05i6zqfqnFQM root@slave
10. The key's randomart image is:
11. +---[RSA 2048]----+
12. |    +            |
13. |   + o   .       |
14. |  E = . o + .    |
15. | . = +   = %     |
16. |. * = o S B B    |
17. | + = o + o . o   |
18. |. * o +     .    |
19. | + *.+ o         |
20. |+.=++.o          |
21. +----[SHA256]-----+
22. [root@slave ~]# for i in 20 30 40 50;do ssh-copy-id -i ~/.ssh/id_rsa.pub root@192.168.8.$i;done

测试ssh交互,远程查看各主机名称

1. [root@manager ~]# for i in 20 30 40 50 ;do ssh 192.168.8.$i hostname;done
2. manager
3. master1
4. master2
5. slave

4、配置hosts环境

1. [root@manager ~]# vim /etc/hosts
2. #插入四行数据
3. 192.168.8.20 manager
4. 192.168.8.30 master1
5. 192.168.8.40 master2
6. 192.168.8.50 slave
7. [root@manager ~]# for i in 20 30 40 50;do scp /etc/hosts root@192.168.8.$i:/etc/;done
8. hosts                              100%  240   201.6KB/s   00:00    
9. hosts                              100%  240   151.9KB/s   00:00    
10. hosts                              100%  240   160.9KB/s   00:00    
11. hosts                              100%  240   105.1KB/s   00:00

配置半同步复制

       为了尽可能的减少主库硬件损坏宕机造成的数据丢失,因此在配置MHA的同时建议配置成MySQL的半同步复制。 注:mysql半同步插件是由谷歌提供,具体位置/usr/local/mysql/lib/plugin/下,一个是master用的semisync_master.so,一个是slave用的semisync_slave.so。 如果不清楚Plugin的目录,用下面命令查找。

1. mysql> show variables like '%plugin_dir%';
2. +---------------+------------------------------+
3. | Variable_name | Value                        |
4. +---------------+------------------------------+
5. | plugin_dir    | /usr/local/mysql/lib/plugin/ |
6. +---------------+------------------------------+
7. 1 row in set (0.00 sec)

1、分别在主从节点上安装相关的插件(master, Candicate master,slave) 在MySQL上安装插件需要数据库支持动态载入。检查是否支持,用下面命令检测:

1. mysql> show variables like '%have_dynamic%';
2. +----------------------+-------+
3. | Variable_name        | Value |
4. +----------------------+-------+
5. | have_dynamic_loading | YES   |
6. +----------------------+-------+
7. 1 row in set (0.00 sec)

注意:在所有mysql数据库服务器,安装半同步插件(semisync_master.so,semisync_slave.so)

1. mysql> install plugin rpl_semi_sync_master soname 'semisync_master.so';
2. Query OK, 0 rows affected (0.01 sec)
3. 
4. mysql> install plugin rpl_semi_sync_slave soname 'semisync_slave.so';
5. Query OK, 0 rows affected (0.01 sec)

使用下面命令查看是否成功

1. mysql> show plugins;
2. 或者
3. mysql> select * from information_schema.plugins;

查看半同步信息

1. mysql> show variables like '%rpl_semi_sync%';
2. +-------------------------------------------+------------+
3. | Variable_name                             | Value      |
4. +-------------------------------------------+------------+
5. | rpl_semi_sync_master_enabled              | OFF        |
6. | rpl_semi_sync_master_timeout              | 10000      |
7. | rpl_semi_sync_master_trace_level          | 32         |
8. | rpl_semi_sync_master_wait_for_slave_count | 1          |
9. | rpl_semi_sync_master_wait_no_slave        | ON         |
10. | rpl_semi_sync_master_wait_point           | AFTER_SYNC |
11. | rpl_semi_sync_slave_enabled               | OFF        |
12. | rpl_semi_sync_slave_trace_level           | 32         |
13. +-------------------------------------------+------------+
14. 8 rows in set (0.01 sec)

       上面可以看到半同复制插件已经安装,只是还没有启用,所以是off 。

2、修改my.cnf文件,配置主从同步

       若主MYSQL服务器已经存在,只是后期才搭建从MYSQL服务器,在置配数据同步前应先将主MYSQL服务器的要同步的数据库拷贝到从MYSQL服务器上(如先在主MYSQL上备份数据库,再用备份在从MYSQL服务器上恢复)

master1

1. [root@master1 ~]# vim /etc/my.cnf 
2. server-id = 1
3. log-bin=mysql-bin
4. binlog_format=mixed
5. log-bin-index=mysql-bin.index
6. rpl_semi_sync_master_enabled=1
7. rpl_semi_sync_master_timeout=1000
8. rpl_semi_sync_slave_enabled=1
9. relay_log_purge=0
10. relay-log = relay-bin
11. relay-log-index = slave-relay-bin.index
12. [root@master1 ~]# systemctl restart mysqld

注:rpl_semi_sync_master_enabled=1 1表是启用,0表示关闭 rpl_semi_sync_master_timeout=10000:毫秒单位 ,该参数主服务器等待确认消息10秒后,不再等待,变为异步方式。

master2

1. [root@master2 ~]# vim /etc/my.cnf
2. server-id = 2
3. log-bin=mysql-bin
4. binlog_format=mixed
5. log-bin-index=mysql-bin.index
6. relay_log_purge=0
7. relay-log = relay-bin
8. relay-log-index = slave-relay-bin.index
9. rpl_semi_sync_master_enabled=1
10. rpl_semi_sync_master_timeout=10000
11. rpl_semi_sync_slave_enabled=1
12. [root@master2 ~]# systemctl restart mysqld

注:relay_log_purge=0,禁止 SQL 线程在执行完一个 relay log 后自动将其删除,对于MHA场景下,对于某些滞后从库的恢复依赖于其他从库的relay log,因此采取禁用自动删除功能.

slave

1. [root@slave ~]# vim /etc/my.cnf
2. server-id = 3
3. log-bin = mysql-bin
4. relay-log = relay-bin
5. relay-log-index = slave-relay-bin.index
6. read_only = 1
7. rpl_semi_sync_slave_enabled=1
8. [root@slave ~]# systemctl restart mysqld

查看状态

查看三台主机的半同步信息

1. mysql> show variables like '%rpl_semi_sync%';
2. +-------------------------------------------+------------+
3. | Variable_name                             | Value      |
4. +-------------------------------------------+------------+
5. | rpl_semi_sync_master_enabled              | ON         |
6. | rpl_semi_sync_master_timeout              | 1000       |
7. | rpl_semi_sync_master_trace_level          | 32         |
8. | rpl_semi_sync_master_wait_for_slave_count | 1          |
9. | rpl_semi_sync_master_wait_no_slave        | ON         |
10. | rpl_semi_sync_master_wait_point           | AFTER_SYNC |
11. | rpl_semi_sync_slave_enabled               | ON         |
12. | rpl_semi_sync_slave_trace_level           | 32         |
13. +-------------------------------------------+------------+
14. 8 rows in set (0.01 sec)

查看三台主机的半同步状态

1. mysql> show status like '%rpl_semi_sync%';
2. +--------------------------------------------+-------+
3. | Variable_name                              | Value |
4. +--------------------------------------------+-------+
5. | Rpl_semi_sync_master_clients               | 0     |
6. | Rpl_semi_sync_master_net_avg_wait_time     | 0     |
7. | Rpl_semi_sync_master_net_wait_time         | 0     |
8. | Rpl_semi_sync_master_net_waits             | 0     |
9. | Rpl_semi_sync_master_no_times              | 0     |
10. | Rpl_semi_sync_master_no_tx                 | 0     |
11. | Rpl_semi_sync_master_status                | ON    |
12. | Rpl_semi_sync_master_timefunc_failures     | 0     |
13. | Rpl_semi_sync_master_tx_avg_wait_time      | 0     |
14. | Rpl_semi_sync_master_tx_wait_time          | 0     |
15. | Rpl_semi_sync_master_tx_waits              | 0     |
16. | Rpl_semi_sync_master_wait_pos_backtraverse | 0     |
17. | Rpl_semi_sync_master_wait_sessions         | 0     |
18. | Rpl_semi_sync_master_yes_tx                | 0     |
19. | Rpl_semi_sync_slave_status                 | OFF   |
20. +--------------------------------------------+-------+
21. 15 rows in set (0.01 sec)

有几个状态参数值得关注:

rpl_semi_sync_master_status :显示主服务是异步复制模式还是半同步复制模式

rpl_semi_sync_master_clients :显示有多少个从服务器配置为半同步复制模式

rpl_semi_sync_master_yes_tx :显示从服务器确认成功提交的数量

rpl_semi_sync_master_no_tx :显示从服务器确认不成功提交的数量

rpl_semi_sync_master_tx_avg_wait_time :事务因开启 semi_sync ,平均需要额外等待的时间

rpl_semi_sync_master_net_avg_wait_time :事务进入等待队列后,到网络平均等待时间


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总结: MMM是一种基于MySQL主从复制的高可用性解决方案,通过使用双主复制架构和自动故障检测与切换机制,实现了MySQL数据库的高可用性和数据同步。使用MMM可以提供更高的系统可靠性和可用性,并减少系统停机时间。但需要注意的是,MMM并不是万能的解决方案,仍需要根据实际需求和系统规模来评估是否适合使用。
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