大家好，我是小盒子。上次推文：MySQL篇（三）MySQL数据增量迁移方案。通过实践详细阐述了MySQL零停机在线迁移数据。

今天的主题：MySQL篇（四）：玩转MySQL高可用，快速搭建Percona XtraDB Cluster（PXC）集群方案。。

一、前言

在MySQL篇（一）的时候我们提了在MySQL在二十多年的发展过程中，各种高可用集群方案百花齐放，就像天上的繁星，让我们这些互联网从业者眼花缭乱。但是，相比于其他的集群方案，Percona XtraDB Cluster（PXC）更像是星辰中的北极星，方向明确，坚如磐石。

话说PXC就像是一位业界大佬，在各种高可用集群方案的大海中闪耀着自己的光芒。通过多个MySQL节点之间的复制实现数据同步和备份，极大地提高了系统的可用性和可靠性，让我们的数据库系统像纯种泰迪一样，可爱又稳定。

在这个不确定和瞬息万变的互联网时代，我们需要一个坚实可靠的数据库集群解决方案，就像一位保护神一样，保卫我们的数据安全。PXC集群解决方案就是这样一位保护神，他能够自动检测并解决故障，让我们的系统跑得更快，更稳定，更安全。

所以，如果你还在为MySQL高可用集群方案的选择而犯愁，那么就来试试PXC吧！相信它会成为你的贴心小棉袄，让你的MySQL数据库系统变得更加强大可靠，好像一位吐槽鬼说的那样，“一旦选择了PXC，你就不会再想离开它了”。

二、环境说明

1.1 环境要求

1.2 环境搭建

1、准备一台centos7虚机
2、安装docker

yum install docker-ce-20.10.8
systemctl daemon-reload
systemctl enable docker && sudo systemctl start docker

3、安装docker-compose

sudo curl -L "https://github.com/docker/compose/releases/download/1.23.2/docker-compose-$(uname -s)-$(uname -m)" -o /usr/local/bin/docker-compose
sudo chmod +x /usr/local/bin/docker-compose
docker-compose –version

三、MySQL-PXC集群方案

3.1 MySQL集群方案介绍

MySQL-pxc集群是指一个基于MySQL数据库的高可用集群解决方案，PXC全称Percona XtraDB Cluster，是Percona公司为解决MySQL集群高可用性、扩展性、负载均衡等问题推出的一种分布式数据库解决方案。PXC利用多个MySQL服务器节点之间的复制来实现数据的同步和备份，同时可以连接到所有节点进行读写操作。

PXC是一个基于Galera Replication插件的集群解决方案，Galera Replication插件是一种基于磁盘级别的多主复制技术，支持广播式复制和多线程串行复制，可以提供高可用性、高性能和最终一致性的解决方案。

MySQL-pxc集群可以提供高可用性和扩展性，保证了数据库的高可用性和数据的完整性。在一个MySQL节点的故障情况下，其他节点可以接管服务，确保系统的可用性和可靠性。同时，MySQL-pxc集群可以进行水平扩展，在增加节点的情况下提高了系统的性能和负载均衡能力。

除此之外，MySQL-pxc集群还提供了快速故障检测和自动数据修复功能，可以在出现故障时自动恢复服务。同时，MySQL-pxc集群也支持高级数据保护功能，确保数据的机密性和完整性。

对于单节点数据库而言，主要存在以下弊病：

单点故障问题：一旦这个节点出现故障，整个数据库就会挂掉，导致服务无法使用。
读写性能瓶颈：随着数据量的增加，单节点数据库的读写性能会受到限制，无法满足高并发访问需求。
数据备份问题：单节点数据库没有数据备份和恢复机制，一旦数据丢失，很难恢复。

我们通过图示来对比一下常见的Repliaction集群和PXC集群：

PXC集群方案：

“
很明显 PXC方案在任何一个节点写入的数据都会同步到其他节点，数据双向同步的（在任何节点上都可以同时读写）。
”

Replication 集群方案：

“
Replication方案只能在Master数据库进行写操作，在Slave数据库进行读操作。如果在Slave数据库中写入数据，Master数据库是不能知道的（单向同步的）。
”

PXC 数据的强一致性：

PXC 采用同步复制，事务在所有集群节点要么同时提交，要么不提交。
Replication 采用异步复制，无法保证数据的一致性。

PXC写入操作：

“
当一个写入请求到达PXC集群中的一个 mysql（node1数据库）数据库时，node1数据库会将该写入请求同步给集群中的其他所有数据库，等待所有数据库都成功提交事务后，node1节点才会将写入成功的结果告诉给 node1的客户端。PXC 的强一致性对保存高价值数据时特别重要。
”

Replication集群写入操作:

“
当一个写入请求到达 Master数据库时，Master数据库执行写入操作，然后 Master 向客户端返回写入成功，同时异步的复制写入操作给 Slave数据库，如果异步复制时出现问题，从数据库将无法执行写入操作，而客户端得到的是写入成功。这也是弱一致性的体现。
”

四、MySQL-PXC集群搭建

4.1 PXC集群安装

1.镜像拉取

Docker的镜像仓库中包含了PXC数据库的镜像，地址：https://hub.docker.com/r/percona/percona-xtradb-cluster

“
拉取最新版本：docker pull percona/percona-xtradb-cluster 指定版本下载：docker pull percona/percona-xtradb-cluster:8.0.23
”

2.自定义网络

docker network create --driver bridge --subnet 10.139.0.0/16 --gateway 10.139.0.1 pknet

“
预先创建一个自定义的网络pkulaw_net,此处的10.139可以自定义，不冲突即可。创建自定义网络的好处是不同的集群使用不同的网络，保证集群是安全和健康的。
”

自定义网络相关命令：

docker network
connect     -- Connect a container to a network
create      -- Creates a new network with a name specified by the
disconnect  -- Disconnects a container from a network
inspect     -- Displays detailed information on a network
ls          -- Lists all the networks created by the user
prune       -- Remove all unused networks
rm          -- Deletes one or more networks

网络模式:

bridge ：桥接 docker（默认，自己创建也是用bridge模式）
none ：不配置网络，一般不用
host ：和所主机共享网络
container ：容器网络连通（用得少！局限很大）

#查看网络的相关信息：
docker network inspect pknet

3.映射数据目录

容器中的PXC节点映射数据目录的解决办法就是创建Docker卷对应pxc容器与宿主机的数据映射或者创建存储并修改权限。

#创建Docker卷对应pxc容器与宿主机的数据映射
docker volume create --name n1
docker volume create --name n2
docker volume create --name n3
docker volume create --name n4
docker volume create --name n5

#创建存储并修改权限:  放在/data/mysql_cluster可自行调整
mkdir -p /data/mysql_cluster
cd  /data/mysql_cluster
#mkdir n1 n2 n3 n4 n5 && chmod -R 777 n1 n2 n3 n4 n5
#创建日志目录-可选
mkdir logs && cd logs 
mkdir n1 n2 n3 n4 n5 && chmod -R 777 n1 n2 n3 n4 n5

# 查看数据卷
docker inspect n1

# 删除数据卷：
docker volume rm n1

4.创建PXC容器

docker-compose.yml如下:

version: "3.7"
services:
  node1:
    image: percona/percona-xtradb-cluster:8.0.23
    container_name: node1
    restart: always
    privileged: true
    ports:
      - "3316:3306"
    environment:
      - TZ=Asia/Shanghai
      - MYSQL_ROOT_PASSWORD=xiaohezi@2023
      - XTRABACKUP_PASSWORD=123456
      # 集群名，要一致
      - CLUSTER_NAME=PXC
    # 存储数据
    volumes:
      - /data/mysql_cluster/n1:/var/lib/mysql
      - /data/mysql_cluster/logs/n1:/var/log/mysql
    networks:
      default:
        ipv4_address: 10.139.10.1
  node2:
    image: percona/percona-xtradb-cluster:8.0.23
    container_name: node2
    restart: always
    privileged: true
    ports:
      # IP不要冲突
      - "3326:3306"
    environment:
      - TZ=Asia/Shanghai
      - MYSQL_ROOT_PASSWORD=xiaohezi@2023
      - XTRABACKUP_PASSWORD=123456
      # 集群名，要一致
      - CLUSTER_NAME=PXC
      # 第2台以后增加此配置
      - CLUSTER_JOIN=node1
    # 存储数据
    volumes:
      - /data/mysql_cluster/n2:/var/lib/mysql
      - /data/mysql_cluster/logs/n2:/var/log/mysql
    networks:
      default:
        # IP不要相同
        ipv4_address: 10.139.10.2
  node3:
    image: percona/percona-xtradb-cluster:8.0.23
    container_name: node3
    restart: always
    privileged: true
    ports:
      # IP不要冲突
      - "3336:3306"
    environment:
      - TZ=Asia/Shanghai
      - MYSQL_ROOT_PASSWORD=xiaohezi@2023
      - XTRABACKUP_PASSWORD=123456
      # 集群名，要一致
      - CLUSTER_NAME=PXC
      # 第2台以后增加此配置
      - CLUSTER_JOIN=node1
    # 存储数据
    volumes:
      -  /n3:/var/lib/mysql
      - /data/mysql_cluster/logs/n3:/var/log/mysql      
    networks:
      default:
        # IP不要相同
        ipv4_address: 10.139.10.3
  node4:
    image: percona/percona-xtradb-cluster:8.0.23
    container_name: node4
    restart: always
    privileged: true
    ports:
      # IP不要冲突
      - "3346:3306"
    environment:
      - TZ=Asia/Shanghai
      - MYSQL_ROOT_PASSWORD=xiaohezi@2023
      - XTRABACKUP_PASSWORD=123456
      # 集群名，要一致
      - CLUSTER_NAME=PXC
      # 第2台以后增加此配置
      - CLUSTER_JOIN=node1
    # 存储数据
    volumes:
      - /data/mysql_cluster/n4:/var/lib/mysql
      - /data/mysql_cluster/logs/n4:/var/log/mysql 
    networks:
      default:
        # IP不要相同
        ipv4_address: 10.139.10.4   
  node5:
    image: percona/percona-xtradb-cluster:8.0.23
    container_name: node5
    restart: always
    privileged: true
    ports:
      # IP不要冲突
      - "3356:3306"
    environment:
      - TZ=Asia/Shanghai
      - MYSQL_ROOT_PASSWORD=xiaohezi@2023
      - XTRABACKUP_PASSWORD=123456
      # 集群名，要一致
      - CLUSTER_NAME=PXC
      # 第2台以后增加此配置
      - CLUSTER_JOIN=node1
    # 存储数据
    volumes:
      - /data/mysql_cluster/n5:/var/lib/mysql
      - /data/mysql_cluster/logs/n5:/var/log/mysql 
    networks:
      default:
        # IP不要相同
        ipv4_address: 10.139.10.5
networks:
  default:
    external:
      name: pknet

用docker-compose启动

# 先启动node1,能够正常连接后再启动其他节点
docker-compose -p mysql -f docker-compose-mysql.yml up -d node1
# 查看日志 
docker logs -f node1
# 等3分钟左右,工具连接mysql成功后再做后续步骤
1. 启动node2
docker-compose -p mysql -f docker-compose-mysql.yml up -d node2
# 查看日志 
docker logs -f node2
# 报ssl证书错误
2. 停止
docker stop node2
3. 复制node1的认证文件，以确保所有node的认证相同（不要在up前复制）
cp n1/*.pem n2/
4. 重启node
docker-compose -p mysql -f docker-compose-mysql.yml up -d node2
5. 工具连接node2，测试是否正常
# 重复以上1-4启动 node3 
1. 启动node3
docker-compose -p mysql -f docker-compose-mysql.yml up -d node3
# 查看日志 
docker logs -f node3
# 报ssl证书错误
2. 停止
docker stop node3
3. 复制node1的认证文件，以确保所有node的认证相同（不要在up前复制）
cp n1/*.pem n3/
4. 重启node
docker-compose -p mysql -f docker-compose-mysql.yml up -d node3
5. 工具连接node3，测试是否正常
# 剩余node4和node5都是一样的启动方式

4.2 PXC集群的相关问题整理

1、必须主节点能连接上，再去创建其他节点

因为主节点创建之后，它需要初始化PXC集群环境，生成各种配置文件，所以消耗的时间比较长，你等待一分钟左右的时间，然后用客户端连接主节点，如果能连接上，说明主节点已经创建成功。这时候再去创建其他PXC节点。如果你刚创建完主节点，就去创建其他节点。因为主节点还不能正常访问，其他从节点连接不上主节点，无法加入PXC集群，所以你创建的所有从节点都处在闪退的状态。正确的做法是每创建一个节点，能用客户端访问了，再去创建下一个节点。

2、为什么前几个PXC节点都好用，创建到最后一个节点的时候，所有PXC节点都不能用了？

这是因为你的虚拟机内存太小了，建议你设置更大的内存，因为PXC集群比较占用内存，如果内存不够，PXC集群就会罢工。

3、为什么重启电脑之后，重新运行PXC容器，都处在闪退的状态？

避免VM虚拟机挂起恢复之后，Docker虚拟机断网
vi /etc/sysctl.conf
文件中添加`net.ipv4.ip_forward=1`这个配置
#重启网络服务
systemctl  restart network

4.3 PXC集群测试

PXC集群的任意节点都是可读可写的，在DB1中新建数据库bdyh-test，在其他节点中刷新，也能看到bdyh-test。

五、数据库负载均衡

PXC集群的任意节点都是可读可写的，一旦PXC集群数据库上线之后，我们不能把所有数据库请求都发送给一个数据库节点，PXC集群中的所有节点都应该来参与数据库请求的处理，实现数据库请求均匀的发送给每一个数据库节点-负载均衡。

5.1 数据库负载均衡的必要性

虽然搭建了集群，但是不使用数据库负载均衡，单节点处理所有请求，负载高、性能差

使用Haproxy做负载均衡，请求被均匀的分发给每个节点，单节点负载点，性能好

5.2 负载均衡插件对比

5.3 Haproxy

1. 安装Haproxy镜像,采用2.4.2版本

docker pull haproxy:2.4.2

2. 创建haproxy用户用于心跳测试

在任意数据库节点执行以下语句：
# 1台创建，其他会自动同步
CREATE USER 'haproxy'@'%' IDENTIFIED BY '';

3. 创建haproxy.cfg配置文件

global
 #日志文件，使用rsyslog服务中local5日志设备（/var/log/local5），等级info
 log 127.0.0.1 local5 info
 #守护进程运行
 daemon
defaults
 log global
 mode http
 #日志格式
 option httplog
 #日志中不记录负载均衡的心跳检测记录
 option dontlognull
 #连接超时（毫秒）
 timeout connect 50000
 #客户端超时（毫秒）
 timeout client  50000
 #服务器超时（毫秒）
 timeout server  50000
#监控界面 
listen  admin_stats
 #监控界面的访问的IP和端口
 bind  0.0.0.0:8888
 #访问协议
 mode        http
 #URI相对地址
 stats uri   /dbs
 #统计报告格式
 stats realm     Global\ statistics
 #登陆帐户信息
 stats auth  admin:123456
#数据库负载均衡
listen  proxy-mysql
 #访问的IP和端口
 bind  0.0.0.0:3306  
 #网络协议
 mode  tcp
 #负载均衡算法（轮询算法、后面的权重不会生效）
 #轮询算法：roundrobin
 #权重算法：static-rr
 #最少连接算法：leastconn
 #请求源IP算法：source 
 balance  roundrobin
 #日志格式
 option  tcplog
 #在MySQL中创建一个没有权限的haproxy用户，密码为空。Haproxy使用这个账户对MySQL数据库心跳检测
 option  mysql-check user haproxy
        server  MySQL_1 10.139.10.1:3306 check weight 1 maxconn 2000  
        server  MySQL_2 10.139.10.2:3306 check weight 1 maxconn 2000  
 server  MySQL_3 10.139.10.3:3306 check weight 1 maxconn 2000 
 server  MySQL_4 10.139.10.4:3306 check weight 1 maxconn 2000
 server  MySQL_5 10.139.10.5:3306 check weight 1 maxconn 2000
 #使用keepalive检测死链
 option  tcpka

4. 创建Haproxy容器

1.编写docker-compose文件

version: "3.7"
services:
  haproxy1:
    image: haproxy:2.4.2
    container_name: h1
    restart: always
    privileged: true
    ports:
      - "4001:8888"
      - "4002:3306"
    environment:
      - TZ=Asia/Shanghai
      - MYSQL_ROOT_PASSWORD=xiaohezi@2023
      - XTRABACKUP_PASSWORD=123456
      # 集群名，要一致
      - CLUSTER_NAME=PXC
    # 存储数据
    volumes:
      # haproxy.ini在./haproxy目录下
      - /data/haproxy/haproxy.cfg:/usr/local/etc/haproxy/haproxy.cfg
    networks:
      default:
        ipv4_address: 10.139.10.6
  haproxy2:
    image: haproxy:2.4.2
    container_name: h2
    restart: always
    privileged: true
    ports:
      - "4003:8888"
      - "4004:3306"
    environment:
      - TZ=Asia/Shanghai
      - MYSQL_ROOT_PASSWORD=xiaohezi@2023
      - XTRABACKUP_PASSWORD=123456
      # 集群名，要一致
      - CLUSTER_NAME=PXC
    # 存储数据
    volumes:
      # haproxy.ini在./haproxy目录下
      - /data/haproxy/haproxy.cfg:/usr/local/etc/haproxy/haproxy.cfg
    networks:
      default:
        ipv4_address: 10.139.10.7
networks:
  default:
    external:
      name: pknet

2.启动

docker-compose -p haproxy -f docker-compose-haproxy.yml up -d

3.访问

监控页面访问：http://192.168.7.62:4001/dbs admin 123456

5. 测试haproxy

Haproxy并不存储任何数据，只做请求的转发，请求发给Haproxy，Haproxy会将请求转发给真实的数据库节点，在Haproxy中新建一张测试表user, Haproxy会轮询将请求转发给DB1或DB2或DB3或DB4或DB5，不管发给谁，执行完成后，因为有同步机制，会进行节点之间的同步。

Mysql连接工具中创建连接192.168.7.62:4002  root   xiaohezi@2023

5.4 负载均衡的高可用方案

1. 为什么采用双机热备？

单节点Haproxy不具备高可用，必须要有冗余设计

通过关键技术：虚拟IP可解决

2. 利用Keepalived实现双机热备

Keepalived抢占虚拟ip，Keepalived运行的时候会抢占虚拟ip,谁快谁就能抢到虚拟ip，抢到的虚拟ip的Keepalived所在的容器叫做主服务器，没有抢到的叫做备服务器，备服务器处于等待。两个Keepalived之间是有心跳检测的，若是备服务器发送给主服务器的心跳检测没有响应，意味着主服务器可能出现了故障，这个时间备服务器就有权吧虚拟ip抢到手，一个挂掉没有关系，另一个会接替工作。

3. Haproxy双机热备方案

4. 在Haproxy容器中安装Keepalived，设置虚拟IP

#进入h1容器
docker exec -it h1 bash
#更新软件包
apt-get update
#安装VIM
apt-get install vim
#安装Keepalived
apt-get install keepalived
#编辑Keepalived配置文件（参考下方配置文件）或在宿主机上编辑好拷贝进容器
vim /etc/keepalived/keepalived.conf
或
docker cp keepalived.conf h1:/etc/keepalived/
#启动Keepalived
service keepalived start
#宿主机执行ping命令
ping 10.139.10.201

“
注意事项：云主机不支持虚拟IP，另外很多公司的网络禁止创建虚拟IP（回家创建）,还有宿主机一定要关闭防火墙和SELINUX，很多同学都因为这个而失败的，切记切记
”

keepalived.conf内容：
vrrp_instance  VI_1 {
    state  MASTER
    interface  ens33
    virtual_router_id  51
    priority  100
    advert_int  1
    authentication {
        auth_type  PASS
        auth_pass  123456
    }
    virtual_ipaddress {
        10.139.10.201
    }
}

#进入h2容器
docker exec -it h2 bash
#更新软件包
apt-get update
#安装VIM
apt-get install vim
#安装Keepalived
apt-get install keepalived
#编辑Keepalived配置文件（参考下方配置文件）或在宿主机上编辑好拷贝进容器
vim /etc/keepalived/keepalived.conf
或
docker cp keepalived.conf h2:/etc/keepalived/
#启动Keepalived
service keepalived start
#宿主机执行ping命令
ping 10.139.10.201

keepalived.conf内容：
vrrp_instance  VI_1 {
    state  MASTER
    interface  ens33
    virtual_router_id  51
    priority  100
    advert_int  1
    authentication {
        auth_type  PASS
        auth_pass  123456
    }
    virtual_ipaddress {
        10.139.10.201
    }
}

5. 宿主机安装Keepalived，实现双机热备

#宿主机执行安装Keepalived
yum -y install keepalived
#修改Keepalived配置文件
vi /etc/keepalived/keepalived.conf
#启动Keepalived
service keepalived start

Keepalived配置文件如下：

vrrp_instance VI_1 {
    state MASTER
    interface ens33
    virtual_router_id 51
    priority 100
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass 1111
    }
    virtual_ipaddress {
        192.168.7.150
    }
}
virtual_server 192.168.7.150 8888 {
    delay_loop 3
    lb_algo rr 
    lb_kind NAT
    persistence_timeout 50
    protocol TCP
    real_server 10.139.10.201 8888 {
        weight 1
    }
}
virtual_server 192.168.7.150 3306 {
    delay_loop 3
    lb_algo rr 
    lb_kind NAT
    persistence_timeout 50
    protocol TCP
    real_server 10.139.10.201 3306 {
        weight 1
}
}

采用虚拟ip查看监控：192.168.7.150:8888

通过虚拟ip去连接：

6. 测试双机热备

#暂停h1容器，看能否正常提交数据，并在数据库节点中看到
docker pause h1
#恢复运行
docker unpause h1

六、总结

本文介绍了MySQL的高可用集群方案—Percona XtraDB Cluster（PXC），与其他集群方案相比，PXC具有方向明确、坚如磐石等优势。文章详细介绍了PXC的概念、原理、优势，并提供了环境搭建和PXC容器的创建步骤。对PXC集群有需求的读者可以参考本文进行搭建和配置。

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