MySQL 集群部署实战指南：高可用与可扩展的数据库架构

MySQL作为最流行的关系型数据库之一，在企业级应用中扮演着重要角色。随着业务规模的增长，单机MySQL已无法满足高并发、高可用的需求。本文将详细介绍MySQL集群的部署方案，包括主从复制、主主复制、MHA高可用架构以及InnoDB Cluster等方案，帮助读者构建稳定可靠的数据库架构。

MySQL集群架构概述

MySQL集群架构主要解决以下问题：

• 高可用性：避免单点故障
• 读写分离：提升系统性能
• 数据备份：保障数据安全
• 负载均衡：分散访问压力

集群架构类型对比

主从复制架构

主从复制是最基础的MySQL集群架构，通过将主库的数据变更同步到一个或多个从库，实现数据冗余和读写分离。

环境准备

准备三台服务器：

• Master: 192.168.1.10
• Slave1: 192.168.1.11
• Slave2: 192.168.1.12

主库配置

在主库服务器上配置my.cnf：

[mysqld]
server-id=1
log-bin=mysql-bin
binlog-format=ROW
binlog-do-db=myapp
relay-log=relay-bin
relay-log-index=relay-bin.index
log-slave-updates=1
read-only=0
auto-increment-increment=2
auto-increment-offset=1

从库配置

在从库服务器上配置my.cnf：

[mysqld]
server-id=2  # Slave2为3
log-bin=mysql-bin
relay-log=relay-bin
relay-log-index=relay-bin.index
read-only=1
replicate-do-db=myapp

主库设置

在主库上创建复制用户：

CREATE USER 'repl_user'@'%' IDENTIFIED BY 'repl_password';
GRANT REPLICATION SLAVE ON *.* TO 'repl_user'@'%';
FLUSH PRIVILEGES;

获取主库状态：

SHOW MASTER STATUS;

从库配置复制

在从库上配置主库信息：

CHANGE MASTER TO
MASTER_HOST='192.168.1.10',
MASTER_USER='repl_user',
MASTER_PASSWORD='repl_password',
MASTER_LOG_FILE='mysql-bin.000001',
MASTER_LOG_POS=154;

启动复制：

START SLAVE;

检查复制状态：

SHOW SLAVE STATUS\G

验证复制

在主库上创建测试表并插入数据：

CREATE DATABASE IF NOT EXISTS test_replication;
USE test_replication;
CREATE TABLE test_table (
    id INT AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY,
    name VARCHAR(50),
    created_at TIMESTAMP DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP
);

INSERT INTO test_table (name) VALUES ('test1'), ('test2');

在从库上查询验证数据是否同步：

SELECT * FROM test_replication.test_table;

MHA高可用架构

MHA（Master High Availability）是MySQL高可用解决方案，能够在30秒内实现故障切换，提供高可用性。

MHA组件

MHA由两部分组成：

• MHA Manager：管理节点，负责监控和故障切换
• MHA Node：运行在MySQL服务器上的代理，负责复制管理

环境准备

• Manager: 192.168.1.20
• Master: 192.168.1.10
• Slave1: 192.168.1.11
• Slave2: 192.168.1.12

安装MHA

在所有节点安装MHA Node：

yum install perl-DBD-MySQL
wget https://github.com/yoshinorim/mha4mysql-node/releases/download/v0.58/mha4mysql-node-0.58-0.el7.centos.noarch.rpm
rpm -ivh mha4mysql-node-0.58-0.el7.centos.noarch.rpm

在Manager节点安装MHA Manager：

wget https://github.com/yoshinorim/mha4mysql-manager/releases/download/v0.58/mha4mysql-manager-0.58-0.el7.centos.noarch.rpm
rpm -ivh mha4mysql-manager-0.58-0.el7.centos.noarch.rpm

SSH免密配置

在Manager节点配置到所有MySQL节点的SSH免密访问：

ssh-keygen -t rsa
ssh-copy-id -i ~/.ssh/id_rsa.pub root@192.168.1.10
ssh-copy-id -i ~/.ssh/id_rsa.pub root@192.168.1.11
ssh-copy-id -i ~/.ssh/id_rsa.pub root@192.168.1.12

MHA配置文件

创建MHA配置文件/etc/mha/app1.cnf：

[server default]
user=root
password=your_password
repl_user=repl_user
repl_password=repl_password
ssh_user=root
master_binlog_dir=/var/lib/mysql
remote_workdir=/tmp
master_pid_file=/var/lib/mysql/mysql.pid
binlog_dir=/var/lib/mysql
conf_file=/etc/my.cnf
save_binary_logs=1
purge_relay_logs=1
master_ip_failover_script=/usr/local/bin/master_ip_failover
shutdown_script=/usr/local/bin/shutdown_script
report_script=/usr/local/bin/send_report

[server1]
hostname=192.168.1.10
candidate_master=1

[server2]
hostname=192.168.1.11
candidate_master=1

[server3]
hostname=192.168.1.12
no_master=1

启动MHA Manager

检查配置：

masterha_check_repl --conf=/etc/mha/app1.cnf

启动MHA Manager：

nohup masterha_manager --conf=/etc/mha/app1.cnf --daemonize --log=/var/log/mha/a
pp1/manager.log &

检查状态：

masterha_check_status --conf=/etc/mha/app1.cnf

InnoDB Cluster架构

InnoDB Cluster是MySQL官方提供的高可用解决方案，基于Group Replication技术。

环境准备

准备三台服务器：

• Node1: 192.168.1.30
• Node2: 192.168.1.31
• Node3: 192.168.1.32

安装MySQL Shell

MySQL Shell是管理InnoDB Cluster的工具：

yum install mysql-shell

配置MySQL实例

在每个节点上配置my.cnf：

[mysqld]
server-id=30  # Node2为31, Node3为32
gtid_mode=ON
enforce_gtid_consistency=ON
master_info_repository=TABLE
relay_log_info_repository=TABLE
binlog_checksum=NONE
log_slave_updates=ON
log_bin=mysql-bin
binlog_format=ROW
transaction_write_set_extraction=XXHASH64
loose-group_replication_group_name="aaaaaaaa-aaaa-aaaa-aaaa-aaaaaaaaaaaa"
loose-group_replication_start_on_boot=off
loose-group_replication_local_address= "192.168.1.30:33061"  # 其他节点相应修改
loose-group_replication_group_seeds= "192.168.1.30:33061,192.168.1.31:33061,192.168.1.32:33061"
loose-group_replication_bootstrap_group= off

创建管理用户

在每个MySQL实例上创建InnoDB Cluster管理用户：

CREATE USER 'ic_user'@'%' IDENTIFIED BY 'ic_password';
GRANT ALL PRIVILEGES ON *.* TO 'ic_user'@'%' WITH GRANT OPTION;
FLUSH PRIVILEGES;

创建InnoDB Cluster

使用MySQL Shell连接到第一个节点：

mysqlsh root@192.168.1.30:3306

创建集群：

var cluster = dba.createCluster('myCluster');
cluster.addInstance('ic_user@192.168.1.31:3306');
cluster.addInstance('ic_user@192.168.1.32:3306');

检查集群状态：

cluster.status();

应用配置

在应用中配置连接池以支持InnoDB Cluster：

{
   
  "mysql": {
   
    "host": "192.168.1.30,192.168.1.31,192.168.1.32",
    "port": 3306,
    "user": "app_user",
    "password": "app_password",
    "database": "myapp",
    "options": {
   
      "enable_cleartext_plugin": true,
      "allowPublicKeyRetrieval": true
    }
  }
}

集群监控与维护

监控指标

关键监控指标包括：

• 主从延迟
• 连接数
• QPS/TPS
• 磁盘空间
• 内存使用率

常用监控脚本

创建监控脚本monitor_mysql.sh：

!/bin/bash
MYSQL_HOST="192.168.1.10"
MYSQL_USER="monitor"
MYSQL_PASS="monitor_password"

检查主从延迟

SLAVE_STATUS=$(mysql -h$MYSQL_HOST -u$MYSQL_USER -p$MYSQL_PASS -e "SHOW SLAVE STATUS\G" 2>/dev/null)
SECONDS_BEHIND_MASTER=$(echo "$SLAVE_STATUS" | grep "Seconds_Behind_Master" | awk '{print $2}')

if [ "$SECONDS_BEHIND_MASTER" -gt 30 ]; then
    echo "警告：主从延迟超过30秒，当前延迟：$SECONDS_BEHIND_MASTER秒"
fi

检查连接数

CONNECTIONS=$(mysql -h$MYSQL_HOST -u$MYSQL_USER -p$MYSQL_PASS -e "SHOW STATUS LIKE 'Threads_connected';" | tail -1 | awk '{print $2}')
MAX_CONNECTIONS=$(mysql -h$MYSQL_HOST -u$MYSQL_USER -p$MYSQL_PASS -e "SHOW VARIABLES LIKE 'max_connections';" | tail -1 | awk '{print $2}')
USAGE=$(echo "scale=2; $CONNECTIONS * 100 / $MAX_CONNECTIONS" | bc)

if [ $(echo "$USAGE > 80" | bc) -eq 1 ]; then
    echo "警告：连接数使用率过高：$USAGE%"
fi

定期维护任务

创建维护脚本maintenance.sh：

#!/bin/bash
# 数据库优化
mysqlcheck -u$MYSQL_USER -p$MYSQL_PASS --optimize --all-databases

# 清理二进制日志（保留7天）
mysql -u$MYSQL_USER -p$MYSQL_PASS -e "PURGE BINARY LOGS BEFORE DATE_SUB(NOW(), INTERVAL 7 DAY);"

# 更新统计信息
mysql -u$MYSQL_USER -p$MYSQL_PASS -e "ANALYZE TABLE myapp.users, myapp.orders;"

性能优化建议

连接池配置

应用层面的连接池配置：

{
   
  "pool": {
   
    "min": 10,
    "max": 100,
    "acquireTimeoutMillis": 60000,
    "createTimeoutMillis": 30000,
    "idleTimeoutMillis": 60000,
    "createRetryIntervalMillis": 200
  }
}

查询优化

• 使用索引优化查询
• 避免SELECT *
• 合理使用JOIN
• 分页查询优化

参数调优

关键MySQL参数：

innodb_buffer_pool_size = 70% of RAM
innodb_log_file_size = 256M
innodb_flush_log_at_trx_commit = 2
max_connections = 根据业务需求调整
query_cache_size = 256M

故障处理

主库故障处理

1. 检查从库状态
2. 选择最佳从库提升为主库
3. 重新配置其他从库
4. 通知应用层更新连接配置

复制延迟处理

• 优化SQL语句
• 调整复制参数
• 检查网络状况
• 监控系统资源

安全配置

用户权限管理

CREATE USER 'app_user'@'%' IDENTIFIED BY 'strong_password';
GRANT SELECT, INSERT, UPDATE, DELETE ON myapp.* TO 'app_user'@'%';
FLUSH PRIVILEGES;

SSL配置

在my.cnf中启用SSL：

[mysqld]
ssl-ca=/path/to/ca.pem
ssl-cert=/path/to/server-cert.pem
ssl-key=/path/to/server-key.pem

总结

MySQL集群部署是保障业务连续性和数据安全的重要手段。不同的集群方案适用于不同的业务场景：

• 主从复制适用于读多写少的场景
• MHA提供自动故障切换能力
• InnoDB Cluster是现代化的高可用解决方案

在实施过程中，需要充分考虑业务需求、技术复杂度和运维成本，选择最适合的方案。同时，建立完善的监控和维护体系，确保集群的稳定运行。