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MySQL数据库之MHA高可用及故障切换

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导读：本篇文章讲解 MySQL数据库之MHA高可用及故障切换，希望对大家有帮助，欢迎收藏，转发！站点地址：www.bmabk.com

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引言

MySQL 服务器中，单台服务器无法承载服务量就配置多台MySQL服务器，多台 MySQL 服务器或者MySQL 服务器无冗余的情况下，配置主从复制。 MySQL服务器的读和写的压力不均衡可使用 MySQL 的读写分离，MySQL的读写分离中 Msater 存在单点故障，就得用到 MHA。

一、MHA概述

  • MHA由两部分组成管理节点（MHA manager）和数据节点（MHA Node）两部分组成
  • MHA manager 可以单独部署在一台服务器上，可以部署在一台slave上面

1、什么是 MHA？

  • 1.MHA（MasterHigh Availability）是一套优秀的MySQL高可用环境下故障切换和主从复制的软件。
  • 2.MHA 的出现就是解决MySQL 单点故障的问题。
  • 3.MySQL故障切换过程中，MHA能做到0-30秒内自动完成故障切换操作。
  • 4MHA能在故障切换的过程中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、MHA 的组成

2.1 MHA Node（数据节点）

  • MHA Node 运行在每台 MySQL 服务器上。

2.2 MHA Manager（管理节点）

  • 1.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。
  • 2.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。
  • 3.整个故障转移过程对应用程序完全透明。

3、MHA 的特点

  • 1.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不丢失,但这并不总是可行，例如如果主服务器硬件故障或者无法通过ssh访问，MHA则无法保存二进制日志，只能进行故障转移而丢失了最新的数据
  • 2.使用半同步复制，可以大大降低数据丢失的风险，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,有时候可故意设置从节点慢于主节点，当发生意外删除数据库倒是数据丢失时可从从节点二进制日志中恢复。
  • 3.目前MHA支持一主多从架构，最少三台服务，即一主两从

MHA :为了解决的是故障切换、数据尽可能的保存，以及所有节点日志的一致性

4、MHA工作原理

MHA Manger管理多组主从复制。

MHA工作原理总结如下:

-1.从宕机崩溃的master保存二进制日志事件（binlog events) ;

  • 2.识别含有最新的更新slave日志
  • 3.应用差异的中继旦志(relay log到其他的slave
  • 4.应用从master保存的二进制日志事件
  • 5.提升一个salve为新的master
  • 6.使其他的slave连接行的master进行复制。

二、搭建 MySQL MHA实验

实验思路

MHA架构

  • 数据库安装

  • 一主两从

  • MHA搭建
    故障模拟

  • 主库失效

  • 备选主库成为主库

  • 原故障主库恢复重新加入到MHA成为从库

1.实验环境

四台虚拟机以及改名

MySQL服务器
master 192.168.28.10 安装 node 组件
slave1 192.168.28.100 安装 node 组件
slave2 192.168.28.200 安装 node 组件

MHA-manager 
192.168.28.250  管理节点，安装 manager 组件与node组件

关闭防火墙

systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld
setenforce 0

2.mysql服务器配置

2.1 配置主从复制

主从复制配置
utf8均注释，注意添加log-bin=master-bin
在这里插入图片描述

2.2 配置软链接

在三台mysql服务器上做

[root@master ~]# ln -s /usr/local/mysql/bin/mysql /usr/sbin
[root@master ~]# ln -s /usr/local/mysql/bin/mysqlbinlog /usr/sbin

2.3 所有数据库给用户提权

mysql> grant replication slave on *.* to 'myslave'@'192.168.28.%' identified by '123123'; #从库同步使用
Query OK, 0 rows affected, 1 warning (0.00 sec)

mysql> grant all privileges on *.* to 'mha'@'192.168.28.%' identified by 'manaager'; #manager节点使用
Query OK, 0 rows affected, 1 warning (0.00 sec)
#下面三条授权理论上不用添加，但是实验环境通过MHA检查MySQL主从报错，报两个从库通过主机名连接不上主库，所以所有数据库都需要添加以下授权通过mha检查的时候，是通过主机名的形式进行监控，这种情况会容易报错
mysql> grant all privileges on *.* to 'mha'@'master' identified by 'manager'; 
Query OK, 0 rows affected, 1 warning (0.00 sec)

mysql> grant all privileges on *.* to 'mha'@'slave1' identified by 'manager'; 
Query OK, 0 rows affected, 1 warning (0.00 sec)

mysql> grant all privileges on *.* to 'mha'@'slave2' identified by 'manager'; 
Query OK, 0 rows affected, 1 warning (0.01 sec)
mysql> flush privileges; #刷新权限表，使其立即生效
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

2.4 所有从库开启只读功能

mysql> set global read_only=1;   #对超级管理员不生效
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

mysql> flush privileges;   #刷新权限表，立即生效
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

在这里插入图片描述

3.配置MHA

3.1 安装MHA依赖环境

在所有服务器上安装MHA依赖环境，首先安装epel源，只有安装了源 perl才会有

[root@master opt]# yum install epel-release --nogpgcheck -y #安装epel源，并且不进行gph检查
[root@master opt]# yum install -y perl-DBD-MySQL #perl针对于mysql数据库
> perl-Config-Tiny \   #从配置文件中提拿其中的值
> perl-Log-Dispatch \   #log-日志
> perl-Parallel-ForkManager \     #多线程管理
> perl-ExtUtils-CBuilder \       ##扩展工具CBuilder  MakeMaker
> perl-ExtUtils-MakeMaker \ 
> perl-CPAN        #cpan perl中的数据库

在这里插入图片描述

3.2 所有服务器同步时间

[root@master opt]# ntpdate ntp.aliyun.com #同步阿里云时间服务器
27 Sep 19:05:37 ntpdate[20512]: adjust time server 203.107.6.88 offset -0.024858 sec

3.3 所有服务器安装node组件

[root@master opt]# tar xf mha4mysql-node-0.57.tar.gz -C /root  #解压还原到/root下
[root@master opt]# cd /root/mha4mysql-node-0.57/ #切换到node目录下
[root@master mha4mysql-node-0.57]# perl Makefile.PL && make && make install #安装node组件

在这里插入图片描述

node 安装后也会在/usr/local/bin目录下生成几个脚本，需要进行检查，主要包括以下
save_binary_logs			#保存和复制master的二进制日志
apply_diff_relay_logs 		#识别差异的中继日志时间，并将其差异的事件应用于其他的slave
filter_mysqlbinlog			#去除不必要的ROLLBACK回滚事件（MHA 已不适用这个工具）
purge_relay_logs			#清除中继日志（不会阻塞 SQL线程）

3.4 MHA节点安装manager组件

必须先安装node才能安装manager组件

[root@manager opt]# tar xf mha4mysql-manager-0.57.tar.gz -C /root #解压还原
[root@manager opt]# cd /root/mha4mysql-manager-0.57/
[root@manager mha4mysql-manager-0.57]# perl Makefile.PL 
*** Module::AutoInstall version 1.06
*** Checking for Perl dependencies...
[Core Features]
- DBI                   ...loaded. (1.627)
- DBD::mysql            ...loaded. (4.023)
- Time::HiRes           ...loaded. (1.9725)
- Config::Tiny          ...loaded. (2.14)
- Log::Dispatch         ...loaded. (2.41)
- Parallel::ForkManager ...loaded. (1.18)
- MHA::NodeConst        ...loaded. (0.57)
*** Module::AutoInstall configuration finished.
Checking if your kit is complete...
Looks good
Writing Makefile for mha4mysql::manager
[root@manager mha4mysql-manager-0.57]# make && make install #安装manager组件

在这里插入图片描述

manager 安装后在/usr/local/bin目录下会生成几个工具，主要包括以下：
	
masterha-check_ssh  		检查MHA的SSH配置状况（免交互）
masterha_check_repl  		检查MySQL复制状况
masterha_manager 			启动manager的脚本
masterha_check_status 		检查当前MHA运行状态
masterha_master_monitor 	检查master是否宕机
masterha_master_switch 		控制故障转移(自动或者手动）
masterha_conf_host 			添加或删除配置的server信息
masterha_stop  				关闭manager

3.5 使用脚本管理VIP

[root@manager mha4mysql-manager-0.57]# cp -ra /root/mha4mysql-manager-0.57/samples/scripts/ /usr/local/bin
[root@manager mha4mysql-manager-0.57]# cp /usr/local/bin/scripts/master_ip_failover /usr/local/bin
[root@manager mha4mysql-manager-0.57]# vim /usr/local/bin/scripts/master_ip_failover

修改master_ip_failover内容
在这里插入图片描述

#!/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 = '192.168.28.150';		#浮动IP
my $brdc = '192.168.28.255';	#广播地址
my $ifdev = 'ens33';		#使用的网卡为ens33
my $key = '1';			#国际序列号
my $ssh_start_vip = "/sbin/ifconfig ens33:$key $vip";							#使用ifoconfig命令将其启动，同时设置浮动地址
my $ssh_stop_vip = "/sbin/ifconfig ens33:$key down";							#可以使用ifconfig命令将其down掉（关闭）
my $exit_code = 0;			#正常退出（返回状态码）
#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";
}

3.6 创建MHA软件目录并拷贝配置文件

[root@manager mha4mysql-manager-0.57]# mkdir /etc/masterha #创建软件目录
[root@manager mha4mysql-manager-0.57]# cp /root/mha4mysql-manager-0.57/samples/conf/app1.cnf /etc/masterha/ #拷贝配置文件
[root@manager mha4mysql-manager-0.57]# vim /etc/masterha/app1.cnf #修改为以下配置
[server default]
manager_log=/var/log/masterha/app1/manager.log
manager_workdir=/var/log/masterha/app1
master_binlog_dir=/home/mysql
master_ip_failover_script=/usr/local/bin/master_ip_failover
master_ip_online_change_script=/usr/local/bin/master_ip_online_change
password=manager
ping_interval=1
remote_workdir=/tmp
repl_password=123456
repl_user=myslave
secondary_check_script=/usr/local/bin/masterha_secondary_check -s 192.168.28.100 -s 192.168.28.200
shutdown_script=""
ssh_user=root
user=mha

[server1]
hostname=192.168.28.10
port=3306
[server2]
candidate_master=1
hostname=192.168.28.100
check_repl_delay=0
port=3306

[server3]
hostname=192.168.28.200
port=3306


配置文件解析
#manager工作目录
manager_log=/var/log/masterha/app1/manager.log

#manager日志
manager_workdir=/var/log/masterha/app1

#master保存binlog的位置，这里的路径要于master里配置的binlog
master_binlog_dir=/usr/loccal/mysql/data ⭐

#设置自动failover时候切换脚本，也就是上一个配置的脚本
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

#此处密码为之前创建监控用户的密码
password=manager

#设置监控用户
user=mha

#设置监控主库，发送ping包的事件间隔，默认为3秒，尝试三次没有回应的时候自动进性failover
ping_interval=1

#设置远端的MySQL在发生切换时binlog的保存位置
remote_workdir=/tmp

#设置复制用户的密码
repl_password=123456

#设置复制用户的账户
repl_user=myslave

#设置发生切换后发送的报警的脚本
report_script=/usr/local/send_report

#设置检查从服务器的脚本
secondary_check_script=/usr/local/bin/masterha_secondary_check -s 192.168.28.100 -s 192.168.28.200

#设置故障发生后关闭故障主机脚本
shutdown_script=""

#设置ssh的登录用户名
ssh_user=root

[server2]
#设置候选master，如果设置了此参数，发送主从切换后，会将此库提升为主库
candidate_master=1
#关闭复制的检查，默认情况下如果一个slave落后master 100M的relay logs（中继日志）的话，MHA将不会选择该slave作为新的master，设置为0的话会忽略此规则
check_repl_delay=0

hostname=192.168.28.200
port=3306

在Master服务器上手动开启vip

ifconfig ens33:1 192.168.28.150/24
ifconfig

在这里插入图片描述

4.在所有服务器上设置ssh免密登录

ssh-keygen -t rsa
ssh-copy-id 192.168.28.10
ssh-copy-id 192.168.28.100
ssh-copy-id 192.168.28.200
ssh-copy-id 192.168.28.250

在 manager 节点上配置到所有数据库节点的无密码认证
在 master 上配置到数据库节点 slave1 和 slave2 的无密码认证
在 slave1 上配置到数据库节点 master 和 slave2 的无密码认证
在 slave2 上配置到数据库节点 master 和 slave1 的无密码认证
在这里插入图片描述

5.测试无密码认证

[root@manager bin]# masterha_check_ssh -conf=/etc/masterha/app1.cnf

在这里插入图片描述

6.测试主从复制

[root@manager mha4mysql-manager-0.57]# masterha_check_repl -conf=/etc/masterha/app1.cnf

在这里插入图片描述

需注意：第一次配置需要在master节点上手动开启虚拟IP

[root@master mha4mysql-node-0.57]# /sbin/ifconfig ens33:1 192.168.28.150

7.测试

7.1 后台启动MHA

[root@manager mha4mysql-manager-0.57]# 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 &
[3] 80466
[2]   退出 1                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
[root@manager mha4mysql-manager-0.57]# jobs
[3]+  退出 1                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



ohup 	//选项 

masterha_manager 	//开启

--conf=/etc/masterha/app1.cnf  //指定配置文件

--remove_dead_master_conf //当master服务器失效时，发生主从切换后，会把旧的master的ip从主配置文件删

--ignore_last_failover//忽略故障转移，忽略掉总是宕机不够可靠的服务器
在缺省情况下，如果MHA检测到连续发生宕机，且两次宕机间隔不足8小时的话，则不会进行Failove之所以这样限制是为了避免ping-pong效应。该参数代表忽略桑次MHA出发切换产生的文件，默认情况 MHA发生切换后会在日志记录下，也就是上面设置的日志app1.failover.complete文件，
下次再次切换的时候如果发现该目录下存在该文件将不允许触发切换，除非在第一次切换后收到删除该文件:为了方便，这里设为为--ianore_last_failover
< /dev/null> //生成的所有信息会导到nul1下或者/var/log/masterha/app1/manager.log日志文件中
2>&1&  //把2错误性的输山从定向为标准性输山，"&"开启后台运行

7.2 查看到当前的master节点

[root@manager masterha]# masterha_check_status --conf=/etc/masterha/app1.cnf
app1 (pid:84417) is running(0:PING_OK), master:192.168.28.10

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
如果要关闭 manager 服务

masterha_stop --conf=/etc/masterha/app1.cnf
或者可以直接采用 kill 进程 ID 的方式关闭

7.3 模拟故障查看master变化

在 manager 节点上监控观察日志记录

[root@manager masterha]# tail -f /var/log/masterha/app1/manager.log

在这里插入图片描述

在master节点上停止mysql服务
正常自动切换一次后，MHA进程会退出。MHA会自动修改app1.cnf文件内容，将宕机的mysql1节点删除

查看MySQL的VIP地址 192.168.28.150是否存在，这个VIP地址不会因为manager节点停止MHA服务而消失
在这里插入图片描述
查看 slave1 是否接管 VIP
在这里插入图片描述
查看manager节点动态日志

[root@manager masterha]# cat /var/log/masterha/app1/manager.log

在这里插入图片描述

[root@manager masterha]# masterha_check_status --conf=/etc/masterha/app1.cnf
app1 monitoring program is now on initialization phase(10:INITIALIZING_MONITOR). Wait for a while and try checking again.
[root@manager masterha]# masterha_check_status --conf=/etc/masterha/app1.cnf
app1 (pid:88791) is running(0:PING_OK), master:192.168.28.100

7.4 查看主从复制

在这里插入图片描述
故障切换备选主库的算法

  • ① 一般判断从库的是从（position/GTID）判断优劣，数据有差异，最接近于master的slave，成为备选主。

  • ② 数据一致的情况下，按照配置文件顺序，选择备选主库。

  • ③ 设定有权重（candidate_master=1），按照权重强制指定备选主。

默认情况下如果一个slave落后master 100M的relay logs的话，即使有权重，也会失效。
如果check_repl_delay=0的话，即使落后很多日志，也强制选择其为备选主。

7.5 修复原master

7.5.1 启动master(28.10)数据库

在这里插入图片描述

7.5.2 将原master改为slave，加入主从

修复主从
在现主库服务器 Slave1(192.168.28.100) 查看二进制文件和同步点
在这里插入图片描述
在原主库服务器 master(192.168.28.10)执行同步操作
在这里插入图片描述

7.5.3 在 manager 节点上修改mha主配置文件

执行一次漂移主master就会删除需要手动添加
在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

[root@manager masterha]# vim /etc/masterha/app1.cnf

在这里插入图片描述

7.5.4 重新测试主从复制

在 manager 节点上启动 MHA

masterha_stop --conf=/etc/masterha/app1.cnf  #关闭manager服务

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 &

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

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

总结

MHA目前在MySQL高可用方面是一个相对成熟的解决方案，在进行故障切换的过程中，MHA能最大程度上保证数据库的一致性，以达到真正意义上的高可用

1、mha

作用：mysql的高可用+故障切换

核心部分：
MHA组件:

  • manager:主要功能：做MHA的启动、关闭管理和检测mysql各种健康状态
  • node:在发生故障时，尽可能地保存二进制日志，并且实现故障切换（VIP地址漂移）

MHA需要配置的文件：

  • master ip failover:命令工具，定义的是基于VIP的检测和故障转移（VIP从master—>到新的master）
  • app1.cnf：mha的主要配置文件，主要定义了mba的工作目录、日志
    mysql二进制日志位置
    使用mha的登录mysql的用户、密码使用从服务器
    身份同步master的账号、密码（5个）

故障切换mba会做那些动作？

  • 1.mha会多次尝试检测master的存活状态
  • 2.mha会多次尝试尽可能的保存master的二进制日志
  • 3.mha会根据app1.cnf中的配置部分，进行从服务器—》主服务器
  • 4.mha最后会将master的VIP作为切换到从服务器的位置
  • 5.mha在选择完新的master之后，会在其余的slave上执行change master操作，指向新的master,来保证mysql的集群健康性

2、mha的故障问题

  • 1.软链接必须得做
  • 2.免交互登录
  • 3.5个账号授权（其中3个账号是测试环境需要做的）
  • 4.初次运行mha的功能时，需要临时添加虚拟IP
  • 5.配置文件需要校验（master ip_failover 1个故障切换的脚本，app1.cnf mha的主配置文件）

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