MySQL之MHA高可用集群及故障切换

清风撩耳ing2024-07-04 14:10

一、MHA概述

  • 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。
  • MHA的出现就是为了解决mysql单点故障。
  • Mysql故障切换过程中，MHA能做到0-30秒内自动完成故障性切换操作。
  • MHA能在故障切换的过程中最大程度保证数据的一致性，已达到真正意义上的高可用。

使用的是MHA保证主从复制中master的高可用，解决单点故障
使用MMM保证双主双从的高可用

1.1 MHA 的组成

MHA Node（数据节点）

MHA Node 运行在每台 MySQL 服务器上。
Node功能：在发生故障时，尽可能的保存二进制日志，并且实现故障切换（VIP地址飘逸）
MHA Manager（管理节点）

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 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。
Manager功能：做MHA启动、关闭管理和检测MySQL健康状态

1.2 MHA 的特点

  • 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
  • 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
  • 目前MHA支持一主多从架构，最少三台服务，即一主两从

1.3 MHA的工作原理

  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. 应用差异的中继日志（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slave为新的master；
  6. 使其他的slave连接新的master进行复制；

MHA有两个节点，一个是MHA Node数据节点 ，运行在每台MySQL服务器上。

一个是MHA Manager ，它可以定时探测集群中的主服务器。当主服务器出现故障时，它就会挑选最新数据的从服务器成为新的主服务器，然后其它从服务器重新指向新的主服务器做主从复制，并且主服务器会生成新的VIP。然后客户端会通过VIP访问新的主服务器。

1.4 故障切换时MHA会做什么

MHA会多次尝试检测master的存活状态

MHA会多次尝试尽可能地保存master的二进制日志

MHA会根据app１.cnf中的配置部分，进行从服务器切换到主服务器位置

MHA最后会将master的VIP地址切换到从服务器的位置

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的集群的健康

二、搭建MySQL+MHA

2.1 实验思路

①.MHA架构
数据库安装、一主两从、MHA搭建。

②.故障模拟
模拟主数据库失效
备选库成为主库
原故障主库恢复重新加入到MHA成为从库

2.2 实验环境、安装包

MHA manager 节点服务器：CentOS7.4(64 位) manager/192.168.154.14 ，安装MHA node 和 manager 组件

Master 节点服务器：CentOS7.4(64 位) mysql1/192.168.154.10 ，安装mysql5.7、MHA node 组件

Slave1 节点服务器：CentOS7.4(64 位) mysql2/192.168.154.11 ，安装mysql5.7、MHA node 组件

Slave2 节点服务器：CentOS7.4(64 位) mysql3/192.168.154.12 ，安装mysql5.7、MHA node 组件

netstat -lntp | grep 3306

2.3 服务搭建

2.3-1 所有服务器挂壁防火墙和安全增强

systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld
setenforce 0

2.3-2 修改 Master、Slave1、Slave2 节点的主机名

hostnamectl set-hostname Mysql1
hostnamectl set-hostname Mysql2
hostnamectl set-hostname Mysql3

2.3-3 修改三台MySQL服务器主配置文件/etc/my.cnf

master（192.168.154.10）

vim /etc/my.cnf
[mysqld]
server-id = 1
log_bin = master-bin
log-slave-updates = true
 
systemctl restart mysqld

ln -s /usr/local/mysql/bin/mysql /usr/sbin/
ln -s /usr/local/mysql/bin/mysqlbinlog /usr/sbin/

slave1（192.168.154.11），slave2 （192.168.154.12）

vim /etc/my.cnf
server-id = 2  
#server-id = 3  mysql3则为3，三台服务器 server-id 不能一样
log_bin = master-bin
relay-log = relay-log-bin
relay-log-index = slave-relay-bin.index
 
systemctl restart mysqld
ln -s /usr/local/mysql/bin/mysql /usr/sbin/
ln -s /usr/local/mysql/bin/mysqlbinlog /usr/sbin/

2.3-4 配置MySQL一主两从

192.168154.10、192.168154.11、192.168154.12

#所有数据库节点进行 mysql 授权
#192.168154.10、192.168154.11、192.168154.12一主两从都要配
mysql -uroot -p
grant replication slave on *.* to 'myslave'@'192.168.154.%' identified by '123';        #从数据库同步使用
grant all privileges on *.* to 'mha'@'192.168.154.%' identified by 'manager';        #manager 使用

grant all privileges on *.* to 'mha'@'Mysql1' identified by 'manager';                #防止从库通过主机名连接不上主库
grant all privileges on *.* to 'mha'@'Mysql2' identified by 'manager';
grant all privileges on *.* to 'mha'@'Mysql3' identified by 'manager';
flush privileges;

在master节点上查看二进制文件和同步点

show master status;
#每个人的二进制文件名或者偏移量都可能不一样，记住自己的

在slav1，slave2节点上开启同步操作

#192.168.154.11及192.168.154.12
change master to master_host='192.168.154.10',master_user='myslave',master_password='123',master_log_file='master-bin.000001',master_log_pos=1747; 

start slave;

show slave status\G

测试两台从服务器 IO 和 SQL 线程都是 Yes，代表同步正常。
Slave_IO_Running: Yes
Slave_SQL_Running: Yes

slave1、slave2节点设置为只读模式

set global read_only=1;

2.3-5 主从复制验证

在主服务器 Master 主库插入条数据，测试是否同步

两台从服务器都可以看的创建的库及表

2.3-6 安装MHA软件

1、所有服务器上都安装 MHA 依赖的环境，首先安装 epel 源，需要在线源安装

在所有服务器上安装 node 组件

yum install epel-release --nogpgcheck -y

yum install -y perl-DBD-MySQL \
perl-Config-Tiny \
perl-Log-Dispatch \
perl-Parallel-ForkManager \
perl-ExtUtils-CBuilder \
perl-ExtUtils-MakeMaker \
perl-CPAN

1、对于每个操作系统版本不一样，这里 CentOS7.4 必须选择 0.57 版本。

2、在所有服务器上必须先安装 node 组件，最后在 MHA-manager 节点上安装 manager 组件，因为 manager 依赖 node 组件。

cd /opt
tar zxvf mha4mysql-node-0.57.tar.gz
cd mha4mysql-node-0.57
perl Makefile.PL
make && make install

// MHA-manager 节点上安装 manager 组件
cd /opt
tar zxvf mha4mysql-manager-0.57.tar.gz
cd mha4mysql-manager-0.57
perl Makefile.PL
make && make install

manager组件安装后在/usr/local/bin下面会生成几个工具，主要包括以下几个：

  • masterha_check_ssh 检查 MHA 的 SSH 配置状况
  • masterha_check_repl 检查 MySQL复制状况
  • masterha_manger 启动 manager的脚本
  • masterha_check_status 检测当前 MHA运行状态
  • masterha_master_monitor 检测 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

node 组件安装后也会在/usr/local/bin下面会生成几个脚本（这些工具通常由 MHAManager 的脚本触发，无需人为操作）主要如下：

  • 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事件并将其差异的事件应用于其他的 slave
  • 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）

2.3-7 在所有服务器上配置免密认证

1、在manager（192.168154.10）节点上配置所有数据库节点的免密认证
ssh-keygen -t rsa                 #一路按回车键
ssh-copy-id 192.168.154.10
ssh-copy-id 192.168.154.11
ssh-copy-id 192.168.154.12
2、在 mysql1 上配置到数据库节点 mysql2 和 mysql3 的无密码认证
ssh-keygen -t rsa
ssh-copy-id 192.168.154.11
ssh-copy-id 192.168.154.12

3、在 mysql2 上配置到数据库节点 mysql1 和 mysql3 的无密码认证

4、在 mysql3 上配置到数据库节点 mysql1 和 mysql2 的无密码认证

ssh-keygen -t rsa
ssh-copy-id 192.168.154.10
ssh-copy-id 192.168.154.11

2.3-8 在manager上配置MHA

1、 在 manager 节点上复制相关脚本到/usr/local/bin 目录
cp -rp /opt/mha4mysql-manager-0.57/samples/scripts /usr/local/bin
#拷贝后会有四个执行文件
ll /usr/local/bin/scripts/

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

2、复制上述的自动切换时 VIP 管理的脚本到 /usr/local/bin 目录，这里使用master_ip_failover脚本来管理 VIP 和故障切换
cp /usr/local/bin/scripts/master_ip_failover /usr/local/bin
vim /usr/local/bin/master_ip_failover
3、修改内容如下：（删除原有内容，直接复制并修改vip相关参数。可在拷贝前输入 :set paste 解决vim粘贴乱序问题）
#!/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
);
#############################添加内容部分#########################################
my $vip = '192.168.154.200';                                    #指定vip的地址
my $brdc = '192.168.154.255';                                #指定vip的广播地址
my $ifdev = 'ens33';                                        #指定vip绑定的网卡
my $key = '1';                                                #指定vip绑定的虚拟网卡序列号
my $ssh_start_vip = "/sbin/ifconfig ens33:$key $vip";        #代表此变量值为ifconfig ens33:1 192.168.154.200
my $ssh_stop_vip = "/sbin/ifconfig ens33:$key down";        #代表此变量值为ifconfig ens33:1 192.168.154.200 down
my $exit_code = 0;                                            #指定退出状态码为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";
}
4、创建 MHA 软件目录并复制配置文件，使用app1.cnf配置文件来管理 mysql 节点服务器，配置文件一般放在/etc/目录下
mkdir /etc/masterha
cp /opt/mha4mysql-manager-0.57/samples/conf/app1.cnf /etc/masterha

删除原有内容，直接复制并修改节点服务器的IP地址

vim /etc/masterha/app1.cnf        #删除原有内容，直接复制并修改节点服务器的IP地址
[server default]
manager_log=/var/log/masterha/app1/manager.log
manager_workdir=/var/log/masterha/app1
master_binlog_dir=/usr/local/mysql/data
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=123
repl_user=myslave
secondary_check_script=/usr/local/bin/masterha_secondary_check -s 192.168.154.11 -s 192.168.154.12
shutdown_script=""
ssh_user=root
user=mha

[server1]
hostname=192.168.154.10
port=3306

[server2]
candidate_master=1
check_repl_delay=0
hostname=192.168.154.11
port=3306

[server3]
hostname=192.168.154.12
port=3306


第一次配置需要在 Master 节点上手动开启VIP

/sbin/ifconfig ens33:1 192.168.154.200/24
5、在 manager 节点上测试 ssh 无密码认证，如果正常最后会输出 successfully。
masterha_check_ssh -conf=/etc/masterha/app1.cnf
6、在 manager 节点上测试 mysql 主从连接情况，最后出现 MySQL Replication Health is OK 字样说明正常。
masterha_check_repl -conf=/etc/masterha/app1.cnf
7、 manager 节点上启动 MHA
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 &

--remove_dead_master_conf：该参数代表当发生主从切换后，老的主库的 ip 将会从配置文件中移除。
--manger_log：日志存放位置。
--ignore_last_failover：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 Failover， 之所以这样限制是为了避免 ping-pong 效应。该参数代表忽略上次 MHA 触发切换产生的文件，默认情况下，MHA 发生切换后会在 app1.failover.complete 日志文件中记录，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删除该文件，为了方便，这里设置为--ignore_last_failover。
  • 使用&后台运行程序：结果会输出到终端；使用Ctrl+C发送SIGINT信号，程序免疫；关闭session发送SIGHUP信号，程序关闭。
  • 使用nohup运行程序：结果默认会输出到nohup.out；使用Ctrl+C发送SIGINT信号，程序关闭；关闭session发送SIGHUP信号，程序免疫。
  • 使用nohup和&配合来启动程序nohup ./test &：同时免疫SIGINT和SIGHUP信号。

查看 MHA 状态，可以看到当前的 master

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

查看 MHA 日志，也以看到当前的 master 是 192.168.154.10，如下所示。

cat /var/log/masterha/app1/manager.log | grep "current master"

查看 master 的 VIP 地址 192.168.154.200 是否存在，这个 VIP 地址不会因为 manager 节点停止 MHA 服务而消失。

ifconfig

若要关闭 manager 服务，可以使用如下命令。

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

三、故障模拟

在 manager 节点上监控观察日志记录

#192.168.154.14
tail -f /var/log/masterha/app1/manager.log

#关掉192.168.154.10的Mysql服务
systemctl stop mysqld


正常自动切换一次后，MHA 进程会退出。HMA 会自动修改 app1.cnf 文件内容，将宕机的 master 节点删除。

查看slave1是否接管VIP

3.1 故障切换备选主库的算法

  • 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。
  • 数据一致的情况下，按照配置文件顺序，选择备选主库。
  • 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。

四、故障修复

4.1 修复master

systemctl restart mysqld

4.2 修复主从

在现主库服务器 slave1(192.168.154.11) 查看二进制文件和同步点

mysql -u root -p
 
show master status;

4.3 在原主库服务器 master(192.168.154.10)执行同步操作

reset slave;
change master to master_host='192.168.154.11',master_user='myslave',master_password='123',master_log_file='master-bin.000001',master_log_pos=1745;

start slave;
show slave status\G

4.4 在 manager 节点上修改配置文件app1.cnf（再把这个记录添加进去，因为它检测掉失效时候会自动消失）

4.5 在 manager 节点上启动 MHA

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

五、总结

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的各种健康检查
**Node：**再发生故障的时候，会尽可能的保存二进制日志文件，并且实现故障切换（VIP的漂移）

MHA需要配置的文件

**master_ip_failover：**命令工具，定义的是基于VIP漂移的检测和故障转移（VIP从Master---->新的Master）

**app1.conf：**MHA的主要配置文件，主要定义了MHA的工作目录、日志

MySQL的二进制日志位置

使用MHA的登录MySQL的用户、密码使用从服务器

身份同步Master的账号和密码（５个）

故障切换MHA会做哪些动作

  1. MHA会多次尝试连接多测master的存活状态
  2. MAH会多次尝试、尽可能地保存Master的二进制日志文件
  3. MHA会根据配置文件app1.cnf中的配置部分，从服务器-------->主服务器的位置
  4. MHA最后会将Master的VIP地址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的群集的健康性

MHA故障问题

  1. 软连接问题
  2. 免交互登录
  3. 五个用户授权(其中3个账号是测试环境需要做的)
  4. 初次运行MHA功能时需要临时添加VIP地址
  5. 配置文件-----需要校验
  6. 先安装node节点,再安装主节点
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