MySQL高可用集群

一、什么是MySQL高可用

1.1 核心定义

MySQL高可用，本质是通过架构设计和技术手段，最大限度减少数据库服务不可用时间，保障业务连续性和数据可靠性，核心目标是解决"单点故障"问题------即单个MySQL节点宕机、故障时，能快速切换到备用节点，避免业务中断、数据丢失，同时支撑业务高并发访问需求。

简单来说，高可用的核心是"不中断、不丢数"，让数据库服务在故障场景下仍能正常对外提供服务，是生产环境中数据库部署的核心要求。

1.2 核心衡量指标

• RTO（恢复时间目标）：故障发生后，数据库服务恢复正常的最长可接受时间，生产核心场景要求RTO<30s，非核心场景RTO<5min。

• RPO（恢复点目标）：故障发生后，可接受的最大数据丢失量，核心交易场景要求RPO=0（无数据丢失），非核心场景RPO<30s。

1.3 高可用与普通部署的区别

普通单节点部署：结构简单，但存在单点故障，一旦节点宕机，整个数据库服务完全不可用，数据易丢失，仅适用于测试、开发等非生产场景。

高可用集群部署：多节点协同工作，存在主备/主主节点，故障时自动/手动切换，保障服务连续性，数据同步可靠，适用于生产、线上等高并发、高可靠需求场景。

二、MySQL高可用集群搭建

本次搭建以"主主复制 + Keepalived（虚拟IP漂移） + HAProxy（负载均衡）"为核心架构，适配生产级中小规模业务，兼顾高可用和高并发，步骤清晰、可直接落地，环境基于CentOS 7 + MySQL 8.0。

2.1 搭建前准备

2.1.1 服务器环境（4台服务器，最小配置）

• MySQL主节点1（Master1）：IP 192.168.1.10，CPU≥2核，内存≥4G，硬盘≥50G

• MySQL主节点2（Master2）：IP 192.168.1.11，配置与Master1一致（主主复制要求节点配置对等）

• HAProxy节点1：IP 192.168.1.12，CPU≥2核，内存≥2G（负载均衡节点，可部署2台实现HA）

• HAProxy节点2（可选，高可用负载）：IP 192.168.1.13，配置与HAProxy节点1一致

2.1.2 环境初始化（所有节点执行）

1. 关闭防火墙和SELinux（生产可按需开放端口，临时关闭便于搭建）

systemctl stop firewalld

systemctl disable firewalld

setenforce 0

sed -i 's/SELINUX=enforcing/SELINUX=disabled/' /etc/selinux/config

2. 时间同步（避免数据同步因时间差异常）

yum install ntpdate -y

ntpdate ntp.aliyun.com

3. 安装依赖包

yum install -y wget gcc gcc-c++ make openssl-devel pcre-devel

2.1.3 安装MySQL 8.0（Master1、Master2节点）

1. 下载MySQL repo源（注：原下载链接可能存在不支持该文件类型的报错，可更换为国内镜像源或直接通过yum仓库安装）

wget https://dev.mysql.com/get/mysql80-community-release-el7-3.noarch.rpm

rpm -ivh mysql80-community-release-el7-3.noarch.rpm

2. 安装MySQL

yum install -y mysql-community-server

3. 启动MySQL并设置开机自启

systemctl start mysqld

systemctl enable mysqld

4. 查看初始密码（用于首次登录）

grep 'temporary password' /var/log/mysqld.log

5. 登录MySQL并修改密码（密码需符合复杂度：字母+数字+特殊符号）

mysql -u root -p

ALTER USER 'root'@'localhost' IDENTIFIED BY 'MySQL@123456';

grant all privileges on *.* to 'root'@'%' identified by 'MySQL@123456';

flush privileges;

exit;

2.2 搭建主主复制

主主复制是指两个MySQL节点互为主从，彼此同步数据，即Master1的修改同步到Master2，Master2的修改同步到Master1，解决单主复制中主节点故障后需手动切换的痛点，为后续高可用切换奠定基础。

2.2.1 配置Master1（192.168.1.10）

1. 编辑MySQL配置文件

vim /etc/my.cnf

2. 添加以下配置（核心参数，其余保持默认）

mysqld

server-id = 10 # 唯一标识，每个节点必须不同，建议用IP最后一段

log_bin = mysql-bin # 开启binlog日志（数据同步的核心）

binlog_format = ROW # 行级格式，避免主从不一致，生产必用

gtid_mode = ON # 开启GTID，自动定位同步位点，无需手动配置

enforce_gtid_consistency = ON # 强制GTID一致性

log_slave_updates = ON # 允许从库将同步的事务写入自身binlog（主主复制核心）

sync_binlog = 1 # 每提交1个事务，就将binlog刷到磁盘，保障数据不丢失

innodb_flush_log_at_trx_commit = 1 # 事务提交时，将redo log刷到磁盘

3. 重启MySQL生效

systemctl restart mysqld

2.2.2 配置Master2（192.168.1.11）

1. 编辑MySQL配置文件

vim /etc/my.cnf

2. 添加以下配置（server-id与Master1不同，其余参数一致）

mysqld

server-id = 11

log_bin = mysql-bin

binlog_format = ROW

gtid_mode = ON

enforce_gtid_consistency = ON

log_slave_updates = ON

sync_binlog = 1

innodb_flush_log_at_trx_commit = 1

3. 重启MySQL生效

systemctl restart mysqld

2.2.3 建立主主同步关系

步骤1：在Master1上授权Master2同步

mysql -u root -pMySQL@123456

授权同步用户（repl为同步用户名，123456为密码，%表示允许所有IP连接）

grant replication slave on *.* to 'repl'@'%' identified by 'Repl@123456';

flush privileges;

查看Master1状态（记录binlog文件和位置，后续配置Master2用）

show master status;

输出示例（无需复制，实际以自己的为准）：

+------------------+----------+--------------+------------------+-------------------+

| File | Position | Binlog_Do_DB | Binlog_Ignore_DB | Executed_Gtid_Set |

+------------------+----------+--------------+------------------+-------------------+

| mysql-bin.000001 | 156 | | | |

+------------------+----------+--------------+------------------+-------------------+

步骤2：在Master2上配置同步Master1

mysql -u root -pMySQL@123456

停止从库同步（首次配置可忽略）

stop slave;

配置同步Master1（替换Master1的IP、同步用户和密码，无需手动填binlog位置，GTID自动同步）

change master to

master_host='192.168.1.10',

master_user='repl',

master_password='Repl@123456',

master_auto_position=1; # 开启GTID自动定位

启动从库同步

start slave;

查看同步状态（确保Slave_IO_Running和Slave_SQL_Running均为Yes）

show slave status\G;

步骤3：在Master2上授权Master1同步（反向同步）

继续在Master2的MySQL终端执行

grant replication slave on *.* to 'repl'@'%' identified by 'Repl@123456';

flush privileges;

查看Master2状态（记录binlog信息，用于配置Master1同步）

show master status;

步骤4：在Master1上配置同步Master2（反向同步）

mysql -u root -pMySQL@123456

stop slave;

change master to

master_host='192.168.1.11',

master_user='repl',

master_password='Repl@123456',

master_auto_position=1;

start slave;

查看同步状态，确保Slave_IO_Running和Slave_SQL_Running均为Yes

show slave status\G;

验证主主复制

1. 在Master1上创建数据库和表，插入数据：

create database test_ha;

use test_ha;

create table user(id int primary key auto_increment, name varchar(50));

insert into user(name) values('test1');

commit;

2. 在Master2上查询，确认数据同步成功：

use test_ha;

select * from user; # 能查询到Master1插入的数据，说明同步正常

3. 同理，在Master2上插入数据，在Master1上查询，验证反向同步正常，主主复制搭建完成。

2.3 安装配置HAProxy（负载均衡）

HAProxy是一款高性能的TCP/HTTP负载均衡工具，用于将客户端的数据库请求分发到两个MySQL主节点，实现负载分担，同时检测节点状态，故障节点自动剔除，保障请求正常转发。

2.3.1 安装HAProxy（192.168.1.12、192.168.1.13节点）

1. 下载HAProxy（以2.4.24版本为例，注：原下载链接可能存在网页解析失败报错，可更换版本或国内镜像源）

wget https://www.haproxy.org/download/2.4/src/haproxy-2.4.24.tar.gz

2. 解压并编译安装

tar -zxvf haproxy-2.4.24.tar.gz

cd haproxy-2.4.24

make TARGET=linux-glibc

make install

3. 查看版本，确认安装成功

haproxy -v

2.3.2 配置HAProxy（核心配置）

1. 创建配置文件目录和日志目录

mkdir -p /etc/haproxy

mkdir -p /var/log/haproxy

2. 编辑HAProxy配置文件

vim /etc/haproxy/haproxy.cfg

3. 写入以下配置（核心部分，其余可默认）

global

log 127.0.0.1 local0 info # 日志配置

maxconn 10000 # 最大连接数

daemon # 后台运行

defaults

log global

mode tcp # 模式为TCP（MySQL是TCP协议）

option tcplog # 开启TCP日志

option dontlognull

retries 3 # 连接失败重试次数

timeout connect 5000ms # 连接超时时间

timeout client 50000ms # 客户端超时时间

timeout server 50000ms # 服务器超时时间

MySQL负载均衡配置（frontend接收请求，backend分发请求）

frontend mysql_front

bind *:3306 # 监听3306端口（与MySQL端口一致，方便客户端访问）

default_backend mysql_back # 请求转发到mysql_back后端集群

backend mysql_back

balance roundrobin # 负载均衡算法：轮询（均匀分发请求）

option tcp-check # 开启TCP检测（检测MySQL节点是否存活）

tcp-check connect port 3306 # 检测3306端口

tcp-check send "SELECT 1\r\n" # 发送检测指令（MySQL心跳检测）

tcp-check expect string "1" # 期望返回结果，确认节点正常

配置两个MySQL主节点（weight是权重，默认1，可根据节点性能调整）

server mysql1 192.168.1.10:3306 check weight 1

server mysql2 192.168.1.11:3306 check weight 1

HAProxy监控页面（可选，便于查看集群状态）

listen stats

bind *:8888 # 监控页面端口

mode http

stats enable

stats uri /haproxy_stats # 监控页面路径

stats auth admin:admin # 监控页面用户名密码（可自定义）

2.3.3 启动HAProxy并设置开机自启

1. 启动HAProxy

haproxy -f /etc/haproxy/haproxy.cfg

2. 设置开机自启（创建系统服务）

vim /usr/lib/systemd/system/haproxy.service

写入以下内容：

Unit

Description=HAProxy Load Balancer

After=network.target

Service

ExecStart=/usr/local/sbin/haproxy -f /etc/haproxy/haproxy.cfg

ExecReload=/usr/local/sbin/haproxy -f /etc/haproxy/haproxy.cfg -s reload

ExecStop=/usr/local/sbin/haproxy -f /etc/haproxy/haproxy.cfg -s stop

Restart=on-failure

Install

WantedBy=multi-user.target

3. 启用并重启服务

systemctl daemon-reload

systemctl enable haproxy

systemctl restart haproxy

4. 验证HAProxy状态（确保启动成功）

systemctl status haproxy

2.4 安装配置Keepalived（虚拟IP漂移）

Keepalived的核心作用是实现虚拟IP（VIP）的漂移，为HAProxy节点提供高可用------当主HAProxy节点故障时，虚拟IP自动漂移到备用HAProxy节点，客户端无需修改连接地址，即可继续访问数据库服务，避免HAProxy成为单点故障。

2.4.1 安装Keepalived（所有HAProxy节点执行）

yum install -y keepalived

2.4.2 配置主HAProxy节点（192.168.1.12，MASTER角色）

1. 编辑Keepalived配置文件

vim /etc/keepalived/keepalived.conf

2. 写入以下配置（核心参数，替换对应IP）

! Configuration File for keepalived

global_defs {

router_id LVS_MASTER # 路由标识，主备节点需不同

}

检测HAProxy状态（核心：如果HAProxy停止，自动切换VIP）

vrrp_script chk_haproxy {

script "/etc/keepalived/check_haproxy.sh" # 检测脚本路径

interval 2 # 检测间隔（2秒）

weight -20 # 检测失败，权重降低20，触发切换

}

vrrp_instance VI_1 {

state MASTER # 角色：MASTER（主节点）

interface ens33 # 网卡名称（用ip addr查看自己的网卡，如eth0）

virtual_router_id 51 # 虚拟路由ID，主备节点必须一致（0-255）

priority 100 # 优先级，MASTER优先级高于BACKUP（如100>90）

advert_int 1 # 心跳发送间隔（1秒）

authentication {

auth_type PASS # 认证方式

auth_pass 1111 # 认证密码，主备节点必须一致

}

虚拟IP（VIP），客户端通过这个IP访问数据库，可设置多个

virtual_ipaddress {

192.168.1.200/24 # VIP地址，与服务器在同一网段

}

调用HAProxy检测脚本

track_script {

chk_haproxy

}

}

2.4.3 配置备HAProxy节点（192.168.1.13，BACKUP角色）

vim /etc/keepalived/keepalived.conf

配置与主节点基本一致，修改以下3处即可

! Configuration File for keepalived

global_defs {

router_id LVS_BACKUP # 路由标识，与主节点不同

}

vrrp_script chk_haproxy {

script "/etc/keepalived/check_haproxy.sh"

interval 2

weight -20

}

vrrp_instance VI_1 {

state BACKUP # 角色：BACKUP（备节点）

interface ens33 # 与主节点一致的网卡名称

virtual_router_id 51 # 与主节点一致

priority 90 # 优先级，低于主节点（90<100）

advert_int 1

authentication {

auth_type PASS

auth_pass 1111 # 与主节点一致

}

virtual_ipaddress {

192.168.1.200/24 # 与主节点一致的VIP

}

track_script {

chk_haproxy

}

}

2.4.4 创建HAProxy检测脚本（所有HAProxy节点执行）

脚本作用：定期检测HAProxy是否正常运行，若异常则停止Keepalived，触发VIP漂移。

1. 创建脚本文件

vim /etc/keepalived/check_haproxy.sh

2. 写入以下内容（检测HAProxy进程）

#!/bin/bash

检测HAProxy进程是否存在

if [ $(ps -C haproxy --no-header | wc -l) -eq 0 ]; then

若HAProxy未运行，停止Keepalived

systemctl stop keepalived

fi

3. 给脚本添加执行权限

chmod +x /etc/keepalived/check_haproxy.sh

2.4.5 启动Keepalived并设置开机自启

systemctl start keepalived

systemctl enable keepalived

查看Keepalived状态，确保启动成功

systemctl status keepalived

查看VIP是否生效（主节点会显示VIP，备节点不显示）

ip addr

2.5 集群整体测试（验证高可用）

测试1：负载均衡测试

客户端通过VIP（192.168.1.200）连接MySQL，多次插入数据，查看两个MySQL节点的日志，确认请求被HAProxy均匀分发（轮询模式）。

客户端连接MySQL（需安装MySQL客户端）

mysql -u root -pMySQL@123456 -h 192.168.1.200 -P 3306

插入多条数据，分别在Master1和Master2上查看binlog，确认均有请求

show binary logs;

mysqlbinlog 文件名 | grep 'insert into user' # 查看插入记录

测试2：MySQL节点故障测试

停止Master1的MySQL服务，客户端继续通过VIP连接，插入数据，确认数据能正常写入Master2，HAProxy自动剔除故障节点，无服务中断。

停止Master1的MySQL

systemctl stop mysqld

客户端继续插入数据，确认正常

mysql -u root -pMySQL@123456 -h 192.168.1.200 -P 3306

use test_ha;

insert into user(name) values('test_fault');

commit;

启动Master1的MySQL，确认数据自动同步（主主复制生效）

systemctl start mysqld

select * from user; # 能查询到故障期间插入的数据

测试3：HAProxy节点故障测试

停止主HAProxy节点（192.168.1.12）的HAProxy服务，查看VIP是否漂移到备HAProxy节点（192.168.1.13），客户端继续连接VIP，确认服务正常。

停止主HAProxy

systemctl stop haproxy

查看备节点的IP，确认VIP（192.168.1.200）已漂移

ip addr

客户端连接VIP，确认正常访问

mysql -u root -pMySQL@123456 -h 192.168.1.200 -P 3306

三、核心协同机制（必掌握）

3.1 主主复制的协同逻辑

主主复制是整个高可用集群的基础，核心协同逻辑是"双向同步、互为备份"：

1. 两个MySQL节点（Master1、Master2）均开启binlog和GTID，彼此作为对方的从库，同步对方的事务。

2. 当客户端通过HAProxy向其中一个节点写入数据时，该节点将事务写入自身binlog，另一节点通过IO线程读取该binlog，SQL线程重放事务，实现数据同步。

3. 核心优势：无需手动切换主从，任何一个节点故障，另一个节点可直接接管服务，数据无丢失（RPO=0），为后续负载均衡和故障切换提供数据基础。

4. 注意点：需确保两个节点的配置一致（如server-id、binlog格式），避免主键冲突（建议使用自增主键，设置不同的自增步长，如Master1步长2、起始1；Master2步长2、起始2）。

3.2 Keepalived虚拟IP漂移机制

Keepalived基于VRRP（虚拟路由冗余协议）实现VIP漂移，核心协同逻辑是"心跳检测、优先级切换"：

1. 主备HAProxy节点运行Keepalived，主节点（MASTER）优先级高于备节点（BACKUP），主节点定期向备节点发送心跳（advert_int=1秒）。

2. 正常情况下，主节点持有VIP，客户端通过VIP访问HAProxy，再由HAProxy分发请求到MySQL节点。

3. 当主HAProxy节点故障（如HAProxy停止、服务器宕机），备节点无法收到主节点的心跳，触发VRRP选举：备节点检测到主节点故障后，提升自身优先级，接管VIP，实现VIP漂移（漂移时间≤3秒）。

4. 当主节点恢复正常后，由于其优先级高于备节点，会重新接管VIP，备节点释放VIP，恢复备用状态。

5. 核心作用：屏蔽HAProxy的单点故障，客户端无需修改连接地址，即可实现无缝切换，保障访问连续性。

3.3 HAProxy负载均衡协同机制

HAProxy作为请求入口，核心协同逻辑是"请求分发、故障检测、负载分担"，衔接客户端与MySQL节点：

1. 客户端通过VIP连接HAProxy的3306端口（与MySQL端口一致），HAProxy接收请求后，根据负载均衡算法（本次用轮询），将请求分发到两个MySQL主节点。

2. HAProxy通过TCP检测机制（tcp-check），定期向MySQL节点发送"SELECT 1"心跳请求，检测节点是否存活：若节点无响应（如MySQL停止），HAProxy自动将该节点从后端集群中剔除，不再分发请求；若节点恢复，自动重新加入集群。

3. 协同Keepalived：HAProxy的状态由Keepalived检测（通过check_haproxy.sh脚本），若HAProxy故障，Keepalived触发VIP漂移，确保客户端请求始终能到达正常的HAProxy节点。

4. 核心作用：实现请求的负载分担，避免单个MySQL节点压力过大；同时实现MySQL节点的故障自动剔除，提升集群的并发处理能力和可用性。

3.4 三者整体协同流程（完整链路）

客户端 → VIP（Keepalived管理） → HAProxy（负载均衡） → MySQL主主节点（数据同步），完整协同流程如下：

1. 正常状态：Keepalived主节点持有VIP，HAProxy正常运行，客户端通过VIP连接HAProxy，HAProxy将请求轮询分发到Master1和Master2，两个节点双向同步数据，负载均衡且数据一致。

2. MySQL节点故障：若Master1故障，HAProxy检测到节点异常，自动停止向Master1分发请求，所有请求转发到Master2；Master1恢复后，HAProxy重新将其加入集群，主主复制同步缺失数据，恢复负载均衡。

3. HAProxy节点故障：若主HAProxy故障，Keepalived检测到HAProxy停止，触发VIP漂移到备HAProxy；客户端继续通过VIP连接，备HAProxy接管请求分发，服务无中断；主HAProxy恢复后，VIP漂移回主节点，恢复正常架构。

四、实战注意事项

• MySQL配置：必须开启GTID和log_slave_updates，binlog格式设为ROW，避免主从不一致；主主复制需设置不同的server-id，防止冲突。

• HAProxy配置：模式设为TCP（MySQL是TCP协议），开启TCP检测，确保能准确识别MySQL节点状态；负载均衡算法可根据业务调整（如leastconn：最少连接优先）。

• Keepalived配置：主备节点的virtual_router_id和auth_pass必须一致，主节点优先级高于备节点；检测脚本需添加执行权限，确保能正常检测HAProxy状态。

• 下载异常处理：MySQL repo源和HAProxy安装包的原下载链接可能出现"不支持该文件类型""网页解析失败"等报错，可更换对应软件的其他版本，或使用国内镜像源（如阿里云、华为云镜像）下载，避免影响搭建流程。

• 生产优化：MySQL节点建议关闭查询缓存，开启并行复制；HAProxy和Keepalived节点可部署在不同机房，提升集群抗灾能力；定期备份数据，避免极端故障导致数据丢失。

• 故障排查：若集群异常，优先查看HAProxy日志（/var/log/haproxy）、Keepalived日志（/var/log/messages）、MySQL日志（/var/log/mysqld.log），定位故障节点和原因。