MySQL高可用架構之MHA架構全解
MHA（Master HA）是一款開源的 MySQL 的高可用程序，它為 MySQL 主從復制架構提供瞭 automating master failover 功能。MHA 在監控到 master 節點故障時，會提升其中擁有最新數據的 slave 節點成為新的master 節點，在此期間，MHA 會通過於其它從節點獲取額外信息來避免一致性方面的問題。MHA 還提供瞭 master 節點的在線切換功能，即按需切換 master/slave 節點。
MHA 是由日本人 yoshinorim（原就職於DeNA現就職於FaceBook）開發的比較成熟的 MySQL 高可用方案。MHA 能夠在30秒內實現故障切換，並能在故障切換中，最大可能的保證數據一致性。目前淘寶也正在開發相似產品 TMHA， 目前已支持一主一從。
一、介紹
MHA（Master High Availability）目前在MySQL高可用方面是一個相對成熟的解決方案，它由日本DeNA公司youshimaton（現就職於Facebook公司）開發，是一套優秀的作為MySQL高可用性環境下故障切換和主從提升的高可用軟件。在MySQL故障切換過程中，MHA能做到在0~30秒之內自動完成數據庫的故障切換操作，並且在進行故障切換的過程中，MHA能在最大程度上保證數據的一致性，以達到真正意義上的高可用。
二、組成
兩部分組成：MHA Manager（管理節點）和MHA Node（數據節點）。
當master出現故障時，它可以自動將最新數據的slave提升為新的master，然後將所有其他的slave重新指向新的master。整個故障轉移過程對應用程序完全透明。
三、工作過程
在MHA自動故障切換過程中，MHA試圖從宕機的主服務器上保存二進制日志，最大程度的保證數據的不丟失，但這並不總是可行的。例如，如果主服務器硬件故障或無法通過ssh訪問，MHA沒法保存二進制日志，隻進行故障轉移而丟失瞭最新的數據。使用MySQL 5.5的半同步復制，可以大大降低數據丟失的風險。MHA可以與半同步復制結合起來。如果隻有一個slave已經收到瞭最新的二進制日志，MHA可以將最新的二進制日志應用於其他所有的slave服務器上，因此可以保證所有節點的數據一致性。
四、架構
搭建MHA,要求一個復制集群中必須最少有三臺數據庫服務器，一主二從，即一臺充當master，一臺充當備用master，另外一臺充當從庫。
（1）從宕機崩潰的master保存二進制日志事件（binlog events）;
（2）識別含有最新更新的slave；
（3）應用差異的中繼日志（relay log）到其他的slave；
（4）應用從master保存的二進制日志事件（binlog events）；
（5）提升一個slave為新的master；
（6）使其他的slave連接新的master進行復制；
Manager工具包主要功能
masterha_check_ssh 檢查MHA的SSH配置狀況 masterha_check_repl 檢查MySQL復制狀況 masterha_manger 啟動MHA masterha_check_status 檢測當前MHA運行狀態 masterha_master_monitor 檢測master是否宕機 masterha_master_switch 控制故障轉移（自動或者手動） masterha_conf_host 添加或刪除配置的server信息
Node工具包功能
save_binary_logs 保存和復制master的二進制日志 apply_diff_relay_logs 識別差異的中繼日志事件並將其差異的事件應用於其他的slave filter_mysqlbinlog 去除不必要的ROLLBACK事件（MHA已不再使用這個工具） purge_relay_logs 清除中繼日志（不會阻塞SQL線程）
五、實例展示
部署MHA準備工作：
角色 ip地址 主機名 server_id 類型 Monitor host 192.168.0.20 server01 - 監控復制組 Master 192.168.0.50 server02 1 寫入 Candicate master 192.168.0.60 server03 2 讀 Slave 192.168.0.70 server04 3 讀
master對外提供寫服務，備選master（實際的slave，主機名server03）提供讀服務，slave也提供相關的讀服務，一旦master宕機，將會把備選master提升為新的master，slave指向新的master
## 1.關閉防火墻 systemctl stop firewalld systemctl disable firewalld setenforce 0 ## 2.設置主機名 hostnamectl set-hostname Mysql1 hostnamectl set-hostname Mysql2 hostnamectl set-hostname Mysql3 ## 3.節點設置：Master、slave1、slave2配置文件/etc/my.cnf ## a、Master 節點## vim /etc/my.cnf [mysqld] server-id = 1 log_bin = master-bin log-slave-updates = true systemctl restart mysqld ##Slave1、Slave2 節點## vim /etc/my.cnf server-id = 2 #三臺服務器的 server-id 不能一樣 log_bin = master-bin relay-log = relay-log-bin relay-log-index = slave-relay-bin.index systemctl restart mysqld ## 4.創建軟鏈接 ln -s /usr/local/mysql/bin/mysql /usr/sbin/ ln -s /usr/local/mysql/bin/mysqlbinlog /usr/sbin/ ## 5.一主兩從：所有節點進行mysql授權 mysql -uroot -p grant replication slave on *.* to 'myslave'@'192.168.80.%' identified by '123'; #從數據庫同步使用 grant all privileges on *.* to 'mha'@'192.168.80.%' identified by 'manager'; #manager 使用 grant all privileges on *.* to 'mha'@'Mysql1' identified by 'manager'; #防止從庫通過主機名連接不上主庫 grant all privileges on *.* to 'mha'@'Mysql2' identified by 'manager'; grant all privileges on *.* to 'mha'@'Mysql3' identified by 'manager';
## 主master上可看到二進制文件，同步點 show master status; +-------------------+----------+--------------+------------------+-------------------+ | File | Position | Binlog_Do_DB | Binlog_Ignore_DB | Executed_Gtid_Set | +-------------------+----------+--------------+------------------+-------------------+ | master-bin.000002 | 1745 | | | | +-------------------+----------+--------------+------------------+-------------------+
## slave1、slave2節點數據同步結果 show slave status\G //確保 IO 和 SQL 線程都是 Yes，代表同步正常。 Slave_IO_Running: Yes Slave_SQL_Running: Yes
# slave1、slave2設置為隻讀模式 set global read_only=1;
# 創建數據庫測試 ##在 Master 主庫插入條數據，測試是否同步## create database test_db; use test_db; create table test(id int); insert into test(id) values (1);
# 從數據庫查看 select * from test_db.test; +------+ | id | +------+ | 1 | +------+
安裝 MHA 軟件
（1）所有服務器上都安裝 MHA 依賴的環境，首先安裝 epel 源
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
（2）安裝 MHA 軟件包，先在所有服務器上必須先安裝 node 組件
對於每個操作系統版本不一樣，這裡 CentOS7.4 必須選擇 0.57 版本。
在所有服務器上必須先安裝 node 組件，最後在 MHA-manager 節點上安裝 manager 組件，因為 manager 依賴 node 組件。
cd /opt tar zxvf mha4mysql-node-0.57.tar.gz cd mha4mysql-node-0.57 perl Makefile.PL make && make install
（3）在 MHA manager 節點上安裝 manager 組件
cd /opt tar zxvf mha4mysql-manager-0.57.tar.gz cd mha4mysql-manager-0.57 perl Makefile.PL make && make install
7．在所有服務器上配置無密碼認證
（1）在 manager 節點上配置到所有數據庫節點的無密碼認證
----------------------------------------------------------------------------------------- #manager 組件安裝後在/usr/local/bin 下面會生成幾個工具，主要包括以下幾個： masterha_check_ssh 檢查 MHA 的 SSH 配置狀況 masterha_check_repl 檢查 MySQL 復制狀況 masterha_manger 啟動 manager的腳本 masterha_check_status 檢測當前 MHA 運行狀態 masterha_master_monitor 檢測 master 是否宕機 masterha_master_switch 控制故障轉移（自動或者手動） masterha_conf_host 添加或刪除配置的 server 信息 masterha_stop 關閉manager #node 組件安裝後也會在/usr/local/bin 下面會生成幾個腳本（這些工具通常由 MHAManager 的腳本觸發，無需人為操作）主要如下： save_binary_logs 保存和復制 master 的二進制日志 apply_diff_relay_logs 識別差異的中繼日志事件並將其差異的事件應用於其他的 slave filter_mysqlbinlog 去除不必要的 ROLLBACK 事件（MHA 已不再使用這個工具） purge_relay_logs 清除中繼日志（不會阻塞 SQL 線程）
（2）在 mysql1 上配置到數據庫節點 mysql2 和 mysql3 的無密碼認證
ssh-keygen -t rsa #一路按回車鍵 ssh-copy-id 192.168.80.10 ssh-copy-id 192.168.80.20 ssh-copy-id 192.168.80.30
（3）在 mysql2 上配置到數據庫節點 mysql1 和 mysql3 的無密碼認證
ssh-keygen -t rsa ssh-copy-id 192.168.80.20 ssh-copy-id 192.168.80.30
（4）在 mysql3 上配置到數據庫節點 mysql1 和 mysql2 的無密碼認證
ssh-keygen -t rsa ssh-copy-id 192.168.80.10 ssh-copy-id 192.168.80.30
8．在 manager 節點上配置 MHA
（1）在 manager 節點上復制相關腳本到/usr/local/bin 目錄
cp -rp /opt/mha4mysql-manager-0.57/samples/scripts /usr/local/bin //拷貝後會有四個執行文件 ll /usr/local/bin/scripts/ ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- master_ip_failover #自動切換時 VIP 管理的腳本 master_ip_online_change #在線切換時 vip 的管理 power_manager #故障發生後關閉主機的腳本 send_report #因故障切換後發送報警的腳本
（2）復制上述的自動切換時 VIP 管理的腳本到 /usr/local/bin 目錄，這裡使用master_ip_failover腳本來管理 VIP 和故障切換
cp /usr/local/bin/scripts/master_ip_failover /usr/local/bin
（3）修改內容如下：（刪除原有內容，直接復制並修改vip相關參數）
vim /usr/local/bin/master_ip_failover
#!/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
);
#############################添加內容部分#########################################
my $vip = '192.168.80.200'; #指定vip的地址
my $brdc = '192.168.80.255'; #指定vip的廣播地址
my $ifdev = 'ens33'; #指定vip綁定的網卡
my $key = '1'; #指定vip綁定的虛擬網卡序列號
my $ssh_start_vip = "/sbin/ifconfig ens33:$key $vip"; #代表此變量值為ifconfig ens33:1 192.168.80.200
my $ssh_stop_vip = "/sbin/ifconfig ens33:$key down"; #代表此變量值為ifconfig ens33:1 192.168.80.200 down
my $exit_code = 0; #指定退出狀態碼為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）創建 MHA 軟件目錄並拷貝配置文件，這裡使用app1.cnf配置文件來管理 mysql 節點服務器
mkdir /etc/masterha cp /opt/mha4mysql-manager-0.57/samples/conf/app1.cnf /etc/masterha vim /etc/masterha/app1.cnf #刪除原有內容，直接復制並修改節點服務器的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 192.168.80.20 -s 192.168.80.30 shutdown_script="" ssh_user=root user=mha [server1] hostname=192.168.80.10 port=3306 [server2] candidate_master=1 check_repl_delay=0 hostname=192.168.80.20 port=3306 [server3] hostname=192.168.80.30 port=3306
說明：
[server default] manager_log=/var/log/masterha/app1/manager.log #manager日志 manager_workdir=/var/log/masterha/app1.log #manager工作目錄 master_binlog_dir=/usr/local/mysql/data/ #master保存binlog的位置，這裡的路徑要與master裡配置的binlog的路徑一致，以便MHA能找到 master_ip_failover_script=/usr/local/bin/master_ip_failover #設置自動failover時候的切換腳本，也就是上面的那個腳本 master_ip_online_change_script=/usr/local/bin/master_ip_online_change #設置手動切換時候的切換腳本 password=manager #設置mysql中root用戶的密碼，這個密碼是前文中創建監控用戶的那個密碼 ping_interval=1 #設置監控主庫，發送ping包的時間間隔，默認是3秒，嘗試三次沒有回應的時候自動進行failover remote_workdir=/tmp #設置遠端mysql在發生切換時binlog的保存位置 repl_password=123 #設置復制用戶的密碼 repl_user=myslave #設置復制用戶的用戶 report_script=/usr/local/send_report #設置發生切換後發送的報警的腳本 secondary_check_script=/usr/local/bin/masterha_secondary_check -s 192.168.80.20 -s 192.168.80.30 #指定檢查的從服務器IP地址 shutdown_script="" #設置故障發生後關閉故障主機腳本（該腳本的主要作用是關閉主機防止發生腦裂,這裡沒有使用） ssh_user=root #設置ssh的登錄用戶名 user=mha #設置監控用戶root [server1] hostname=192.168.80.10 port=3306 [server2] hostname=192.168.80.20 port=3306 candidate_master=1 #設置為候選master，設置該參數以後，發生主從切換以後將會將此從庫提升為主庫，即使這個從庫不是集群中最新的slave check_repl_delay=0 #默認情況下如果一個slave落後master 超過100M的relay logs的話，MHA將不會選擇該slave作為一個新的master， 因為對於這個slave的恢復需要花費很長時間；通過設置check_repl_delay=0，MHA觸發切換在選擇一個新的master的 時候將會忽略復制延時，這個參數對於設置瞭candidate_master=1的主機非常有用，因為這個候選主在切換的過程中一定是新的master [server3] hostname=192.168.80.30 port=3306
開啟master的虛擬IP
/sbin/ifconfig ens33:1 192.168.80.200/24
10.在 manager 節點上測試 ssh 無密碼認證
masterha_check_ssh -conf=/etc/masterha/app1.cnf Tue Nov 26 23:09:45 2020 - [warning] Global configuration file /etc/masterha_default.cnf not found. Skipping. Tue Nov 26 23:09:45 2020 - [info] Reading application default configuration from /etc/masterha/app1.cnf.. Tue Nov 26 23:09:45 2020 - [info] Reading server configuration from /etc/masterha/app1.cnf.. Tue Nov 26 23:09:45 2020 - [info] Starting SSH connection tests.. Tue Nov 26 23:09:46 2020 - [debug] Tue Nov 26 23:09:45 2020 - [debug] Connecting via SSH from [email protected](192.168.80.20:22) to [email protected](192.168.80.30:22).. Tue Nov 26 23:09:46 2020 - [debug] ok. Tue Nov 26 23:09:47 2020 - [debug] Tue Nov 26 23:09:46 2020 - [debug] Connecting via SSH from [email protected](192.168.80.30:22) to [email protected](192.168.80.20:22).. Tue Nov 26 23:09:47 2020 - [debug] ok. Tue Nov 26 23:09:47 2020 - [info] All SSH connection tests passed successfully. # 無密碼認證成功
11.在 manager 節點上測試 mysql 主從連接情況
masterha_check_repl -conf=/etc/masterha/app1.cnf Tue Nov 26 23:10:29 2020 - [info] Slaves settings check done. Tue Nov 26 23:10:29 2020 - [info] 192.168.80.20(192.168.80.20:3306) (current master) +--192.168.80.30(192.168.80.30:3306) Tue Nov 26 23:10:29 2020 - [info] Checking replication health on 192.168.80.30.. Tue Nov 26 23:10:29 2020 - [info] ok. Tue Nov 26 23:10:29 2020 - [info] Checking master_ip_failover_script status: Tue Nov 26 23:10:29 2020 - [info] /usr/local/bin/master_ip_failover --command=status --ssh_user=root --orig_master_host=192.168.80.20 --orig_master_ip=192.168.80.20 --orig_master_port=3306 IN SCRIPT TEST====/sbin/ifconfig ens33:1 down==/sbin/ifconfig ens33:1 192.168.80.200=== Checking the Status of the script.. OK Tue Nov 26 23:10:29 2020 - [info] OK. Tue Nov 26 23:10:29 2020 - [warning] shutdown_script is not defined. Tue Nov 26 23:10:29 2020 - [info] Got exit code 0 (Not master dead). MySQL Replication Health is OK. # 主從連接成功
# manager 節點上啟動 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：該參數代表當發生主從切換後，老的主庫的 ip 將會從配置文件中移除。 --manger_log：日志存放位置。 --ignore_last_failover：在缺省情況下，如果 MHA 檢測到連續發生宕機，且兩次宕機間隔不足 8 小時的話， 則不會進行 Failover， 之所以這樣限制是為瞭避免 ping-pong 效應。該參數代表忽略上次 MHA 觸發切換產生的文件， 默認情況下，MHA 發生切換後會在日志記目錄，也就是上面設置的日志app1.failover.complete文件， 下次再次切換的時候如果發現該目錄下存在該文件將不允許觸發切換，除非在第一次切換後收到刪除該文件， 為瞭方便，這裡設置為--ignore_last_failover。
# b查看 MHA 狀態，可以看到當前的 master 是 Mysql1 節點。 masterha_check_status --conf=/etc/masterha/app1.cnf # a日志方式查看 cat /var/log/masterha/app1/manager.log | grep "current master" # c 查看 Mysql1 的 VIP 地址 192.168.80.200 是否存在，這個 VIP 地址不會因為 manager 節點停止 MHA 服務而消失。 ifconfig //若要關閉 manager 服務，可以使用如下命令。 masterha_stop --conf=/etc/masterha/app1.cnf 或者可以直接采用 kill 進程 ID 的方式關閉。
模擬故障
# a在 manager 節點上監控觀察日志記錄 tail -f /var/log/masterha/app1/manager.log # b在 Master 節點 Mysql1 上停止mysql服務 systemctl stop mysqld 或 pkill -9 mysql # c正常自動切換一次後，MHA 進程會退出。HMA 會自動修改 app1.cnf 文件內容，將宕機的 mysql1 節點刪除。查看 mysql2 是否接管 VIP ifconfig 故障切換備選主庫的算法： 1．一般判斷從庫的是從（position/GTID）判斷優劣，數據有差異，最接近於master的slave，成為備選主。 2．數據一致的情況下，按照配置文件順序，選擇備選主庫。 3．設定有權重（candidate_master=1），按照權重強制指定備選主。 （1）默認情況下如果一個slave落後master 100M的relay logs的話，即使有權重，也會失效。 （2）如果check_repl_delay=0的話，即使落後很多日志，也強制選擇其為備選主。
故障修復
1.重啟mysql服務 systemctl restart mysqld 2.修復主從：先查看二進制文件和同步點 show master status; 3.原主庫服務器 mysql1 執行同步操作 change master to master_host='192.168.80.20',master_user='myslave',master_password='123',master_log_file='master-bin.000001',master_log_pos=1745; start slave; 4.在 manager 節點上修改配置文件app1.cnf vi /etc/masterha/app1.cnf ...... secondary_check_script=/usr/local/bin/masterha_secondary_check -s 192.168.80.10 -s 192.168.80.30 ...... [server1] hostname=192.168.80.20 port=3306 [server2] candidate_master=1 check_repl_delay=0 hostname=192.168.80.10 port=3306 [server3] hostname=192.168.80.30 port=3306
5.從庫必須設置為隻讀模式：當前從庫為mysql set global read_only=1; 6.在 manager 節點上啟動 MHA，並查看VIP是否漂移到mysql2 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 & ##查看 MHA 狀態，可以看到當前的 master 是 Mysql2 節點 masterha_check_status --conf=/etc/masterha/app1.cnf
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