构建MHA实现MySQL高可用集群架构

Posted 2020-11-01

一、MHA简介

MHA（Master HighAvailability）目前在mysql高可用方面是一个相对成熟的解决方案，它由日本DeNA公司youshimaton（现就职于Facebook公司）开发，是一套优秀的作为MySQL高可用性环境下故障切换和主从提升的高可用软件。在MySQL故障切换过程中，MHA能做到在0~30秒之内自动完成数据库的故障切换操作，并且在进行故障切换的过程中，MHA能在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。

MHA里有两个角色一个是MHA Node（数据节点）另一个是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 Node运行在每台MySQL服务器上，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

在MHA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的不丢失，但这并不总是可行的。例如，如果主服务器硬件故障或无法通过ssh访问，MHA没法保存二进制日志，只进行故障转移而丢失了最新的数据。使用MySQL 5.5的半同步复制，可以大大降低数据丢失的风险。MHA可以与半同步复制结合起来。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

异步复制（Asynchronous replication）

MySQL默认的复制即是异步的，主库在执行完客户端提交的事务后会立即将结果返给给客户端，并不关心从库是否已经接收并处理，这样就会有一个问题，主如果crash掉了，此时主上已经提交的事务可能并没有传到从上，如果此时，强行将从提升为主，可能导致新主上的数据不完整。

全同步复制（Fully synchronousreplication）

指当主库执行完一个事务，所有的从库都执行了该事务才返回给客户端。因为需要等待所有从库执行完该事务才能返回，所以全同步复制的性能必然会收到严重的影响。

半同步复制（Semisynchronous replication）

介于异步复制和全同步复制之间，主库在执行完客户端提交的事务后不是立刻返回给客户端，而是等待至少一个从库接收到并写到relay log中才返回给客户端。相对于异步复制，半同步复制提高了数据的安全性，同时它也造成了一定程度的延迟，这个延迟最少是一个TCP/IP往返的时间。所以，半同步复制最好在低延时的网络中使用。
下面来看看半同步复制的原理图：

总结：异步与半同步异同

默认情况下MySQL的复制是异步的，Master上所有的更新操作写入Binlog之后并不确保所有的更新都被复制到Slave之上。异步操作虽然效率高，但是在Master/Slave出现问题的时候，存在很高数据不同步的风险，甚至可能丢失数据。
MySQL5.5引入半同步复制功能的目的是为了保证在master出问题的时候，至少有一台Slave的数据是完整的。在超时的情况下也可以临时转入异步复制，保障业务的正常使用，直到一台salve追赶上之后，继续切换到半同步模式。

工作原理

相较于其它HA软件，MHA的目的在于维持MySQL Replication中Master库的高可用性，其最大特点是可以修复多个Slave之间的差异日志，最终使所有Slave保持数据一致，然后从中选择一个充当新的Master，并将其它Slave指向它。

-从宕机崩溃的master保存二进制日志事件(binlogevents)。  
-识别含有最新更新的slave。  
-应用差异的中继日志(relay log)到其它slave。  
-应用从master保存的二进制日志事件(binlogevents)。  
-提升一个slave为新master。  
-使其它的slave连接新的master进行复制。

目前MHA主要支持一主多从的架构，要搭建MHA,要求一个复制集群中必须最少有三台数据库服务器，一主二从，即一台充当master，一台充当备用master，另外一台充当从库，因为至少需要三台服务器。
相关软件包

1. MHA监控服务器安装:mha4mysql-manager-0.55-1.el5.noarch，mha4mysql-node-0.54-1.el5.noarch
2. 其他主从集群服务器安装:mha4mysql-node-0.54-1.el5.noarch

MHA软件包官网地址： https://code.google.com/archive/p/mysql-master-ha/
使用到如下包：

mha4mysql-manager-0.55-1.el5.noarch
mha4mysql-node-0.54-1.el5.noarch

二、构建集群架构基础环境

实现环境：

角色	IP地址	主机名	Server Id	类型	OS
Manager	192.168.64.37	manager		管理节点	Centos7.2x86_64
master	192.168.64.7	master1	1	主mysql	Centos7.2x86_64
Candidate master	192.168.64.17	master2	2	从mysql	Centos7.2x86_64
slave	192.168.64.27	slave	3	从mysql	Centos7.2x86_64

其中master对外提供写服务，备选master（实际的slave，主机名master2）提供读服务，slave也提供相关的读服务，一旦master宕机，将会把备选master提升为新的master，slave指向新的master，manager作为管理服务器。

1、 在配置好所有主机IP地址后检查selinux，firewalld设置，关闭所有主机selinux ，firewalld 服务以方便后期主从同步不出错

vim /etc/sysconfig/selinux
SELINUX=disabled   本行替换为

systemctl stop firewalld   关闭防火墙

2.同步服务器时间

vim /etc/chrony.conf
server 192.168.64.7 iburst   master2 slave配置与master1时间同步

3、
在四台主机上都配置epel源
官网下载地址：点击打开链接 wget https://mirrors.ustc.edu.cn/epel/7/x86_64/Packages/e/epel-release-7-11.noarch.rpm
4.在四台主机上建立ssh无交互登录环境

[[email protected] ~]#  ssh-keygen -t rsa
[[email protected] ~]#  ssh-copy-id -i id_rsa.pub 192.168.64.37
[[email protected] ~]#  scp authorized_keys id_rsa 192.168.64.17:/root/.ssh/
[[email protected] ~]#  scp authorized_keys id_rsa 192.168.64.27:/root/.ssh/
[[email protected] ~]#   scp authorized_keys id_rsa 192.168.64.7:/root/.ssh/

测试ssh登录面密钥
[[email protected] ~]# ssh [email protected]   
其它主机可以分别测试下

三、 配置MySQL的主从复制

1、在主从节点安装node节点包（master1 master2,slave）

[[email protected] ~]# ls
anaconda-ks.cfg  Downloads                             original-ks.cfg  reset.sh   Videos
Desktop          mha4mysql-node-0.54-0.el6.noarch.rpm  Pictures         reset.sql
Documents        Music                                 Public           Template
[[email protected] ~]# l  yum install mha*

2、修改my.cnf文件，配置主从同步
注意：若主MYSQL服务器已经存在，只是后期才搭建从MYSQL服务器，在置配数据同步前应先将主MYSQL服务器的要同步的数据库拷贝到从MYSQL服务器上（如先在主MYSQL上备份数据库，再用备份在从MYSQL服务器上恢复）
（1.）master1的主机配置：

innodb_file_per_table
log_bin
read_only
server_id=0
skip_name_resolve=1

（2.）master2的主机配置：

innodb_file_per_table
server_id=2
skip_name_resolve=1
read_only
relay_log_purge=0
log_bin

（3）slave的主机配置：

innodb_file_per_table
server_id=3
skip_name_resolve=1
read_only
relay_log_purge=0
log_bin

注意：重启所有主机的mariadb服务！！！

（3.）创建用于主从复制的账号“mharep”，在（master1、master2）主机上创建即可，创建MHA管理账号“manager”在所有mysql服务器上都要创建。
master1、master2主机上的配置：

mysql>GRANT REPLICATION SLAVE ON *.* TO ‘repluser‘@‘192.168.64.%‘ IDENTIFIED BY ‘centos‘;
mysql> GRANT ALL ON *.* TO ‘mhauser‘@‘192.168.64.%‘ IDENTIFIED BY ‘centos‘;

slave主机上的配置：

mysql> GRANT ALL ON *.* TO ‘mhauser‘@‘192.168.64.%‘ IDENTIFIED BY ‘centos‘;

开始创建主从复制：

查看master1的节点：

MariaDB [(none)]> show master logs;
+--------------------+-----------+
| Log_name           | File_size |
+--------------------+-----------+
| mariadb-bin.000001 |       502 |
| mariadb-bin.000002 |       487 |
| mariadb-bin.000003 |       504 |
| mariadb-bin.000004 |       245 |
+--------------------+-----------+
4 rows in set (0.04 sec)

master2主机上的配置：

创建主从复制，并开启slave功能

mysql>CHANGE MASTER TO MASTER_HOST=‘192.168.64.7‘,MASTER_USER=‘repluser‘ ,MASTER_PASSWORD=‘centos‘,MASTER_LOG_FILE=‘mariadb-bin.000004‘,MASTER_LOG_POS=245;
mysql> start slave;

查看master2主机从的状态，以下两个值必须为yes,代表从服务器能正常连接主服务器

Slave_IO_Running:Yes  
Slave_SQL_Running:Yes  

slave主机上的配置：

创建主从复制，并开启salve功能

mysql>CHANGE MASTER TO MASTER_HOST=‘192.168.64.7‘,MASTER_USER=‘repluser‘ ,MASTER_PASSWORD=‘centos‘,MASTER_LOG_FILE=‘mariadb-bin.000004‘,MASTER_LOG_POS=245;
mysql> start slave;

查看slave主机从的状态，以下两个值必须为yes,代表从服务器能正常连接主服务器

Slave_IO_Running:Yes  
Slave_SQL_Running:Yes

MariaDB [(none)]> show slave status\G;
*************************** 1. row ***************************
               Slave_IO_State: Waiting for master to send event
                  Master_Host: 192.168.64.7
                  Master_User: repluser
                  Master_Port: 3306
                Connect_Retry: 60
              Master_Log_File: mariadb-bin.000004
          Read_Master_Log_Pos: 245
               Relay_Log_File: mariadb-relay-bin.000002
                Relay_Log_Pos: 531
        Relay_Master_Log_File: mariadb-bin.000004
             Slave_IO_Running: Yes
            Slave_SQL_Running: Yes
              Replicate_Do_DB: 
          Replicate_Ignore_DB: 
           Replicate_Do_Table: 
       Replicate_Ignore_Table: 
      Replicate_Wild_Do_Table: 
  Replicate_Wild_Ignore_Table: 
                   Last_Errno: 0
                   Last_Error: 
                 Skip_Counter: 0
          Exec_Master_Log_Pos: 245
              Relay_Log_Space: 827
              Until_Condition: None
               Until_Log_File: 
                Until_Log_Pos: 0
           Master_SSL_Allowed: No
           Master_SSL_CA_File: 
           Master_SSL_CA_Path: 
              Master_SSL_Cert: 
            Master_SSL_Cipher: 
               Master_SSL_Key: 
        Seconds_Behind_Master: 0
Master_SSL_Verify_Server_Cert: No
                Last_IO_Errno: 0
                Last_IO_Error: 
               Last_SQL_Errno: 0
               Last_SQL_Error: 
  Replicate_Ignore_Server_Ids: 
             Master_Server_Id: 1
1 row in set (0.00 sec)

ERROR: No query specified

注意：

第一条grant命令是创建一个用于主从复制的帐号repluser，在master1和master2的主机上创建即可。

第二条grant命令是创建MHA管理账号manager，所有mysql服务器上都需要创建。MHA会在配置文件里要求能远程登录到数据库，所以要进行必要的赋权。

四、安装配置mysql-MHA

mha包括manager节点和data节点，data节点包括原有的MySQL复制结构中的主机，至少3台，即1主2从，当masterfailover后，还能保证主从结构；主从复制集群只需安装node包。

manager server：运行监控脚本，负责monitoring和 auto-failover；mha manager节点需要安装node包和manager包。
1、在manager主机上需要安装（ mha4mysql-manager-0.55-0.el6.noarch.rpm和 mha4mysql-node-0.54-0.el6.noarch.rpm）两个操作管理节点， 在3台数据库主机上只需要安装MHA的node节点即可。

[[email protected] ~]# ls
192.168.64.17    cobbler.ks            mha4mysql-manager-0.55-0.el6.noarch.rpm
192.168.64.27    ks-post.log           mha4mysql-node-0.54-0.el6.noarch.rpm
192.168.64.7     ks-post-nochroot.log  original-ks.cfg
anaconda-ks.cfg  ks-pre.log
[[email protected] ~]#  yum install mha*

其他三台数据库节点需要安装MHA的node节点（过程略）！！！

2. 配置MHA

与绝大多数Linux应用程序类似，MHA的正确使用依赖于合理的配置文件。MHA的配置文件与mysql的my.cnf文件配置相似，采取的是param=value的方式来配置，配置文件位于管理节点，通常包括每一个mysql server的主机名，mysql用户名，密码，工作目录等等。

（1.）编辑/etc/masterha/app1.conf，内容如下：

[[email protected] ~]# vim /etc/mastermha/app1.cnf 
[server default]
user=mhauser
password=centos
manager_workdir=/data/mastermha/app1/
manager_log=/data/mastermha/app1/manager.log
remote_workdir=/data/mastermha/app1/
ssh_user=root
repl_user=repluser
repl_password=centos
ping_interval=1

[server1]
hostname=192.168.64.7
candidate_master=1
[server2]
hostname=192.168.64.17
candidate_master=1
[server3]
hostname=192.168.64.27
candidate_master=1

配置项的解释：

manager_workdir=/masterha/app1 //设置manager的工作目录  
manager_log=/masterha/app1/manager.log //设置manager的日志  
user=manager//设置监控用户manager  
password=123456  //监控用户manager的密码  
ssh_user=root  //ssh连接用户  
repl_user=mharep  //主从复制用户  
repl_password=123.abc //主从复制用户密码  
ping_interval=1   //设置监控主库，发送ping包的时间间隔，默认是3秒，尝试三次没有回应的时候自动进行railover  
master_binlog_dir=/usr/local/mysql/data   //设置master 保存binlog的位置，以便MHA可以找到master的日志，我这里的也就是mysql的数据目录  
candidate_master=1//设置为候选master，如果设置该参数以后，发生主从切换以后将会将此从库提升为主库。

SSH 有效性验证：

[[email protected] ~]# masterha_check_ssh --conf=/etc/mastermha/app1.cnf 
Sun Apr 22 06:36:33 2018 - [warning] Global configuration file /etc/masterha_default.cnf not found. Skipping.
/etc/masterha/app1.cnf:No such file or directory
 at /usr/share/perl5/vendor_perl/MHA/SSHCheck.pm line 148.
[[email protected] ~]# masterha_check_ssh 
masterha_check_ssh
[[email protected] ~]# masterha_check_ssh --conf=/etc/mastermha/app1.cnf 
Sun Apr 22 06:37:13 2018 - [warning] Global configuration file /etc/masterha_default.cnf not found. Skipping.
Sun Apr 22 06:37:13 2018 - [info] Reading application default configurations from /etc/mastermha/app1.cnf..
Sun Apr 22 06:37:13 2018 - [info] Reading server configurations from /etc/mastermha/app1.cnf..
Sun Apr 22 06:37:13 2018 - [info] Starting SSH connection tests..
Sun Apr 22 06:37:18 2018 - [debug] 
Sun Apr 22 06:37:14 2018 - [debug]  Connecting via SSH from [email protected](192.168.64.27:22) to [email protected](192.168.64.7:22)..
Sun Apr 22 06:37:16 2018 - [debug]   ok.
Sun Apr 22 06:37:16 2018 - [debug]  Connecting via SSH from [email protected](192.168.64.27:22) to [email protected](192.168.64.17:22)..
Sun Apr 22 06:37:17 2018 - [debug]   ok.
Sun Apr 22 06:37:18 2018 - [debug] 
Sun Apr 22 06:37:14 2018 - [debug]  Connecting via SSH from [email protected](192.168.64.17:22) to [email protected](192.168.64.7:22)..
Sun Apr 22 06:37:16 2018 - [debug]   ok.
Sun Apr 22 06:37:16 2018 - [debug]  Connecting via SSH from [email protected](192.168.64.17:22) to [email protected](192.168.64.27:22)..
Sun Apr 22 06:37:17 2018 - [debug]   ok.
Sun Apr 22 06:37:18 2018 - [debug] 
Sun Apr 22 06:37:13 2018 - [debug]  Connecting via SSH from [email protected](192.168.64.7:22) to [email protected](192.168.64.17:22)..
Sun Apr 22 06:37:17 2018 - [debug]   ok.
Sun Apr 22 06:37:17 2018 - [debug]  Connecting via SSH from [email protected](192.168.64.7:22) to [email protected](192.168.64.27:22)..
@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@
@    WARNING: REMOTE HOST IDENTIFICATION HAS CHANGED!     @
@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@
IT IS POSSIBLE THAT SOMEONE IS DOING SOMETHING NASTY!
Someone could be eavesdropping on you right now (man-in-the-middle attack)!
It is also possible that a host key has just been changed.
The fingerprint for the ECDSA key sent by the remote host is
SHA256:080GPU/VjQmyb/Ije4lASHgZDXJv5E/QOqAcAv0wfV0.
Please contact your system administrator.
Add correct host key in /root/.ssh/known_hosts to get rid of this message.
Offending ECDSA key in /root/.ssh/known_hosts:1
Keyboard-interactive authentication is disabled to avoid man-in-the-middle attacks.
Sun Apr 22 06:37:18 2018 - [debug]   ok.
Sun Apr 22 06:37:18 2018 - [info] All SSH connection tests passed successfully.

集群复制的有效性验证：

注意：mysql数据库必须都启动

[[email protected] ~]# masterha_check_repl --conf=/etc/mastermha/app1.cnf 

注意：验证成功的话会自动识别出所有服务器和主从状况！！！

在验证时，若遇到这个错误：Can‘t exec "mysqlbinlog" ......

解决方法是在所有服务器上执行：

[css] view plain copy
ln -s /usr/local/mysql/bin/* /usr/local/bin/

启动 manager：

[[email protected] ~]# masterha_manager --conf=/etc/mastermha/app1.cnf 
Sun Apr 22 06:39:35 2018 - [warning] Global configuration file /etc/masterha_default.cnf not found. Skipping.
Sun Apr 22 06:39:35 2018 - [info] Reading application default configurations from /etc/mastermha/app1.cnf..
Sun Apr 22 06:39:35 2018 - [info] Reading server configurations from /etc/mastermha/app1.cnf..

注意：在应用Unix/Linux时，我们一般想让某个程序在后台运行，于是我们将常会用&在程序结尾来让程序自动运行。比如我们要运行mysql在后台： /usr/local/mysql/bin/mysqld_safe –user=mysql&。可是有很多程序并不想mysqld一样，这样我们就需要nohup命令，

五、模拟故障，检测状态转移

1、停掉master1 的mariadb服务

[[email protected] ~]#  systemctl stop mariadb

（2.)查看 MHA 日志
上面的配置文件中指定了日志位置为/data /masterha/app1/manager.log

[[email protected] ~]# cat/masterha/app1/manager.log 

从日志信息中可以看到master failover 已经成功了，并可以看出故障转移的大体流程

(3)检查 slave 的复制
登录 slave（192.168.64.27）的Mysql，查看 slave 状态

mysql> show slave status\G; 

可以看到master 的 IP 现在为 192.168.64.17,已经切换到和192.168.64.27同步了，本来是和192.168.64.7同步的，说明 MHA 已经把Candicatemaster(master2)提升为了新的master，IO线程和SQL线程也正确运行，MHA 搭建成功!!!