MySQL基础知识之必会技能MHA（高可用）+故障切换

Posted 2021-09-03 28线不知名云架构师

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了MySQL基础知识之必会技能MHA（高可用）+故障切换相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

一、MHA简介

MHA（Master High Availability）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10~30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能够在较短的时间内实现自动故障检测和故障转移，通常在10-30秒以内;在复制框架中，MHA能够很好地解决复制过程中的数据一致性问题，由于不需要在现有的 replication中添加额外的服务器，仅需要一个manager节点，而一个Manager能管理多套复制，所以能大大地节约服务器的数量;另外，安装简单，无性能损耗，以及不需要修改现有的复制部署也是它的优势之处。

　　MHA还提供在线主库切换的功能，能够安全地切换当前运行的主库到一个新的主库中 (通过将从库提升为主库)，大概0.5-2秒内即可完成。

二、MHA组件

　　该软件由两部分组成：MHA Manager（管理节点）和MHA Node（数据节点）。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。

三、MHA工作原理

工作原理说明：

1、保存master上的所有binlog事件

2、找到含有最新binlog位置点的slave

3、通过中继日志将数据恢复到其他的slave

4、将包含最新binlog位置点的slave提升为master

5、将其他从库slave指向新的master原slave01 并开启主从复制

6、将保存下来的binlog恢复到新的master上

监控所有node节点MHA功能说明：

1、自动故障切换(failover)

前提是必须有三个节点存在，并且有两个从库

　　(1)选主前提，按照配置文件的顺序进行，但是如果此节点后主库100M以上relay-log 就不会选

　　 (2)如果你设置了权重，总会切换带此节点；一般在多地多中心的情况下，一般会把权重设置在本地节点。

　　(3)选择s1为新主

　　(4)保存主库binlog日志

2、重新构建主从

　　(1)将有问题的节点剔除MHA

　　　　进行第一阶段数据补偿，S2缺失部分补全90

　　 (2)s1切换角色为新主，将s2指向新主S1

　　　　 s2 change master to s1

　　 (3) 第二阶段数据补偿

　　　　将保存过来的新主和原有主缺失部分的binlog，应用到新主。

　　(4)虚拟IP漂移到新主，对应用透明无感知

　　 (5)通知管理员故障切换

四、MHA基础架构图

五、MHA工具介绍

MHA软件由两部分组成，Manager工具包和Node工具包，具体的说明如下:

　　Manager工具包主要包括以下几个工具：

masterha_check_ssh             #检査 MHA 的 ssh-key^
masterha_check_repl            #检査主从复制情况
masterha_manger                #启动MHA
masterha_check_status          #检测MHA的运行状态^
masterha_mast er_monitor       #检测master是否宕机一
masterha_mast er_switch        #手动故障转移—
masterha_conf_host             #手动添加server倍息一
masterha_secondary_check       #建立TCP连接从远程服务器v
masterha_stop                  #停止MHA

Node工具包主要包括以下几个工具：

save_binary_1ogs       #保存宕机的master的binlog
apply_diff_relay_logs   #识别relay log的差异
filter_mysqlbinlog           #防止回滚事件一MHA已不再使用这个工具
purge_relay_logs           #清除中继曰志一不会阻塞SQL线程

六、MHA优点

1、自动故障转移

2、主库崩溃不存在数据不一致的情况

3、不需要对当前的mysql环境做重大修改

4、不需要添加额外的服务器

5、性能优秀，可以工作再半同步和异步复制框架

6、只要replication支持的存储引擎mha都支持

七、MHA搭建

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

实验准备

实验步骤

1、所有服务器，关闭系统防火墙和安全机制

netstat -natp | grep 3306  #查看mysql服务器是否启动成功
systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld
setenforce 0

2、修改 master（192.168.184.20）、Slave1（192.168.184.30）、Slave2（192.168.184.40）节点的主机名

hostnamectl set-hostname mysql1
su -

hostnamectl set-hostname mysql2
su -

hostnamectl set-hostname mysql3
su -

3、修改三台MySQL节点服务器的主配置文件/etc/my.cnf

master节点：mysql1(192.168.184.20)

vim /etc/my.cnf
[mysqld]
server-id = 20
log_bin = master-bin
log-slave-updates = true

systemctl restart mysqld

#在节点上创建两个软连接
ln -s /usr/local/mysql/bin/mysql /usr/sbin/
ln -s /usr/local/mysql/bin/mysqlbinlog /usr/sbin/

slave1、2：mysql2(192.168.184.30)、mysql3(192.168.184.40)

vim /etc/my.cnf
server-id = 30  
#server-id = 40  mysql3则为40，三台服务器 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

#在节点上创建两个软连接
ln -s /usr/local/mysql/bin/mysql /usr/sbin/
ln -s /usr/local/mysql/bin/mysqlbinlog /usr/sbin/

4、配置MySQL一主两从

（1）所有MySQL服务器进行MySQL授权

#在所有数据库节点上授权两个用户，一个是从库同步使用，另一个是manager使用
第四个账户managter 管理mysql集群使用（监控）
mysql -uroot -p
grant replication slave on *.* to 'myslave'@'192.168.184.%' identified by '123';     #从数据库同步使用
grant all privileges on *.* to 'mha'@'192.168.184.%' identified by 'manager';    #manager使用

#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，所有数据库都需要添加以下授权
grant all privileges on *.* to 'mha'@'master' identified by 'manager';    #防止从库通过主机名连接不上主库
grant all privileges on *.* to 'mha'@'slave1' identified by 'manager';
grant all privileges on *.* to 'mha'@'slave2' identified by 'manager';

flush privileges;

（2）在Master节点查看二进制文件和同步点

mysql -e "show master status;"

例：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
+-------------------+----------+--------------+------------------+-------------------+
| File              | Position | Binlog_Do_DB | Binlog_Ignore_DB | Executed_Gtid_Set |
+-------------------+----------+--------------+------------------+-------------------+
| master-bin.000001 |     4193 |              |                  |                   |
+-------------------+----------+--------------+------------------+-------------------+

（3）在 Slave1、Slave2 节点执行同步操作

change master to master_host='192.168.184.10',master_user='myslave',master_password='010230',master_log_file='master-bin.000001',master_log_pos=1499;

start slave;

（4）在 Slave1、Slave2 节点查看数据同步结果

show slave status\\G
//确保IO和SQL线程都是YES，代表同步正常

（5）两个从库Slave1、Slave2 节点设置为只读模式

set global read_only=1;

5、主从复制验证

在Master创建库
slave查询库验证
主从复制搭建完成

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

mv /etc/yum.repos.d/repos.bak/CentOS-* /etc/yum.repos.d/
yum list

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）将软件包mha4mysql-node-0.57.tar.gz放入/opt目录下

cd /opt
tar zxvf mha4mysql-node-0.57.tar.gz
cd mha4mysql-node-0.57
perl Makefile.PL
make -j4 && make install

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。
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。

（3）在 MHA manager 节点上安装 manager 组件

将软件包mha4mysql-manager-0.57.tar.gz放入/opt目录下

cd /opt
tar zxvf mha4mysql-manager-0.57.tar.gz
cd mha4mysql-manager-0.57
perl Makefile.PL
make -j4 && make install

7、在所有服务器上配置无密码认证

（1）在 manager（192.168.184.10）节点上配置到所有【数据库节点】的无密码认证

ssh-keygen -t rsa 				#一路按回车键
ssh-copy-id 192.168.184.20
ssh-copy-id 192.168.184.30
ssh-copy-id 192.168.184.40

（2）在 mysql1（192.168.184.20）上配置到数据库节点 mysql2（192.168.184.30）和mysql3（192.168.184.40）的无密码认证

ssh-keygen -t rsa
ssh-copy-id 192.168.184.30
ssh-copy-id 192.168.184.40

（3）在 mysql2（192.168.184.30）上配置到数据库节点 mysql1（192.168.184.20）和mysql3（192.168.184.40）的无密码认证

ssh-keygen -t rsa
ssh-copy-id 192.168.184.20
ssh-copy-id 192.168.184.40

（4）在 mysql3（192.168.184.40）上配置到数据库节点 mysql1（192.168.184.20）和mysql2（192.168.184.30）的无密码认证

ssh-keygen -t rsa
ssh-copy-id 192.168.184.20
ssh-copy-id 192.168.184.30

8、在 manager 节点上配置 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

#复制后会有四个执行文件
ll /usr/local/bin/scripts/

（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

（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，vip自定义）

echo '' > /usr/local/bin/master_ip_failover

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
);
#############################添加内容部分#########################################
my $vip = '192.168.184.200';								#指定vip的地址
my $brdc = '192.168.184.255';								#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 ens33:1 192.168.184.200
my $ssh_stop_vip = "/sbin/ifconfig ens33:$key down";		#代表此变量值为ifconfig ens33:1 192.168.184.200 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


echo '' > /etc/masterha/app1.cnf
vim /etc/masterha/app1.cnf	

[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=123123
repl_user=myslave
secondary_check_script=/usr/local/bin/masterha_secondary_check -s 192.168.184.30 -s 192.168.184.40
shutdown_script=""
ssh_user=root
user=mha

[server1]
hostname=192.168.184.20
port=3306

[server2]
candidate_master=1
check_repl_delay=0
hostname=192.168.184.30
port=3306

[server3]
hostname=192.168.184.40
port=3306

[server default]
manager_log=/var/log/masterha/app1/manager.log　　　　　  #manager日志
manager_workdir=/var/log/masterha/app1.log　　　　		#manager工作目录
master_binlog_dir=/usr/local/mysql/data/　　　　　　　　 　#master保存binlog的位置，这里的路径要与master里配置的binlog的路径一致，以便MHA能找到
master_ip_failover_script=/usr/local/bin/master_ip_failover　          　#设置自动failover时候的切换脚本，也就是上面的那个脚本
master_ip_online_change_script=/usr/local/bin/master_ip_online_change　　#设置手动切换时候的切换脚本
password=manager			#设置mysql中root用户的密码，这个密码是前文中创建监控用户的那个密码
ping_interval=1				#设置监控主库，发送ping包的时间间隔1秒，默认是3秒，尝试三次没有回应的时候自动进行failover
remote_workdir=/tmp			#设置远端mysql在发生切换时binlog的保存位置
repl_password=123123		#设置复制用户的密码
repl_user=myslave			#设置复制用户的用户
report_script=/usr/local/send_report　　　　　#设置发生切换后发送的报警的脚本
secondary_check_script=/usr/local/bin/masterha_secondary_check -s 192.168.184.30 -s 192.168.184.40	#指定检查的从服务器IP地址
shutdown_script=""			#设置故障发生后关闭故障主机脚本（该脚本的主要作用是关闭主机防止发生脑裂,这里没有使用）
ssh_user=root				#设置ssh的登录用户名
user=mha					#设置监控用户root

[server1]
hostname=192.168.184.20
port=3306

[server2]
hostname=192.168.184.30
port=3306
candidate_master=1
#设置为候选master，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，即使这个主库不是集群中最新的slave

check_repl_delay=0
#默认情况下如果一个slave落后master 超过100M的relay logs的话，MHA将不会选择该slave作为一个新的master， 因为对于这个slave的恢复需要花费很长时间；通过设置check_repl_delay=0，MHA触发切换在选择一个新的master的时候将会忽略复制延时，这个参数对于设置了candidate_master=1的主机非常有用，因为这个候选主在切换的过程中一定是新的master

[server3]
hostname=192.168.184.40
port=3306

（5）在Master服务器上手动开启vip

ifconfig ens33:1 192.168.184.200/24

（6）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

（7）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

（8）在 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 &

查看 MHA 状态，可以看到当前的 master 是 Mysql1 节点

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

查看 MHA 日志，也以看到当前的 master 是 192.168.184.20，如下所示

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

查看 Mysql1 的 VIP 地址 192.168.184.200 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

9、故障模拟

在 manager 节点上监控观察日志记录

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

在 Master 节点 Mysql1 上停止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 mysql1 节点删除。

查看 mysql2 是否接管 VIP

ifconfig

查看manager节点动态日志

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。
故障修复

（1）修复master

systemctl restart mysqld

（2）修复主从

在现主库服务器 Mysql2(192.168.184.30) 查看二进制文件和同步点

mysql -e "show master status;"

在原主库服务器 mysql1(192.168.184.20)执行同步操作

mysql -e "change master to master_host='192.168.184.30',master_user='myslave',master_password='123123',master_log_file='master-bin.000001',master_log_pos=1595;"

mysql -e "start slave;"
mysql -e "show slave status\\G" | awk '/Running:/{print}'

（3）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）

vim /etc/masterha/app1.cnf
……
secondary_check_script=/usr/local/bin/masterha_secondary_check -s 192.168.184.20 -s 192.168.184.40
......
[server1]
hostname=192.168.184.30
port=3306

[server2]
candidate_master=1
check_repl_delay=0
hostname=192.168.184.20
port=3306

[server3]
hostname=192.168.184.40
port=3306

（4）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

以上是关于MySQL基础知识之必会技能MHA（高可用）+故障切换的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章

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