Mycat - 高可用与负载均衡实现，满满的干货！

Posted 2021-02-05 youzhibing

前言

　　开心一刻

　　　　和朋友去吃小龙虾，隔壁桌一个小女孩问妈妈:"妈妈，小龙虾回不了家，它妈妈会不会着急?" 她妈妈愣住了，我扒虾的手停下了，这么善良的问题，怎么下得了口。这是老板急忙过来解围:"不会的，不会的，它们全家都在这了。" 

　　路漫漫其修远兮，吾将上下而求索！

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　　码云(gitee)：https://gitee.com/youzhibing

前情回顾

　　Mycat - 实现数据库的读写分离与高可用中我们实现了mysql的读写分离与高可用，有几个点我们回顾下

　　　　1、数据的同步在mysql层面实现的，mycat不负责任何的数据同步，我们需要配置mysql的主从复制来实现数据的同步；

　　　　2、数据库的读写分离是mycat最常用的场景之一，我们的应用代码只需要关注业务代码，而不需要处理数据库读写、分片问题，这些都由Mycat实现，简化了开发；

　　　　3、读写分离往往伴随着高可用，而Mycat同时支持这两者；

　　那是不是就完美无缺了呢？ 显然还有点小瑕疵，此时我们的Mycat是单点部署的，如果Mycat服务挂了，那么整个数据库端就挂了，整个应用也就不能正常服务了，那怎么办了？ 很明显，我们需要实现Mycat的高可用，具体实现我们往下看。

keepalived实现Mycat高可用

　　centos7_1 (192.168.1.110)上搭建mycat

　　　　上篇博文中，我们搭建的读写分离各组件关系如下

　　　　此时还是单节点的mycat，我们还需要搭建一个mycat，搭建过程可以参考192.168.1.212上mycat的搭建，具体我就不演示了，搭建好之后各组件关系如下

　　　　昨天我们测试了master mysql宕机的情况，后续的DML SQL与Select SQL都是走的slave mysql，所以此时mysql的主从复制已经被破环、mycat的writeHost也切换到了192.168.1.211，我们需要重新配置mysql的主从复制，192.168.1.210仍是主，192.168.1.211回退为slave，并将192.168.1.212上mycat的writeHost进行还原（只需要将mycat/conf/dnindex.properties文件删了即可）；生产环境不要这么处理，按上篇说的处理。

　　　　我们来看下测试结果

　　　　可以看到，192.168.1.110上的mycat与192.168.1.212上的mycat具有完全一样的功能，但此时两者还没有任何联系，彼此也互不影响。我们可以在应用代码中集成两个mycat，由代码控制mycat的高可用，这种方式可行但不可取，代码应该更多的关注业务层，而不是处理数据库层面的高可用问题。mycat的高可用应该就由更专业的组件来处理。

　　keepalived实现vip对外提供服务

　　　　VIP：192.168.1.200、master：192.168.1.212、backup：192.168.1.110

　　　　keepalived的搭建过程可参考：主从热备+负载均衡（LVS + keepalived），这里就不做详细的演示了。

　　　　192.168.1.212（master）上keepalived.conf

global_defs {
    notification_email {
        [e-mail]
    }
    notification_email_from sns-[email protected]
    #smtp_server smtp.hysec.com
    #smtp_connection_timeout 30
    router_id mycat_master         # 设置mycat master的id，在一个网络应该是唯一的
}
vrrp_script chk_mycat_alive {
    script "/usr/local/src/mycat/check_pid.sh" # 返回状态码为0表示正常,检测脚本为true;返回状态码非0表示异常,检测脚本为false
    interval 2                     # 检测脚本执行的间隔，单位是秒
    weight 20
}
vrrp_instance VI_1 {
    state MASTER                  # 指定keepalived的角色，MASTER为主，BACKUP为备
    interface eth0                 # 当前进行vrrp通讯的网络接口卡(当前centos的网卡)
    virtual_router_id 66         # 虚拟路由编号，同集群，主备必须一致
    priority 100                 # 优先级，数值越大，获取处理请求的优先级越高
    advert_int 1                 # 检查间隔，默认为1s(vrrp组播周期秒数)
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass 1111
    }
    track_script {
        chk_mycat_alive            # 调用检测脚本
    }
    virtual_ipaddress {
        192.168.1.200            # 定义虚拟ip(VIP)，可多设，每行一个
    }
}

View Code

　　　　192.168.1.110（backup）上keepalived.conf

global_defs {
    notification_email {
        [e-mail]
    }
    notification_email_from sns-[email protected]
    #smtp_server smtp.hysec.com
    #smtp_connection_timeout 30
    router_id mycat_backup        # 设置mycat backup的id，在一个网络应该是唯一的
}
vrrp_script chk_mycat_alive {
    script "/usr/local/src/mycat/check_pid.sh"    #mycat检测脚本
    interval 2                          #（检测脚本执行的间隔，单位是秒）
    weight 20
}
vrrp_instance VI_1 {
    state BACKUP            # 指定keepalived的角色，MASTER为主，BACKUP为备
    interface enp0s3          # 当前进行vrrp通讯的网络接口卡(当前centos的网卡)
    virtual_router_id 66    # 虚拟路由编号，同集群，主备必须一致
    priority 90            # 优先级，数值越大，获取处理请求的优先级越高
    advert_int 1            # 检查间隔，默认为1s(vrrp组播周期秒数)
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass 1111
    }
    track_script {
        chk_mycat_alive            #（调用检测脚本）
    }
    virtual_ipaddress {
        192.168.1.200            # 定义虚拟ip(VIP)，可多设，每行一个
    }
}

View Code

　　　　mycat存活检测脚本check_pid.sh

#!/bin/bash
count=`/usr/local/mycat/bin/mycat status |grep ‘Mycat-server is running‘ | wc -l`
time=$(date "+%Y-%m-%d %H:%M:%S")
if [ $count = 0 ]; then
    echo "$time : count=$count, mycat is not running..." >> /var/log/keepalived_check.log
    exit 1 # 返回1说明脚本非正常执行,mycat不在运行中
else
    echo "$time : count=$count, mycat is running..." >> /var/log/keepalived_check.log
    exit 0 # 返回0说明脚本正常执行,mycat正在运行中
fi

View Code

　　　　　　脚本目录：/usr/local/src/mycat/，给脚本可执行权限：[[email protected] src]# chmod -R 755 mycat/check_pid.sh

　　　　各组件关系图如下

　　　　如上图所示，外部应用向192.168.1.200发送sql请求，keepalived完成VIP到ip的映射，请求会落到具体的某个mycat上，再由mycat转发到具体的mysql上。同一时刻只会有一个keepavlied处理VIP，一般而言是优先级高的keepalived会成为master，负责VIP的映射。各组件配置好之后，我们来看看测试结果

　　　　1、vip的正常绑定与切换

　　　　　　一开始212和110都没有启动mycat，优先级分别是100，90，所以vip在212上，212成为master，110成为backup；接着我们启动了110上的mycat，检测脚本返回0，vrrp_script中script为true，此时110的权重=90+20，大于212的100，110抢占vip成为master，而212则降级成为backup；然后我们启动了212上的mycat，212的权重=100+20，大于110的110，vip漂浮到212上，212成为master，110成为backup；最后我们停了212上的mycat，权重=100，vip又漂到了110上。如果我们接着停了110上的mycat，则vip又会漂到212上。

　　　　　　权重 = priority + weight * script的结果（脚本执行返回0，script则为true，否则script为false），权重大的抢占到vip，成为master；杀掉keepalived进程，vip也会进行正确的转移，具体我就不展示测试结果，大家可以自行去测试。

　　　　2、mycat高可用

　　　　　　我们通过vip可以进行正常的sql请求，当212上的mycat停了，vip漂到了110上，通过vip仍然可以进行sql请求，应用端根本感知不到后端vip的漂移、mycat的切换，实现了mycat的高可用。

　　这种方案已经可以满足大多数的应用场景了，master上的mycat对外服务，backup上的mycat仅作为备用以防master宕机，backup上的mycat基本上不提供服务，就是起到一个以防万一的作用，并发量不高的应用采用此种方案就可以了。如果并发量高了，master上的mycat压力太大，那我们就需要考虑将backup上的mycat也利用起来了，并做一个负载均衡，减轻master上的mycat压力，并充分利用backup上的mycat，具体实现请往下看。

lvs实现Mycat的负载均衡

　　Mycat的高可用是实现了，但美中不足的是没有物尽其用，我们不难发现，Mycat的两个节点其实只有一个对外服务，另一个完全备用（以备基本不会发生的宕机），宕机的概率本来就小，备用机基本相当于没用了，那可不可以将备用机利用起来了？ 我们可以将主备Mycat都利用起来，并进行负载均衡，减小主Mycat的压力，如果其中一个节点宕机了，则由另一个节点完全接管，继续正常提供服务。

　　组件结构图如上所示，keepalived负责lvs的健康检测与高可用，lvs负责mycat的负载均衡与心跳检测。如果服务器不够，keepalived、lvs和mycat可以部署在一起，但不推荐，组件都部署在同一个服务器上，风险太大，分散部署，可以降低风险。keepalived + lvs的具体部署过程可参考主从热备+负载均衡（LVS + keepalived），具体配置文件如下

　　192.168.1.214（master）上keepalived.conf

global_defs {
    notification_email {
        [e-mail]
    }
    notification_email_from sns-[email protected]
    #smtp_server smtp.hysec.com
    #smtp_connection_timeout 30
    router_id lvs_master         # 设置lvs master的id，在一个网络应该是唯一的
}
vrrp_instance VI_1 {
    state MASTER                  # 指定keepalived的角色，MASTER为主，BACKUP为备
    interface eth0                 # 当前进行vrrp通讯的网络接口卡(当前centos的网卡)
    virtual_router_id 66         # 虚拟路由编号，主从要一致
    priority 100                 # 优先级，数值越大，获取处理请求的优先级越高
    advert_int 1                 # 检查间隔，默认为1s(vrrp组播周期秒数)
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass 1111
    }
    virtual_ipaddress {
        192.168.1.200            # 定义虚拟ip(VIP)，可多设，每行一个
    }
}
virtual_server 192.168.1.200 8066 {  #设置虚拟服务器，需要指定虚拟IP地址和服务端口，IP与端口之间用空格隔开
    delay_loop 6              #设置运行情况检查时间，单位是秒
    lb_algo rr                #设置负载调度算法，这里设置为rr，即轮询算法
    lb_kind DR                #设置LVS实现负载均衡的机制，有NAT、TUN、DR三个模式可选
    nat_mask 255.255.255.0
    persistence_timeout 0     #会话保持时间，单位是秒；同一IP x秒内的请求都发到同个real server
    protocol TCP              #指定转发协议类型，有TCP和UDP两种
 
    real_server 192.168.1.212 8066 { #配置服务节点1，需要指定real server的真实IP地址和端口，IP与端口之间用空格隔开
        weight 3              #配置服务节点的权值，权值大小用数字表示，数字越大，权值越高，设置权值大小可以为不同性能的服务器
        TCP_CHECK {           #realserver的状态检测设置部分
            connect_timeout 10     #表示10秒无响应超时
            nb_get_retry 3      #表示重试次数
            delay_before_retry 3  #表示重试间隔
        }
    }
    real_server 192.168.1.110 8066 {
        weight 3
        TCP_CHECK {
            connect_timeout 10
            nb_get_retry 3
            delay_before_retry 3
        }
    }
}

View Code

　　192.168.1.213（backup）上keepalived.conf

global_defs {
    notification_email {
        [e-mail]
    }
    notification_email_from sns-[email protected]
    #smtp_server smtp.hysec.com
    #smtp_connection_timeout 30
    router_id lvs_backup        # 设置lvs backup的id，在一个网络应该是唯一的
}
vrrp_instance VI_1 {
    state MASTER                  # 指定keepalived的角色，MASTER为主，BACKUP为备
    interface eth0                 # 当前进行vrrp通讯的网络接口卡(当前centos的网卡)
    virtual_router_id 66         # 虚拟路由编号，主从要一致
    priority 100                 # 优先级，数值越大，获取处理请求的优先级越高
    advert_int 1                 # 检查间隔，默认为1s(vrrp组播周期秒数)
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass 1111
    }
    virtual_ipaddress {
        192.168.1.200            # 定义虚拟ip(VIP)，可多设，每行一个
    }
}
virtual_server 192.168.1.200 8066 {  #设置虚拟服务器，需要指定虚拟IP地址和服务端口，IP与端口之间用空格隔开
    delay_loop 6              #设置运行情况检查时间，单位是秒
    lb_algo rr                #设置负载调度算法，这里设置为rr，即轮询算法
    lb_kind DR                #设置LVS实现负载均衡的机制，有NAT、TUN、DR三个模式可选
    nat_mask 255.255.255.0
    persistence_timeout 0     #会话保持时间，单位是秒；同一IP x秒内的请求都发到同个real server
    protocol TCP              #指定转发协议类型，有TCP和UDP两种
 
    real_server 192.168.1.212 8066 { #配置服务节点1，需要指定real server的真实IP地址和端口，IP与端口之间用空格隔开
        weight 3              #配置服务节点的权值，权值大小用数字表示，数字越大，权值越高，设置权值大小可以为不同性能的服务器
        TCP_CHECK {           #realserver的状态检测设置部分
            connect_timeout 10     #表示10秒无响应超时
            nb_get_retry 3      #表示重试次数
            delay_before_retry 3  #表示重试间隔
        }
    }
    real_server 192.168.1.110 8066 {
        weight 3
        TCP_CHECK {
            connect_timeout 10
            nb_get_retry 3
            delay_before_retry 3
        }
    }
}

View Code

　　192.168.212、192.168.1.110上的realserver.sh内容一致

#!/bin/bash

VIP=192.168.1.200

/etc/rc.d/init.d/functions
 
case "$1" in
start)
       ifconfig lo:0 $VIP netmask 255.255.255.255 broadcast $VIP
       /sbin/route add -host $VIP dev lo:0               
      echo "1" >/proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_ignore
       echo "2" >/proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_announce
       echo "1" >/proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore
       echo "2" >/proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce
       sysctl -p >/dev/null 2>&1
       echo "RealServer Start OK"
       ;;
stop)
       ifconfig lo:0 down
       route del $VIP >/dev/null 2>&1              
       echo "0" >/proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_ignore
       echo "0" >/proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_announce
       echo "0" >/proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore
       echo "0" >/proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce
       echo "RealServer Stoped"
       ;;
*)
       echo "Usage: $0 {start|stop}"
       exit 1
esac
 
exit 0

View Code

　　　　在/usr/local/src/目录下，给脚本可执行权限：[[email protected] ~]# chmod -R 755 /usr/local/src/realserver.sh

　　按照上述结构图，从右往左逐个启动组件：先启动mysql，接着启动mycat，然后启动realserver.sh，再启动keepalived。我们来看下负载均衡效果

　　负载均衡效果我们可以通过ipvsadm -l命令来查看，具体体现在ActiveConn和InActConn值，ActiveConn是活动连接数,也就是tcp连接状态的ESTABLISHED，而InActConn是指除了ESTABLISHED以外的,所有的其它状态的tcp连接。因为./mysql -h192.168.1.200 -P8066 -uroot -p123456 -DTESTDB  -e ‘select @@hostname‘是瞬时的，这个连接就归为InActConn，如果我们想测试ActiveConn，我们可以用./mysql -h192.168.1.200 -P8066 -uroot -p123456 -DTESTDB，其实与我们平时操作mysql是一样的。从上图中可以看出，是达到了负载均衡效果的，192.168.1.110:8066与192.168.1.212:8066轮着来处理。

　　可能会有人对上图中./mysql -h192.168.1.200 -P8066 -uroot -p123456 -DTESTDB  -e ‘select @@hostname‘的返回值有疑问：为什么总是centos211？ 这个sql其实就是查询mysql的主机名，注意是mysql服务器的主机名，不是mycat的主机名！sql最终的执行者是mysql！ 而我们知道mycat对mysql做了读写分离，也就是说./mysql -h192.168.1.200 -P8066 -uroot -p123456 -DTESTDB  -e ‘select @@hostname‘始终会在mysql slave上执行，而我们的mysql slave的ip是192.168.1.211，其hostname是centos211，所以看到的hostname总是centos211。

总结

　　1、很多时候我们都只需要实现mycat的高可用，而不需要实现mycat的负载均衡；组件越多，越容易出错，也更难以维护；没有一成不变的最优方案，只有在合适时机的最佳方案；

　　2、keepalived的作用，有没有lvs，keepalived启动的作用是有所区别的。没有lvs时，keepalived负责vip的映射与转移、mycat的存活检测；有lvs时，Keepalived负责vip的映射与转移、RealServer的健康状态检查。不管有没有lvs，keepalived都会负责VIP的映射与转移，实现master和slave主机之间failover，达到高可用目的；

　　3、各个组件的职责都很明显，mysql负责sql的执行，mycat负责mysql的读写分离与高可用，lvs负责mycat的负载均衡与高可用，keepalived负责vip相关工作以及lvs的高可用。各个组件的角色弄清楚了，搭建起来也就不难了；

　　4、《Mycat权威指南》中采用haproxy + keepalived实现mycat的高可用和负载均衡，我就不再重复讲了，有兴趣的可以去实践一把；另外留个疑问：nginx可不可实现mycat的负载均衡？

　　5、关于搭建过程中遇到的问题，我会在下篇博文详细讲解，包括keepalived的“脑裂”问题，以及一些其他大家在搭建过程中可能会遇到的问题，敬请期待；

参考

　　《Mycat权威指南》

　　LVS+Keepalived搭建MyCAT高可用负载均衡集群