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MySQL高可用和灾备调研[通俗易懂]

老牧童 • • mysql • 阅读 238

MySQL高可用和灾备调研[通俗易懂]1.高可用和灾备方案概览高可用方案的评价以组件能正常对外提供服务为主，而灾备方案的评价以数据稳定同步和恢复时间尽量短为主，其他的还要求方案实现起来较简单，后期运维服务压力较小等。当下业界比较流行的mysql高可用灾备方案是主从复制和galera，这里先对所有的方案进行简要介绍，然后详细介绍基于主从复制这一种方案。1.1主从复制使用双节点数据库，搭建单向或者双向的半同步复制（semisyncreplication）。在5.7以后的版本中，由于losslessreplication、

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1.高可用和灾备方案概览

高可用方案的评价以组件能正常对外提供服务为主，而灾备方案的评价以数据稳定同步和恢复时间尽量短为主，其他的还要求方案实现起来较简单，后期运维服务压力较小等。

当下业界比较流行的 mysql高可用灾备方案是主从复制和 galera，这里先对所有的方案进行简要介绍，然后详细介绍 基于主从复制这一种方案。

1.1 主从复制

在这里插入图片描述

使用双节点数据库，搭建单向或者双向的半同步复制（semi sync replication）。在 5.7以后的版本中，由于 lossless replication、logical多线程复制等一些列新特性的引入，使得 mysql原生半同步复制更加可靠。

优点：

  1. 架构比较简单，使用原生半同步复制作为数据同步的依据
  2. 双节点，没有主机宕机后的选主问题，直接切换即可
  3. 双节点，需求资源少，部署简单

缺点：

  1. 完全依赖于半同步复制，如果半同步复制退化为异步复制，数据一致性无法得到保证
  2. 需要额外考虑 haproxy、keepalived的高可用机制

1.2 MHA

在这里插入图片描述

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。

优点：

  1. 可以进行故障的自动检测和转移;
  2. 可扩展性较好，可以根据需要扩展 mysql的节点数量和结构;
  3. 相比于双节点的 mysql复制，三节点/多节点的 mysql发生不可用的概率更低

缺点：

  1. 至少需要三节点，相对于双节点需要更多的资源;
  2. 逻辑较为复杂，发生故障后排查问题，定位问题更加困难;
  3. 数据一致性仍然靠原生半同步复制保证，仍然存在数据不一致的风险;
  4. 可能因为网络分区发生脑裂现象;

1.3 共享存储

在这里插入图片描述

SAN的概念是允许存储设备和处理器（服务器）之间建立直接的高速网络（与 LAN相比）连接，通过这种连接实现数据的集中式存储。

使用共享存储时，mysql服务器能够正常挂载文件系统并操作，如果主库发生宕机，备库可以挂载相同的文件系统，保证主库和备库使用相同的数据。

优点：

  1. 两节点即可，部署简单，切换逻辑简单；
  2. 很好的保证数据的强一致性；
  3. 不会因为 mysql的逻辑错误发生数据不一致的情况；

缺点：

  1. 需要考虑共享存储的高可用；
  2. 价格昂贵；

1.4 Galera

在这里插入图片描述

基于 Galera的 mysql高可用集群， 是多主数据同步的 mysql集群解决方案，使用简单，没有单点故障，可用性高。

优点：

  1. 多主写入，无延迟复制，能保证数据强一致性；
  2. 有成熟的社区，有互联网公司在大规模的使用；
  3. 自动故障转移，自动添加、剔除节点；

缺点：

  1. 需要为原生 mysql节点打 wsrep补丁
  2. 只支持 innodb储存引擎
  3. 至少三节点；

1.5 Paxos

在这里插入图片描述

Paxos 算法解决的问题是一个分布式系统如何就某个值（决议）达成一致。这个算法被认为是同类算法中最有效的。Paxos与 mysql相结合可以实现在分布式的 mysql数据的强一致性。

优点：

  1. 多主写入，无延迟复制，能保证数据强一致性；
  2. 有成熟理论基础；
  3. 自动故障转移，自动添加、剔除节点；

缺点：

  1. 只支持 innodb储存引擎
  2. 至少三节点；

上面 5种方案只是介绍了其实现思路，并未描述实现细节，其中共享存储这种方案只适合用于做高可用，用于灾备不太合适。

下面将会详细介绍比较流行的主从复制方案的实现细节，所有步骤均在笔者的环境中验证通过，可以直接使用。

2.基于主从复制的高可用灾备方案

网上如何安装 mysql的文章非常多，这里就不做介绍了。

本方案选用的 mysq-5.7.36+ Keepalived-1.3.5。

方案架构如下（默认这两台服务器上都已安装了 mysql）：

  • 主库1：192.168.5.21
  • 主库2：192.168.5.22

2.1 搭建 MySQL双主备份环境

第1步，修改主1（192.168.5.21）的 my.cnf文件

vim /etc/my.cnf

# 内容如下
[mysqld]
datadir=/var/lib/mysql
socket=/var/lib/mysql/mysql.sock
symbolic-links=0
log-error=/var/log/mysqld.log
pid-file=/var/run/mysqld/mysqld.pid

# 配置server-id 每个MySQL实例的server-id都不能相同
server-id=1
# MySQL的日志文件的名字
log-bin=mysql_master
# 作为从库时 更新操作是否写入日志 on：写入 其他数据库以此数据库做主库时才能进行同步
log-slave-updates=on

# MySQL系统库的数据不需要同步 我们这里写了3个 更加保险
# 同步数据时忽略一下数据库 但是必须在使用use db的情况下才会忽略；如果没有使用use db 比如create user 数据还是会同步的
replicate-ignore-db=information_schema
replicate-ignore-db=mysql
replicate-ignore-db=performance_schema
replicate-ignore-db=sys
# 使用通配符忽略MySQL系统库的表 这样在create user时也不会进行同步了
replicate_wild_ignore_table=information_schema.%
replicate_wild_ignore_table=mysql.%
replicate_wild_ignore_table=performance_schema.%
replicate_wild_ignore_table=sys.%
# MySQL系统库的日志不计入binlog 这样更加保险了
binlog-ignore-db=information_schema
binlog-ignore-db=mysql
binlog-ignore-db=performance_schema
binlog-ignore-db=sys

第2步，修改主2（192.168.5.22）的 my.cnf文件

# 把主1上的配置文件复制到主2
scp /etc/my.cnf 192.168.5.12:/etc

# 然后修改下面两个配置即可
# 配置server-id=2
server-id=2
# MySQL的日志文件的名字，这里主要为了区分
log-bin=mysql_slave

第3步，重启MySQL服务并开放防火墙 3306端口

systemctl restart mysqld

firewall-cmd --add-port=3306/tcp --permanent
firewall-cmd --reload

第4步，配置主从

A.主（192.168.5.21），从（192.168.5.22）：

先在主1（192.168.5.21）上执行下面的命令：

mysql -uroot -pqwer2022

CREATE USER 'repl_master'@'%' IDENTIFIED WITH MYSQL_NATIVE_PASSWORD BY 'abcd2022';
GRANT REPLICATION SLAVE ON *.* TO 'repl_master'@'%';
FLUSH PRIVILEGES;

# 查看主节点状态
SHOW MASTER STATUS;
+---------------------+----------+--------------+-------------------------------------------------+-------------------+
| File                | Position | Binlog_Do_DB | Binlog_Ignore_DB                                | Executed_Gtid_Set |
+---------------------+----------+--------------+-------------------------------------------------+-------------------+
| mysql_master.000001 |      761 |              | information_schema,mysql,performance_schema,sys |                   |
+---------------------+----------+--------------+-------------------------------------------------+-------------------+

这里看到 binlog的文件名称（mysql_master.000001）和位置（761），接下来在主2（192.168.5.22）上进行操作：

mysql -uroot -pqwer2022

CHANGE MASTER TO MASTER_HOST='192.168.5.11',MASTER_PORT=3306,MASTER_USER='repl_master',MASTER_PASSWORD='abcd2022',MASTER_LOG_FILE='mysql_master.000001',MASTER_LOG_POS=761;
START SLAVE;

# 查看从库的状态，这里可以看下结果里面有没有异常
SHOW SLAVE STATUS;

B.主（192.168.5.22），从（192.168.5.21）：

先在主2（192.168.5.22）上执行下面的命令：

mysql -uroot -pqwer2022

CREATE USER 'repl_slave'@'%' IDENTIFIED WITH MYSQL_NATIVE_PASSWORD BY 'abcd2022';
GRANT REPLICATION SLAVE ON *.* TO 'repl_slave'@'%';
FLUSH PRIVILEGES;

# 查看主节点状态
SHOW MASTER STATUS;
+---------------------+----------+--------------+-------------------------------------------------+-------------------+
| File                | Position | Binlog_Do_DB | Binlog_Ignore_DB                                | Executed_Gtid_Set |
+---------------------+----------+--------------+-------------------------------------------------+-------------------+
| mysql_slave.000001 |      759 |              | information_schema,mysql,performance_schema,sys |                   |
+---------------------+----------+--------------+-------------------------------------------------+-------------------+

这里看到 binlog的文件名称（mysql_slave.000001）和位置（759），接下来在主1（192.168.5.21）上进行操作：

mysql -uroot -pqwer2022

CHANGE MASTER TO MASTER_HOST='192.168.5.12',MASTER_PORT=3306,MASTER_USER='repl_slave',MASTER_PASSWORD='abcd2022',MASTER_LOG_FILE='mysql_slave.000001',MASTER_LOG_POS=759;
START SLAVE;

# 查看从库的状态，这里可以看下结果里面有没有异常
SHOW SLAVE STATUS;

第5步，验证

在主1（192.168.5.21）上创建一个数据库，然后在主2（192.168.5.22）看是否同步过来，正常同步则成功，反之失败。

2.2 安装配置 Keepalived

注意：一定要确保 SELinux已关闭

第1步，安装 mysql-community-libs-compat

rpm -ivh mysql-community-libs-compat-5.7.36-1.el7.x86_64.rpm

第2步，安装 Keepalived

yum install keepalived,psmisc -y

第3步，配置 Keepalived

A.编辑主1（192.168.5.21）上的配置文件

vim /etc/keepalived/keepalived.conf

# 内容如下
! Configuration File for keepalived

global_defs { 
   
   notification_email { 
   
     acassen@firewall.loc
     failover@firewall.loc
     sysadmin@firewall.loc
   }
   notification_email_from Alexandre.Cassen@firewall.loc
   smtp_server 192.168.200.1
   smtp_connect_timeout 30
   router_id LVS_DEVEL
   vrrp_skip_check_adv_addr
   #vrrp_strict
   vrrp_garp_interval 0
   vrrp_gna_interval 0
   script_user root
   enable_script_security
}

vrrp_script chk_mysql { 
   
    # 用于检测 mysql进程是否存在
    script "/usr/bin/killall -0 mysqld"
    interval 3
    fall 2
}

vrrp_instance VI_1 { 
   
    state MASTER
    interface ens192 # 【注意】这个网卡 ens192请用 ip addr中的实际值
    virtual_router_id 51
    priority 101
    advert_int 1
    authentication { 
   
        auth_type PASS
        auth_pass 1111
    }
    virtual_ipaddress { 
   
        192.168.5.198 # 【注意】这是一个虚拟IP，需要跟主机在同一个 IP段，且没有被别的机器使用
    }

    track_script { 
   
        chk_mysql
    }
}

B.编辑主2（192.168.5.22）上的配置文件

把主1上修改过的配置文件复制到主2，然后修改下面几个配置项即可：

state BACKUP
interface ens192
# 数值越大优先级越高，从节点的数值要小于主节点的
priority 99

第4步，启动 Keepalived

systemctl start keepalived
# 查看虚拟IP是否已生效
ip addr
# 能看到这个 inet 192.168.5.198/32 scope global ens192即为正常

第5步，验证

使用一个 mysql的远程连接工具通过虚拟 IP（192.168.5.198）来连接 mysql，当关闭其中一个 mysql服务时，远程连接工具依旧能正常访问到 mysql服务即为正确。

3.总结

mysql 使用主从复制这种方案来实现高可用和灾备，操作简单且运行稳定，后期的运维压力也较小，应对普通的高可用或者灾备场景足矣。对于 Galera这种方案，适合于比较大规模的集群场景，且具有专业的运维人员参与才行。

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