MHA高可用配置(实验操作,及故障模拟)

一.MHA概述

  • 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。
  • MHA的出现就是为了解决MySQL单点的故障的问题。
  • MHA是由日本人yoshinorim(原就职于DeNA现就职于FaceBook)开发的比较成熟的MySQL高可用方案。MHA能够在30秒内实现故障切换。
  • MHA能在故障切换中,最大可能的保证数据一致性。以达到真正意义上的高可用。
  • 目前淘宝也正在开发相似产品TMHA,目前已支持一主一从。

二.MHA组成

在这里插入图片描述

1.MHA Node (数据节点)

部署在所有运行MySQL的服务器上,无论是master还是slave。主要作用有三个。

1、保存二进制日志

       如果能够访问故障master,会拷贝master的二进制日志

 2、应用差异中继日志

      从拥有最新数据的slave上生成差异中继日志,然后应用差异日志。

 3、清除中继日志

      在不停止SQL线程的情况下删除中继日志

2.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 群集,也可以部署在一台slave节点上。
  • MHA Manager 会定时探测群集中的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程序完全透明。

三.MHA的特点及优势

1.特点

  • 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不丢失。
  • 使用半同步复制,可以大大降低数据丢失的风险。
  • 目前MHA支持一主多从架构,最少三台服务器,也就是一主两从。

2.优势

1、故障切换快
在主从复制集群中,只要从库在复制上没有延迟,MHA通常可以在数秒内实现故障切换。9-10秒内检查到master故障,可以选择在7-10秒关闭master以避免出现裂脑,几秒钟内,将差异中继日志(relay log)应用到新的master上,因此总的宕机时间通常为10-30秒。恢复新的master后,MHA并行的恢复其余的slave。即使在有数万台slave,也不会影响master的恢复时间。

DeNA在超过150个MySQL(主要5.0/5.1版本)主从环境下使用了MHA。当mater故障后,MHA在4秒内就完成了故障切换。在传统的主动/被动集群解决方案中,4秒内完成故障切换是不可能的。

2、master故障不会导致数据不一致

当目前的master出现故障是,MHA自动识别slave之间中继日志(relay log)的不同,并应用到所有的slave中。这样所有的salve能够保持同步,只要所有的slave处于存活状态。和Semi-Synchronous Replication一起使用,(几乎)可以保证没有数据丢失。

3、无需修改当前的MySQL设置

MHA的设计的重要原则之一就是尽可能地简单易用。MHA工作在传统的MySQL版本5.0和之后版本的主从复制环境中。和其它高可用解决方法比,MHA并不需要改变MySQL的部署环境。MHA适用于异步和半同步的主从复制。

启动/停止/升级/降级/安装/卸载MHA不需要改变(包扩启动/停止)MySQL复制。当需要升级MHA到新的版本,不需要停止MySQL,仅仅替换到新版本的MHA,然后重启MHA Manager就好了。

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MHA运行在MySQL 5.0开始的原生版本上。一些其它的MySQL高可用解决方案需要特定的版本(比如MySQL集群、带全局事务ID的MySQL等等),但并不仅仅为了master的高可用才迁移应用的。在大多数情况下,已经部署了比较旧MySQL应用,并且不想仅仅为了实现Master的高可用,花太多的时间迁移到不同的存储引擎或更新的前沿发行版。MHA工作的包括5.0/5.1/5.5的原生版本的MySQL上,所以并不需要迁移。

4、无需增加大量的服务器

MHA由MHA Manager和MHA Node组成。MHA Node运行在需要故障切换/恢复的MySQL服务器上,因此并不需要额外增加服务器。MHA Manager运行在特定的服务器上,因此需要增加一台(实现高可用需要2台),但是MHA Manager可以监控大量(甚至上百台)单独的master,因此,并不需要增加大量的服务器。即使在一台slave上运行MHA Manager也是可以的。综上,实现MHA并没用额外增加大量的服务。

5、无性能下降

MHA适用与异步或半同步的MySQL复制。监控master时,MHA仅仅是每隔几秒(默认是3秒)发送一个ping包,并不发送重查询。可以得到像原生MySQL复制一样快的性能。

6、适用于任何存储引擎

MHA可以运行在只要MySQL复制运行的存储引擎上,并不仅限制于InnoDB,即使在不易迁移的传统的MyISAM引擎环境,一样可以使用MHA。

四.MHA工作原理

  • 1.从宕机崩溃的master保存二进制日志事件(binlog events);

  • 2.识别含有最新更新的slave;

  • 3.应用差异的中继日志(relay log) 到其他slave;

  • 4.应用从master保存的二进制日志事件(binlog events);

  • 5.提升一个slave为新master;

  • 6.使用其他的slave连接新的master进行复制。

  • 当master出现故障时,通过对比slave之间I/O线程读取masterbinlog的位置,选取最接近的slave做为latestslave。其它slave通过与latest slave对比生成差异中继日志。在latest slave上应用从master保存的binlog,同时将latest slave提升为master。最后在其它slave上应用相应的差异中继日志并开始从新的master开始复制。

  • 在MHA实现Master故障切换过程中,MHA Node会试图访问故障的master(通过SSH),如果可以访问(不是硬件故障,比如InnoDB数据文件损坏等),会保存二进制文件,以最大程度保证数据不丢失。MHA和半同步复制一起使用会大大降低数据丢失的危险。

五.MHA搭建

实验思路:
1.MHA架构

  • (1)数据库安装
  • (2)一主两从
  • (3)MHA搭建

2.故障模拟

  • (1)主库失效
  • (2)备选主库成为主库
  • (3)元故障主库恢复重新加入到MHA成为从库
MHA manager 节点服务器 CentOS7.4(64 位) manager/192.168.80.13 ,安装MHA node 和 manager 组件
Master 节点服务器 CentOS7.4(64 位) mysql1/192.168.80.10 ,安装mysql5.7、MHA node 组件
Slave1 节点服务器 CentOS7.4(64 位) mysql2/192.168.80.11 ,安装mysql5.7、MHA node 组件
Slave2 节点服务器 CentOS7.4(64 位) mysql3/192.168.80.12 ,安装mysql5.7、MHA node 组件
1.把所有服务器防火墙关闭
systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld
setenforce 0
2.确认Master、Slave1、Slave2 节点上安装 mysql5.7
3.修改 Master、Slave1、Slave2 节点的主机名(方便识别也可以不变更)
hostnamectl set-hostname Mysql1
hostnamectl set-hostname Mysql2
hostnamectl set-hostname Mysql3

在这里插入图片描述

4.修改 Master、Slave1、Slave2 节点的 Mysql主配置文件/etc/my.cnf 
##Master 节点##
vim /etc/my.cnf
[mysqld]
server-id = 1
log_bin = master-bin
log-slave-updates = true

systemctl restart mysqld

在这里插入图片描述

##Slave1、Slave2 节点##
vim /etc/my.cnf
server-id = 2 						#三台服务器的 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

在这里插入图片描述

5.在 Master、Slave1、Slave2 节点上都创建两个软链接
ln -s /usr/local/mysql/bin/mysql /usr/sbin/
ln -s /usr/local/mysql/bin/mysqlbinlog /usr/sbin/

在这里插入图片描述

6.配置 mysql 一主两从
(1)所有数据库节点进行 mysql 授权
mysql -uroot -p
grant replication slave on *.* to 'myslave'@'192.168.23.%' identified by '123456';		#从数据库同步使用
grant all privileges on *.* to 'mha'@'192.168.23.%' identified by 'manager';		#manager 使用

grant all privileges on *.* to 'mha'@'Mysql1' identified by 'manager';				#防止从库通过主机名连接不上主库
grant all privileges on *.* to 'mha'@'Mysql2' identified by 'manager';
grant all privileges on *.* to 'mha'@'Mysql3' identified by 'manager';
flush privileges;

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

(2)在 Master 节点查看二进制文件和同步点
show master status;
+-------------------+----------+--------------+------------------+-------------------+
| File              | Position | Binlog_Do_DB | Binlog_Ignore_DB | Executed_Gtid_Set |
+-------------------+----------+--------------+------------------+-------------------+
| master-bin.000001 |     1745 |              |                  |                   |
+-------------------+----------+--------------+------------------+-------------------+

在这里插入图片描述

(3)在 Slave1、Slave2 节点执行同步操作
change master to master_host='192.168.23.128',master_user='myslave',master_password='123456',master_log_file='master-bin.000001',master_log_pos=1745; 

start slave;

在这里插入图片描述

(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。
Slave_IO_Running: Yes
Slave_SQL_Running: Yes

在这里插入图片描述

(5)两个从库必须设置为只读模式:
set global read_only=1;

在这里插入图片描述

(6)插入数据测试数据库同步
##在 Master 主库插创建一个库,测试是否同步##
create database test_db;
use test_db;
create table test(id int);
insert into test(id) values (1);

在这里插入图片描述
7.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
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

在这里插入图片描述

(2)安装 MHA 软件包,先在所有服务器上必须先安装 node 组件
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。
cd /opt
tar zxvf mha4mysql-node-0.57.tar.gz
cd mha4mysql-node-0.57
perl Makefile.PL
make && make install

在这里插入图片描述

(3)在 MHA manager 节点上安装 manager 组件
cd /opt
tar zxvf mha4mysql-manager-0.57.tar.gz
cd mha4mysql-manager-0.57
perl Makefile.PL
make && make install
-------------------------------------------------------------------------------------
#manager 组件安装后在/usr/local/bin 下面会生成几个工具,主要包括以下几个:
masterha_check_ssh 检查 MHA 的 SSH 配置状况
masterha_check_repl 检查 MySQL 复制状况
masterha_manger 启动 manager的脚本
masterha_check_status 检测当前 MHA 运行状态
masterha_master_monitor 检测 master 是否宕机
masterha_master_switch 控制故障转移(自动或者手动)
masterha_conf_host 添加或删除配置的 server 信息
masterha_stop  关闭manager

#node 组件安装后也会在/usr/local/bin 下面会生成几个脚本(这些工具通常由 MHAManager 的脚本触发,无需人为操作)主要如下:
save_binary_logs 保存和复制 master 的二进制日志
apply_diff_relay_logs 识别差异的中继日志事件并将其差异的事件应用于其他的 slave
filter_mysqlbinlog 去除不必要的 ROLLBACK 事件(MHA 已不再使用这个工具)
purge_relay_logs 清除中继日志(不会阻塞 SQL 线程)

在这里插入图片描述

8.在所有服务器上配置无密码认证
(1)在 manager 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 192.168.23.128     #mysql1
ssh-copy-id 192.168.23.129     #mysql2
ssh-copy-id 192.168.23.132     #mysql3

(2)在 mysql1 上配置到数据库节点 mysql2 和 mysql3 的无密码认证
ssh-keygen -t rsa
ssh-copy-id 192.168.23.129
ssh-copy-id 192.168.23.132

(3)在 mysql2 上配置到数据库节点 mysql1 和 mysql3 的无密码认证
ssh-keygen -t rsa
ssh-copy-id 192.168.23.128
ssh-copy-id 192.168.23.132

(4)在 mysql3 上配置到数据库节点 mysql1 和 mysql2 的无密码认证
ssh-keygen -t rsa
ssh-copy-id 192.168.23.128
ssh-copy-id 192.168.23.129

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

9.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
//拷贝后会有四个执行文件
ll /usr/local/bin/scripts/

master_ip_failover  		#自动切换时 VIP 管理的脚本
master_ip_online_change 	#在线切换时 vip 的管理
power_manager 				#故障发生后关闭主机的脚本
send_report 				#因故障切换后发送报警的脚本

在这里插入图片描述

(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

在这里插入图片描述

(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)
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 = '192.168.23.200';									#指定vip的地址
my $brdc = '192.168.23.255';								#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 ens33:1 192.168.23.200
my $ssh_stop_vip = "/sbin/ifconfig ens33:$key down";		#代表此变量值为ifconfig ens33:1 192.168.23.200 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";
}

在这里插入图片描述

(4)创建 MHA 软件目录并拷贝配置文件,这里使用app1.cnf配置文件来管理 mysql 节点服务器
mkdir /etc/masterha
cp /opt/mha4mysql-manager-0.57/samples/conf/app1.cnf /etc/masterha

vim /etc/masterha/app1.cnf						#删除原有内容,直接复制并修改节点服务器的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=123456
repl_user=myslave
secondary_check_script=/usr/local/bin/masterha_secondary_check -s 192.168.23.128 -s 192.168.23.132
shutdown_script=""
ssh_user=root
user=mha

[server1]
hostname=192.168.23.128
port=3306

[server2]
candidate_master=1
check_repl_delay=0
hostname=192.168.23.129
port=3306

[server3]
hostname=192.168.23.132
port=3306

在这里插入图片描述

[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,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=123456			#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 192.168.23.128 -s 192.168.23.132	#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=192.168.23.128
port=3306

[server2]
hostname=192.168.23.129
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=192.168.23.132
port=3306
9.第一次配置需要在 Master 节点上手动开启虚拟IP
ifconfig ens33:1 192.168.23.200/24

在这里插入图片描述

10.在 manager 节点上测试 ssh 无密码认证,如果正常最后会输出 successfully,如下所示。
masterha_check_ssh -conf=/etc/masterha/app1.cnf

在这里插入图片描述

11.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。如下所示。
masterha_check_repl -conf=/etc/masterha/app1.cnf

在这里插入图片描述

12.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 &

----------------------------------------------------------------------------------------------------------
--remove_dead_master_conf:该参数代表当发生主从切换后,老的主库的 ip 将会从配置文件中移除。
--manger_log:日志存放位置。
--ignore_last_failover:在缺省情况下,如果 MHA 检测到连续发生宕机,且两次宕机间隔不足 8 小时的话,则不会进行 Failover, 之所以这样限制是为了避免 ping-pong 效应。该参数代表忽略上次 MHA 触发切换产生的文件,默认情况下,MHA 发生切换后会在日志记目录,也就是上面设置的日志app1.failover.complete文件,下次再次切换的时候如果发现该目录下存在该文件将不允许触发切换,除非在第一次切换后收到删除该文件,为了方便,这里设置为--ignore_last_failover。
----------------------------------------------------------------------------------------------------------

在这里插入图片描述

13.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

在这里插入图片描述

14. 查看 MHA 日志,也以看到当前的 master 是 192.168.23.128,如下所示。
cat /var/log/masterha/app1/manager.log | grep "current master"

在这里插入图片描述

15. 查看 Mysql1 的 VIP 地址 192.168.23.200 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。

在这里插入图片描述

六.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
或
pkill -9 mysql

#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

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

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。
(1)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。
(2)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。

(1)故障修复步骤

1.修复mysql
systemctl restart mysqld
2.修复主从
#在现主库服务器 Mysql2 查看二进制文件和同步点
show master status;   
 #在原主库服务器 mysql1 执行同步操作
change master to master_host='192.168.23.129',master_user='myslave',master_password='123456',master_log_file='master-bin.000001',master_log_pos=1745;

start slave;   #开启同步

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
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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)
vi /etc/masterha/app1.cnf
......
secondary_check_script=/usr/local/bin/masterha_secondary_check -s 192.168.23.128 -s 192.168.23.132
......
[server1]
hostname=192.168.23.129
port=3306

[server2]
candidate_master=1
check_repl_delay=0
hostname=192.168.23.128
port=3306

[server3]
hostname=192.168.23.132
port=3306

在这里插入图片描述

4.在 manager 节点上启动 MHA
masterha_stop --conf=/etc/masterha/app1.cnf             #重启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 &
masterha_check_status --conf=/etc/masterha/app1.cnf     #再次查看MHA状态

在这里插入图片描述

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