MySQL高可用架构之Percona XtraDB Cluster

简介

Percona XtraDB Cluster是MySQL高可用性和可扩展性的解决方案，Percona XtraDB Cluster提供的特性如下：

1.同步复制，事务要么在所有节点提交或不提交。

2.多主复制，可以在任意节点进行写操作。

3.在从服务器上并行应用事件，真正意义上的并行复制。

4.节点自动配置。

5.数据一致性，不再是异步复制。

Percona XtraDB Cluster完全兼容MySQL和Percona Server，表现在：

1.数据的兼容性

2.应用程序的兼容性：无需更改应用程序

1.集群是有节点组成的，推荐配置至少3个节点，但是也可以运行在2个节点上。

2.每个节点都是普通的mysql/percona服务器，可以将现有的数据库服务器组成集群，反之，也可以将集群拆分成单独的服务器。

3.每个节点都包含完整的数据副本。

优点如下：

1.当执行一个查询时，在本地节点上执行。因为所有数据都在本地，无需远程访问。

2.无需集中管理。可以在任何时间点失去任何节点，但是集群将照常工作，不受影响。

3.良好的读负载扩展，任意节点都可以查询。

缺点如下：

1.加入新节点，开销大。需要复制完整的数据。

2.不能有效的解决写缩放问题，所有的写操作都将发生在所有节点上。

3.有多少个节点就有多少重复的数据。

架构图如下：

（图片来源官网）

Percona XtraDB Cluster与MySQL Replication区别在于：

分布式系统的CAP理论。

C— 一致性，所有节点的数据一致。

A— 可用性，一个或多个节点失效，不影响服务请求。

P— 分区容忍性，节点间的连接失效，仍然可以处理请求。

任何一个分布式系统，需要满足这三个中的两个。

MySQL Replication: 可用性和分区容忍性

Percona XtraDB Cluster: 一致性和可用性

因此MySQL Replication并不保证数据的一致性，而Percona XtraDB Cluster提供数据一致性。

Percona XtraDB Cluster组件：

Percona XtraDB Cluster基于XtraDB的Percona Server以及包含写复制集补丁。使用Galera 2.x library，事务型应用下的通用的多主同步复制插件。

Galera 2.x新特性有：

1.IST(Incremental State Transfer)增量状态传输。对于WAN特别有用。

2.RSU(Rolling Schema Update)旋转更新架构。不会阻止对表进行操作。

局限性

1.目前的复制仅仅支持InnoDB存储引擎。任何写入其他引擎的表，包括mysql.*表将不会复制。但是DDL语句会被复制的，因此创建用户将会被复制，但是insert into mysql.user…将不会被复制的。

2.DELETE操作不支持没有主键的表。没有主键的表在不同的节点顺序将不同，如果执行SELECT…LIMIT… 将出现不同的结果集。

3.在多主环境下LOCK/UNLOCK TABLES不支持。以及锁函数GET_LOCK(), RELEASE_LOCK()…

4.查询日志不能保存在表中。如果开启查询日志，只能保存到文件中。

5.允许最大的事务大小由wsrep_max_ws_rows和wsrep_max_ws_size定义。任何大型操作将被拒绝。如大型的LOAD DATA操作。

6.由于集群是乐观的并发控制，事务commit可能在该阶段中止。如果有两个事务向在集群中不同的节点向同一行写入并提交，失败的节点将中止。对于集群级别的中止，集群返回死锁错误代码(Error: 1213 SQLSTATE: 40001 (ER_LOCK_DEADLOCK)).

7.XA事务不支持，由于在提交上可能回滚。

8.整个集群的写入吞吐量是由最弱的节点限制，如果有一个节点变得缓慢，那么整个集群将是缓慢的。为了稳定的高性能要求，所有的节点应使用统一的硬件。

9.集群节点建议最少3个。2个也可以运行，但是官方不推荐这么做，因为3个节点是为了预防脑裂。

10.如果DDL语句有问题将破坏集群。建议使用pt-online-schema-change操作DDL。

通过以上的简单了解，相信大家已经有了初步认识，更加深入的内容，推荐童鞋们阅读官方文档。下面我们进行环境的搭建与测试。测试机器信息如下：

注意：Percona-XtraDB-Cluster在启动以后会额外启动端口来进行状态检测，所以请开放相应的端口，默认是4567端口。我测试环境关闭了iptables。

node1    192.168.0.100 
node2    192.168.0.101
node3    192.168.0.102

1.安装软件依赖包（添加repl源，再安装依赖，3台server操作一样。）

[root@node1 ~]# rpm -ivh http://dl.fedoraproject.org/pub/epel/6/x86_64/epel-release-6-8.noarch.rpm

[root@node1 ~]# yum install perl-IO-Socket-SSL perl-DBD-MySQL perl-Time-HiRes socat nc -y

2.安装xtrabackup（PXC同步数据需要用到，为什么使用xtrabackup？自己查询官方文档）

[root@node1 ~]# wget -q http://www.percona.com/downloads/XtraBackup/LATEST/binary/redhat/6/x86_64/percona-xtrabackup-2.2.3-4982.el6.x86_64.rpm
[root@node1 ~]# rpm -ivh percona-xtrabackup-2.2.3-4982.el6.x86_64.rpm

3.下载安装Percona-XtraDB-Cluster

[root@node1 ~]# wget http://www.percona.com/downloads/Percona-XtraDB-Cluster-56/LATEST/binary/tarball/Percona-XtraDB-Cluster-5.6.19-rel67.0-25.6.824.Linux.x86_64.tar.gz

[root@node1 ~]# tar xf Percona-XtraDB-Cluster-5.6.19-rel67.0-25.6.824.Linux.x86_64.tar.gz -C /usr/local/
[root@node1 ~]# cd /usr/local/
[root@node1 local]# ln -s Percona-XtraDB-Cluster-5.6.19-rel67.0-25.6.824.Linux.x86_64/ mysql
[root@node1 local]# cd mysql
[root@node1 mysql]# groupadd mysql
[root@node1 mysql]# useradd -r -g mysql mysql
[root@node1 mysql]# chown -R mysql .
[root@node1 mysql]# chgrp -R mysql .      
[root@node1 mysql]# cp support-files/my-default.cnf /etc/my.cnf
[root@node1 mysql]# mkdir -p /data/mysql
[root@node1 mysql]# chown -R mysql.mysql /data/mysql/
[root@node1 mysql]# ./scripts/mysql_install_db --user=mysql --basedir=/usr/local/mysql --datadir=/data/mysql/

[root@node1 mysql]# chown -R root .
[root@node1 mysql]# cp support-files/mysql.server /etc/init.d/mysql
[root@node1 mysql]# chmod 755 /etc/init.d/mysql

修改my.cnf配置文件如下：

[root@node1 mysql]# grep dir /etc/my.cnf 
basedir = /usr/local/mysql
datadir = /data/mysql
[root@node1 mysql]#

并在[mysqld]段落添如下参数：

wsrep_provider=/usr/local/mysql/lib/libgalera_smm.so                             #库文件 
wsrep_cluster_address=gcomm://192.168.0.100,192.168.0.101,192.168.0.102          #节点中所有ip
wsrep_node_address=192.168.0.100                                                 #节点的ip
wsrep_slave_threads=2                                                            #开启的复制线程数，cpu核数*2
binlog_format=ROW                                                                #binlog格式必须为row
default_storage_engine=InnoDB                                                    #暂时不支持其他存储引擎，只支持innodb，当然可以支持myisam，需要另外参数打开
innodb_autoinc_lock_mode=2                                                       #自增锁的优化
wsrep_cluster_name=pxc-yayun                                                     #集群名字
wsrep_sst_auth=sst:yayun                                                         #sst模式需要的用户名和密码
wsrep_sst_method=xtrabackup-v2                                                   #采用什么方式复制数据。还支持mysqldump，rsync

启动，进行授权操作，对于第一个节点必须以特殊方式启动，如下：

[root@node1 mysql]# /etc/init.d/mysql --help
Usage: mysql {start|stop|restart|restart-bootstrap|reload|force-reload|status|bootstrap-pxc}  [ MySQL (Percona XtraDB Cluster) options ]
[root@node1 mysql]# /etc/init.d/mysql bootstrap-pxc
Bootstrapping PXC (Percona XtraDB Cluster)Starting MySQL (P[  OK  ]traDB Cluster).........
[root@node1 mysql]#

进行查看，可以发现启动两个端口

[root@node1 ~]# netstat -nltp | grep mysqld
tcp        0      0 0.0.0.0:4567                0.0.0.0:*                   LISTEN      2964/mysqld         
tcp        0      0 0.0.0.0:3306                0.0.0.0:*                   LISTEN      2964/mysqld         
[root@node1 ~]#

进行授权，推荐使用grant方式

mysql> GRANT RELOAD, LOCK TABLES, REPLICATION CLIENT ON * . * TO 'sst'@'localhost' IDENTIFIED BY 'yayun';
Query OK, 0 rows affected (0.03 sec)

mysql> FLUSH PRIVILEGES;  
Query OK, 0 rows affected (0.03 sec)

mysql>

到这里我们的第一个节点就搞定了，剩下的两个节点配置稍微不同，安装方式都是一样的，不再重复。
node2的配置如下：

wsrep_provider=/usr/local/mysql/lib/libgalera_smm.so                             
wsrep_cluster_address=gcomm://192.168.0.100,192.168.0.101,192.168.0.102          
wsrep_node_address=192.168.0.101                                               
wsrep_slave_threads=2                                                            
binlog_format=ROW                                                                
default_storage_engine=InnoDB                                                    
innodb_autoinc_lock_mode=2                                                       
wsrep_cluster_name=pxc-yayun                                                     
wsrep_sst_auth=sst:yayun                                                         
wsrep_sst_method=xtrabackup-v2

node3的配置如下：

wsrep_provider=/usr/local/mysql/lib/libgalera_smm.so                             
wsrep_cluster_address=gcomm://192.168.0.100,192.168.0.101,192.168.0.102          
wsrep_node_address=192.168.0.102                                              
wsrep_slave_threads=2                                                            
binlog_format=ROW                                                                
default_storage_engine=InnoDB                                                    
innodb_autoinc_lock_mode=2                                                       
wsrep_cluster_name=pxc-yayun                                                     
wsrep_sst_auth=sst:yayun                                                         
wsrep_sst_method=xtrabackup-v2

node2，node3节点都配置完成以后，我们启动，对于第2,3个节点启动和我们普通的MySQL启动方式一样。

node2启动：

[root@node2 ~]# /etc/init.d/mysql start
MySQL (Percona XtraDB Cluster) is not running, but lock fil[FAILED]lock/subsys/mysql) exists
Starting MySQL (Percona XtraDB Cluster)...............State transfer in progress, setting sleep higher
.............                                              [  OK  ]
[root@node2 ~]#

日志输出如下：

[root@node2 mysql]# tail -n 20 node2.err  
2014-07-25 10:44:29 33172 [Note] InnoDB:  Percona XtraDB (http://www.percona.com) 5.6.19-67.0 started; log sequence number 1626646
2014-07-25 10:44:29 33172 [Warning] No existing UUID has been found, so we assume that this is the first time that this server has been started. Generating a new UUID: 997242b1-13a5-11e4-aa74-000c29fedc91.
2014-07-25 10:44:29 33172 [Note] RSA private key file not found: /data/mysql//private_key.pem. Some authentication plugins will not work.
2014-07-25 10:44:29 33172 [Note] RSA public key file not found: /data/mysql//public_key.pem. Some authentication plugins will not work.
2014-07-25 10:44:29 33172 [Note] Server hostname (bind-address): '*'; port: 3306
2014-07-25 10:44:29 33172 [Note] IPv6 is available.
2014-07-25 10:44:29 33172 [Note]   - '::' resolves to '::';
2014-07-25 10:44:29 33172 [Note] Server socket created on IP: '::'.
2014-07-25 10:44:29 33172 [Note] Event Scheduler: Loaded 0 events
2014-07-25 10:44:29 33172 [Note] WSREP: Signalling provider to continue.
2014-07-25 10:44:29 33172 [Note] WSREP: inited wsrep sidno 1
2014-07-25 10:44:29 33172 [Note] WSREP: SST received: 2dc360e7-135f-11e4-a4e9-126b1471680b:1
2014-07-25 10:44:29 33172 [Note] /usr/local/mysql/bin/mysqld: ready for connections.
Version: '5.6.19-67.0-25.6'  socket: '/tmp/mysql.sock'  port: 3306  Percona XtraDB Cluster binary (GPL) 5.6.19-25.6, Revision 824, wsrep_25.6.r4111
2014-07-25 10:44:30 33172 [Note] WSREP: 1.0 (node2): State transfer from 0.0 (node1) complete.
2014-07-25 10:44:30 33172 [Note] WSREP: Shifting JOINER -> JOINED (TO: 1)
2014-07-25 10:44:30 33172 [Note] WSREP: Member 1.0 (node2) synced with group.
2014-07-25 10:44:30 33172 [Note] WSREP: Shifting JOINED -> SYNCED (TO: 1)
2014-07-25 10:44:30 33172 [Note] WSREP: Synchronized with group, ready for connections
2014-07-25 10:44:30 33172 [Note] WSREP: wsrep_notify_cmd is not defined, skipping notification.
[root@node2 mysql]#

node3启动：

[root@node3 ~]# /etc/init.d/mysql start
MySQL (Percona XtraDB Cluster) is not running, but lock fil[FAILED]lock/subsys/mysql) exists
Starting MySQL (Percona XtraDB Cluster)....................................State transfer in progress, setting sleep higher
.....                                                      [  OK  ]
[root@node3 ~]#

日志输出如下：

[root@node3 mysql]# tail -n 20 node3.err  
2014-07-25 10:49:26 38949 [Note] InnoDB:  Percona XtraDB (http://www.percona.com) 5.6.19-67.0 started; log sequence number 1626646
2014-07-25 10:49:26 38949 [Warning] No existing UUID has been found, so we assume that this is the first time that this server has been started. Generating a new UUID: 4ad6df19-13a6-11e4-aae1-000c29d894d0.
2014-07-25 10:49:27 38949 [Note] RSA private key file not found: /data/mysql//private_key.pem. Some authentication plugins will not work.
2014-07-25 10:49:27 38949 [Note] RSA public key file not found: /data/mysql//public_key.pem. Some authentication plugins will not work.
2014-07-25 10:49:27 38949 [Note] Server hostname (bind-address): '*'; port: 3306
2014-07-25 10:49:27 38949 [Note] IPv6 is available.
2014-07-25 10:49:27 38949 [Note]   - '::' resolves to '::';
2014-07-25 10:49:27 38949 [Note] Server socket created on IP: '::'.
2014-07-25 10:49:27 38949 [Note] Event Scheduler: Loaded 0 events
2014-07-25 10:49:27 38949 [Note] WSREP: Signalling provider to continue.
2014-07-25 10:49:27 38949 [Note] WSREP: inited wsrep sidno 1
2014-07-25 10:49:27 38949 [Note] WSREP: SST received: 2dc360e7-135f-11e4-a4e9-126b1471680b:1
2014-07-25 10:49:27 38949 [Note] /usr/local/mysql/bin/mysqld: ready for connections.
Version: '5.6.19-67.0-25.6'  socket: '/tmp/mysql.sock'  port: 3306  Percona XtraDB Cluster binary (GPL) 5.6.19-25.6, Revision 824, wsrep_25.6.r4111
2014-07-25 10:49:28 38949 [Note] WSREP: 0.0 (node3): State transfer from 1.0 (node1) complete.
2014-07-25 10:49:28 38949 [Note] WSREP: Shifting JOINER -> JOINED (TO: 1)
2014-07-25 10:49:28 38949 [Note] WSREP: Member 0.0 (node3) synced with group.
2014-07-25 10:49:28 38949 [Note] WSREP: Shifting JOINED -> SYNCED (TO: 1)
2014-07-25 10:49:28 38949 [Note] WSREP: Synchronized with group, ready for connections
2014-07-25 10:49:28 38949 [Note] WSREP: wsrep_notify_cmd is not defined, skipping notification.
[root@node3 mysql]#

如果启动失败，日志里面也会有提示的，通常启动失败的原因有如下：
（1）配置文件错误

（2）防火墙没有开放相应的端口，比如默认的4567端口

（3）忘记进行授权账号

（4）xtrabackup没有安装或者安装有问题

下面我们进行相关的测试，比如在node节点创建表，插入数据，看另外两个节点是否有数据。

node1节点创建表t1，插入数据，在另外两个节点也可以看见：

mysql> create database yayun;
Query OK, 1 row affected (0.02 sec)

mysql> use yayun
Database changed
mysql> create table t1 ( id int,name char(20)) engine=innodb;
Query OK, 0 rows affected (0.03 sec)

mysql> insert into t1 select 1,'yayun';
Query OK, 1 row affected (0.00 sec)
Records: 1  Duplicates: 0  Warnings: 0

mysql> select * from t1;
+------+-------+
| id   | name  |
+------+-------+
|    1 | yayun |
+------+-------+
1 row in set (0.00 sec)

mysql>

node2节点：

mysql> select * from yayun.t1;
+------+-------+
| id   | name  |
+------+-------+
|    1 | yayun |
+------+-------+
1 row in set (0.00 sec)

mysql>

node3节点：

mysql> select * from yayun.t1;
+------+-------+
| id   | name  |
+------+-------+
|    1 | yayun |
+------+-------+
1 row in set (0.00 sec)

mysql>

到这里搭建就基本结束了。3个节点同时支持write/read操作。更加详细的介绍以及细节建议大家参考官方文档。

MySQL高可用架构之Percona XtraDB Cluster

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