MySQL-MHA高可用配置及故障切换

MySQL-MHA

一、MHA概述：

1.概述：

（1）MHA（Master High Availability）是一套优秀的MySQL高可用环境下故障切换和主从复制的软件。
（2）MHA 的出现就是解决MySQL 单点的问题。
（3）MySQL故障切换过程中，MHA能做到0-30秒内自动完成故障切换操作。
（4）MHA能在故障切换的过程中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。

2.MHA的组成：

（1）MHA Node（数据节点）
MHA Node 运行在每台 MySQL 服务器上。

（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 集群；也可以部署在一台 slave 节点上。
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。

3.MHA的特点：

（1）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
（2）使用半同步复制，可以大大降低数据丢失的风险，如果只有一个slave已经收到了最新的二进制日志，MHA可以将最新的二进制日志应用于其他所有的slave服务器上，因此可以保证所有节点的数据一致性
（3）目前MHA支持一主多从架构，最少三台服务，即一主两从

4.MHA的工作原理：

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

（2）识别含有最新的更新的slave日志

（3）应用差异的中继日志（relay log）到其他的slave

（4）应用从master保存的二进制日志事件

（5）提升一个新的slave成为新的master

（6）使用其他的slave连接新的master进行复制

二、搭建MySQL MHA：

MHA：为解决故障切换，数据尽可能保存及所有节点的一致性。
图示解析：

在这里插入图片描述

1.配置主从复制：

MHA manager节点服务器：192.168.174.12
master节点服务器：192.168.174.15
slave1节点服务器：192.168.174.18
slave2节点服务器：192.168.174.19

1.关闭防火墙，安全机制（所有服务器）：

systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld
setenforce 0

2.修改主机名：

hostnamectl set-hostname manager
su
hostnamectl set-hostname master
su
hostnamectl set-hostname slave1
su
hostnamectl set-hostname slave2
su

3.在Master、Slave1、Slave2添加主机映射关系

#三台添加同样的配置
vim /etc/hosts
192.168.174.15 master
192.168.174.18 slave1
192.168.174.19 slave2

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节点##
 vim /etc/my.cnf
 [mysqld]
 server-id = 2               #三台服务器的 server-id 不能相同
 log_bin = master-bin
 relay-log = relay-log-bin
 relay-log-index = slave-relay-bin.index
 relay_log_recovery=1
 
 systemctl restart mysqld

在这里插入图片描述

 ##Slave2节点##
 vim /etc/my.cnf
 [mysqld]
 server-id = 3               #三台服务器的 server-id 不能相同
 log_bin = master-bin
 relay-log = relay-log-bin
 relay-log-index = slave-relay-bin.index
 relay_log_recovery=1
 
 
 systemctl restart mysqld     #重启mysql

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/

6.配置 mysql 一主两从：

（1）三台数据库进行MySQL授权：

mysql -uroot -pabc123
grant replication slave on *.* to 'myslave'@'192.168.174.%' identified by '123456';		
#从数据库同步使用
grant all privileges on *.* to 'mha'@'192.168.174.%' identified by 'mhamanager';		#manager 使用
 
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：

show master status;

在这里插入图片描述

（3）在 Slave01、Slave02 节点执行同步操作：

change master to master_host='192.168.174.15',master_user='myslave',master_password='abc123',master_log_file='master-bin.000001',master_log_pos=1749;
start slave;

（4）在 Slave01、Slave02 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：

create database test;
use test;
create table test(id int);
insert into test(id) values (1);

在这里插入图片描述

2.配置MHA：

（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

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 CentOS7.6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

（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

3.manager与node工具使用：

（1）工具介绍：

#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）

（2）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 192.168.174.15
ssh-copy-id 192.168.174.18
ssh-copy-id 192.168.174.19

② 在 master 上配置到数据库节点 slave01 和 slave02 的无密码认证：

ssh-keygen -t rsa
ssh-copy-id 192.168.174.18
ssh-copy-id 192.168.174.19

③ 在 slave01 上配置到数据库节点 master 和 slave02 的无密码认证：

ssh-keygen -t rsa
ssh-copy-id 192.168.174.15
ssh-copy-id 192.168.174.19

（4）在 slave02 上配置到数据库节点 master 和 slave01 的无密码认证：

ssh-keygen -t rsa
ssh-copy-id 192.168.174.15
ssh-copy-id 192.168.174.18

4.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
----------------------------------------------------------------------------------------------------------

（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）

vim /usr/local/bin/master_ip_failover
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);
my $vip = '192.168.1174.200';									#指定vip的地址
my $brdc = '192.168.174.255';								#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 ens33:1 192.168.174.200
my $ssh_stop_vip = "/sbin/ifconfig ens33:$key down";		#代表此变量值为ifconfig ens33:1 192.168.174.200 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=mhamanager
ping_interval=1
remote_workdir=/tmp
repl_password=123456
repl_user=myslave
secondary_check_script=/usr/local/bin/masterha_secondary_check -s 192.168.174.18 -s 192.168.174.19
shutdown_script=""
ssh_user=root
user=mha

[server1]
hostname=192.168.174.15
port=3306

[server2]
candidate_master=1
check_repl_delay=0
hostname=192.168.174.18
port=3306

[server3]
hostname=192.168.174.19
port=3306

----------------------------------------------------------------------------------------------------------
[server default]
manager_log=/var/log/masterha/app1/manager.log　　　　　　#manager日志
manager_workdir=/var/log/masterha/app1　　　　　　　　    #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=123		    #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 192.168.174.18 -s 192.168.174.19	#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=192.168.174.15
port=3306

[server2]
hostname=192.168.174.18
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，即使这个从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=192.168.174.19
port=3306
----------------------------------------------------------------------------------------------------------

5.第一次配置需要在 Master 节点上手动开启虚拟IP：

/sbin/ifconfig ens33:1 192.168.174.200/24

6.manager 节点上测试 ssh：

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

在这里插入图片描述

7.manager 节点上测试 mysql 主从连接：

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

在这里插入图片描述

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 &

#生产中java 服务启动的方式

在这里插入图片描述

9.查看 MHA 状态：

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

在这里插入图片描述

10.查看日志：

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

在这里插入图片描述

11. 查看master VIP ：

查看master 的 VIP 地址 192.168.174.200 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

在这里插入图片描述

三、故障模拟：

1.在 manager 节点上监控观察日志记录：

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



#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 master 节点删除。查看 slave1 是否接管 VIP
ifconfig

2.在 Master 节点 master 上停止mysql服务

systemctl stop mysqld
或
pkill -9 mysql

3.查看VIP是否漂移：

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 master 节点删除。查看 slave1 是否接管 VIP
ifconfig

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。

4.故障恢复：

（1）恢复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;
+-------------------+----------+--------------+------------------+-------------------+
| File              | Position | Binlog_Do_DB | Binlog_Ignore_DB | Executed_Gtid_Set |
+-------------------+----------+--------------+------------------+-------------------+
| master-bin.000002 |      154 |              |                  |                   |
+-------------------+----------+--------------+------------------+-------------------+

（3）在原主库服务器 mysql1 执行同步操作：

change master to master_host='192.168.174.15',master_user='myslave',master_password='123456',master_log_file='master-bin.000002',master_log_pos=154;

start slave;

（4）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 192.168.174.18 -s 192.168.174.19
......
[server1]
hostname=192.168.174.15
port=3306

[server2]
candidate_master=1
check_repl_delay=0
hostname=192.168.174.18
port=3306

[server3]
hostname=192.168.174.19
port=3306

（5）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 &

四、总结：

MHA（Master High Availability）是一款基于MySQL的高可用性（HA）解决方案。MHA的作用是在主服务器出现故障时，通过自动切换到备份服务器，保证MySQL服务的高可用性和连续性。

1.MHA的配置包括三个主要组件：Master Server、MHA Node和MHA Manager。下面是MHA的高可用配置及故障切换的步骤：

2.在Master Server和Replica Server上安装MHA Manager和相关依赖。MHA Manager是一个Python脚本，需要依赖于Perl脚本、Python-cryptography库、SSH客户端等。

3.配置MHA Manager的配置文件masterha_manager.conf。配置文件中需要包含MySQL的Master服务器和Replica服务器的连接信息、SSH连接信息等。

4.配置SSH连接，确保Master Server和Replica Server能够互相SSH连接。可以通过配置SSH公钥和私钥的方式来实现。

5.启动MHA管理器。可以使用以下命令来启动MHA Manager：
masterha_manager --conf=/etc/masterha/masterha_manager.conf --remove_dead_master_conf
配置MHA Manager的failover功能。可以通过配置master_ip_failover_script参数来实现自定义切换脚本的使用。

6.测试MHA的故障转移功能。可以模拟Master Server的故障，检查MHA是否能够自动切换到Replica Server。

7.需要注意的是，在使用MHA和进行故障切换之前，应该先备份所有的数据，以防止意外数据丢失和损坏。

总的来说，MHA是一种可靠和稳定的高可用性解决方案，可以有效地提高MySQL服务的可用性和连续性。配置MHA并进行故障切换需要一定的系统管理和MySQL技术经验，建议在实际使用中仔细了解和研究相关技术文档和最佳实践，以确保高可用性和数据的安全性。