MySQL高可用之KeepAlived+双主

sunnyxuebuhui

2020-02-16

MySQL高可用之KeepAlived双主

生产环境中一台mysql主机存在单点故障，所以要确保mysql的高可用性，即两台MySQL服务器。如果其中有一台MySQL服务器挂掉后，另外一台能立马接替其进行工作。
MySQL的高可用方案一般有如下几种：keepalived+双主，MHA，PXC，MMM，Heartbeat+DRBD等，比较常用的是keepalived+双主，MHA和PXC。
主要介绍利用 keepalived 实现 MySQL 数据库的高可用。 Keepalived+mysql双主来实现MySQL-HA，我们必须保证两台MySQL数据库的数据完全一样。

基本思路

两台MySQL互为主从关系，通过Keepalived配置虚拟IP，实现当其中的一台MySQL数据库宕机后，应用能够自动切换到另外一台MySQL数据库，保证系统的高可用。

环境

Mysql版本：mysql 5.7
Keepalived: keepalived-1.2.20

主机	操作系统	mysql-VIP	IP地址
mysql-master01	CentOS 7	192.168.10.100	192.168.1.1
mysql-master02	CentOS 7	192.168.10.100	192.168.1.8

一、配置两台服务器主主同步

该过程的第一部分就是master记录二进制日志。在每个事务更新数据完成之前， master在二进制日志记录这些改变。MySQL将事务写入二进制日志。在事件写入二进制日志完成后， master通知存储引擎提交事务。下一步就是slave将master的binary log拷贝到它自己的中继日志。首先，slave开始一个工作线程——I/O线程。I/O线程在master上打开一个普通的连接，然后开始binlog dump process。Binlog dump process从master的二进制日志中读取事件，如果已经同步了master，它会睡眠并等待master产生新的事件。I/O线程将这些事件写入中继日志。 SQL slave thread（SQL从线程）处理该过程的最后一步。SQL线程从中继日志读取事件，并重放其中的事件而更新slave的数据，使其与master中的数据一致。只要该线程与I/O线程保持一致，中继日志通常会位于OS的缓存中，所以中继日志的开销很小。主主同步就是两台机器互为主的关系，在任何一台机器上写入都会同步。若mysql主机开启了防火墙，需要关闭防火墙或创建规则。

1、修改MySQL配置文件两台MySQL均要开启binlog日志功能。

开启方法：在MySQL配置文件[MySQLd]段中加上log-bin=MySQL-bin选项，两台MySQL的server-ID不能一样，默认情况下两台MySQL的serverID都是1需将其中一台修改为2即可。

mysql-master01:
[ ~]# vim /etc/my.cnf
[mysqld]
basdir=/usr/local/mysql
datadir=/usr/local/mysql/data
pid-file=/usr/local/mysql/data/mysqld.pid
log-error=/usr/local/mysql/data/mysql.err
socket=/tmp/mysql.sock
log-bin=mysql-bin   //二进制日志
server-id=1
relay-log=relay-bin         //中继日志，存储所有主库TP过来的binlog事件
relay-log-index=relay-bin.index
auto_increment_increment=2  
auto_increment_offset=1     
[ ~]# systemctl restart mysqld

mysql-master02:
[ ~]# vim /etc/my.cnf
[mysqld]
basdir=/usr/local/mysql
datadir=/usr/local/mysql/data
pid-file=/usr/local/mysql/data/mysqld.pid
log-error=/usr/local/mysql/data/mysql.err
socket=/tmp/mysql.sock
log-bin=mysql-bin
server-id=2
relay-log=relay-bin
relay-log-index=relay-bin.index
auto_increment_increment=2
auto_increment_offset=2
[ ~]# systemctl restart mysqld

PS：master1和master2只有server-id不同和 auto-increment-offset不同

mysql中有自增长字段，在做数据库的主主同步时需要设置自增长的两个相关配置：auto_increment_offset和auto_increment_increment。
auto-increment-increment表示自增长字段每次递增的量，其默认值是1。它的值应设为整个结构中服务器的总数，本案例用到两台服务器，所以值设为2。
auto-increment-offset是用来设定数据库中自动增长的起点(即初始值)。因为这两能服务器都设定了一次自动增长值2，所以它们的起点必须得不同，这样才能避免两台服务器数据同步时出现主键冲突，主键自增：防止因为网络问题发生故障，导致数据冲突

2、将mysql-master01设为mysql-master02的主服务器在mysql-master01主机上创建授权账户，允许在mysql-master02(192.168.1.8)主机上连接

[ ~]# mysql -uroot -p123.com
mysql> grant replication slave on *.* to ‘192.168.1.%‘ identified by ‘123‘;
mysql> flush privileges;

查看master1的当前binlog状态信息

mysql> show master status;

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在mysql-master02上将mysql-master01设为自已的主服务器并开启slave功能。
[ ~]# mysql -uroot -p123.com
mysql> change master to master_host=‘192.168.1.1‘,master_user=‘rep‘,master_password=‘123‘,master_log_file=‘mysql-bin.000001‘,master_log_pos=608;
Query OK, 0 rows affected, 2 warnings (0.01 sec)

mysql> start slave;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

针对MySQl的防火墙规则：
    设置规则：
        #iptables I INPUT –p tcp –dport 3306 –j ACCEPT
        #service iptables save
    或者关闭防火墙
        #systemctl stop firewalld

查看从的状态，以下两个值必须为yes,代表从服务器能正常连接主服务器

PS :如果是克隆，会报UUID相同的错误信息，导致Slave_IO_Running为NO，这种情况直接到任意一台主机的/usr/local/mysql/data/auto.cnf文件，将里面的UUID删除，重启mysql服务就行。

mysql> show slave status\G

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3、将mysql-master02设为mysql-master01的主服务器在mysql-master02主机上创建授权账户，允许在mysql-master01(192.168.1.1)主机上连接

mysql-master02:
mysql>  grant replication slave on *.* to ‘192.168.1.%‘ identified by ‘123‘;
Query OK, 0 rows affected, 1 warning (0.01 sec)

mysql> flush privileges;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

查看mysql-master02的当前binlog状态信息

mysql> show master status;

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在mysql-master01上将mysql-master02设为自已的主服务器并开启slave功能。

mysql> change master to master_host=‘192.168.1.8‘,master_user=‘rep‘,master_password=‘123‘,master_log_file=‘mysql-bin.000001‘,master_log_pos=608;
Query OK, 0 rows affected, 2 warnings (0.01 sec)

mysql> start slave;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

防火墙同上。
查看从的状态，以下两个值必须为yes,代表从服务器能正常连接主服务器

mysql> show slave status\G

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4、测试主主同步在mysql-master01上创建要同步的数据库如test_db，并在test_db中创建一张测试表如tab1

mysql> create database test_db;
mysql> use test_db;
mysql> create table tab1(id int);
查看mysql-master02主机是否同步了mysql-master01上的数据变化
mysql> show databases;

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mysql> use test_db;
mysql> show tables;

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在mysql-master02主机上向tab1表中插入数据，查看mysql-master01是否同步了数据

mysql> insert into tab1 values(1);
mysql> select * from tab1;

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使用mysql-master01查看：

mysql> select  * from tab1;

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双主同步完成

PS：若主MYSQL服务器已经存在，只是后期才搭建从MYSQL服务器，在置配数据同步前应先将主MYSQL服务器的要同步的数据库拷贝到从MYSQL服务器上（如先在主MYSQL上备份数据库，再用备份在从MYSQL服务器上恢复）.

二、keepalived的安装配置实现高可用

下面就来完成keepalived的高可用性。 keepalived是集群管理中保证集群高可用的一个软件解决方案，其功能类似于heartbeat，用来防止单点故障 keepalived是以VRRP协议为实现基础的，VRRP全称Virtual RouterRedundancy Protocol，即虚拟路由冗余协议。虚拟路由冗余协议，可以认为是实现路由器高可用的协议，即将N台提供相同功能的路由器组成一个路由器组，这个组里面有一个master和多个backup，master上面有一个对外提供服务的vip，master会发组播（组播地址为224.0.0.18），当backup收不到vrrp包时就认为master宕掉了，这时就需要根据VRRP的优先级来选举一个backup当master。这样的话就可以保证路由器的高可用了。keepalived主要有三个模块，分别是core 、check和vrrp。core模块为keepalived的核心，负责主进程的启动、维护以及全局配置文件的加载和解析。check负责健康检查，包括常见的各种检查方式。vrrp模块是来实现VRRP协议的。

1、在mysql-master01和mysql-master02上安装软件包keepalived 。安装keepalived软件包与服务控制在编译安装Keepalived之前，必须先安装内核开发包kernel-devel以及openssl-devel、popt-devel等支持库。

[ ~]# yum install kernel-devel openssl-devel popt-devel
[ ~]# yum install kernel-devel openssl-devel popt-devel
下载keepalived包：
https://www.keepalived.org/

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编译安装：

[ ~]#  tar zxf keepalived-2.0.20.tar.gz 
[ ~]#  cd keepalived-2.0.20/
[ keepalived-2.0.20]# ./configure --prefix=/ && make && make install
###第二台省略…

PS：如不知道keepalived需要哪些依赖包，可到下载后的源码解压目录下查看INSTALL 文件内容，执行makeinstall操作之后，会自动生成/etc/init.d/keepalived脚本文件，但还需要手动添加为系统服务，这样就可以使用service、chkconfig工具来对keepalived服务程序进行管理了。

针对keepalived的防火墙规则：
        添加规则：
            # firewall-cmd --direct --permanent --add-rule ipv4 filter OUTPUT 0 --in-interfaceenp0s3 --destination 224.0.0.18 --protocol vrrp -j ACCEPT
            # firewall-cmd --direct --permanent --add-rule ipv4 filter INPUT 0 --in-interfaceenp0s3 --destination 224.0.0.18 --protocol vrrp -j ACCEPT
            # firewall-cmd --reload
        关闭防火墙：
            # systemctl stop firewalld

2、修改Keepalived的配置文件 keepalived只有一个配置文件keepalived.conf，里面主要包括以下几个配置区域，分别是global_defs、vrrp_instance和virtual_server

? global_defs：主要是配置故障发生时的通知对象以及机器标识。
? vrrp_instance：用来定义对外提供服务的VIP区域及其相关属性。
? virtual_server：虚拟服务器定义

mysql-master01主机上的keepalived.conf文件的修改：

[ ~]# vim /etc/keepalived/keepalived.conf

! Configuration File for keepalived     //注释

global_defs {
   router_id mysql-master01     //keepalived服务器的一个标识
}

vrrp_instance VI_1 {
    state BACKUP        //指定keepalived的角色, 两台配置此处均是BACKUP,设为BACKUP将根据优先级决定主或从
    interface ens33     //指定HA监测网络的接口
virtual_router_id 51    //虚拟路由标识，这个标识是一个数字(取值在0-255之间,用来区分多个instance的VRRP组播)，同一个vrrp实例使用唯一的标识,确保和master2相同，同网内不同集群此项必须不同,否则发生冲突。
priority 100    //用来选举master的，要成为master，该项取值范围是1-255（在此范围之外会被识别成默认值100）,此处master2上设置为50
nopreempt   //不抢占，即允许一个priority比较低的节点作为master，即使有priority更高的节点启动
advert_int 1    //发VRRP包的时间间隔，即多久进行一次master选举（可以认为是健康查检时间间隔）
    authentication {    //认证区域，认证类型有PASS和HA（IPSEC），推荐使用PASS（密码只识别前8位）
        auth_type PASS
        auth_pass 1111
    }   
    virtual_ipaddress {     //VIP区域，指定vip地址
        192.168.1.100
    }   
}   

virtual_server 192.168.1.100 3306 { //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      //设置后端调度算法，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
    persistence_timeout 50  //会话保持时间，单位是秒。这个选项对动态网页是非常有用的，为集群系统中的session共享提供了一个很好的解决方案。有了这个会话保持功能，用户的请求会被一直分发到某个服务节点，直到超过这个会话的保持时间。
    protocol TCP    //指定转发协议类型，有TCP和UDP两种
    real_server 192.168.1.1 3306 {  //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
    notify_down /etc/keepalived/bin/mysql.sh
        weight 1    //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，设置权值大小为了区分不同性能的服务器
    notify_down /etc/keepalived/bin/mysql.sh    //检测到realserver的mysql服务down后执行的脚本
        TCP_CHECK {
            connect_port 3306   //健康检查端口
            connect_timeout 3   //连接超时时间
            retry 3 //重连次数
            delay_before_retry 3    //重连间隔时间
        } 
    } 
}

mysql-master01上有关keepalived.conf的具体配置如下：

! Configuration File for keepalived

global_defs {
   router_id mysql-master01
}

vrrp_instance VI_1 {
    state BACKUP
    interface ens33
    virtual_router_id 51
    priority 100
    nopreempt
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass 1111
    }
    virtual_ipaddress {
        192.168.1.100
    }
}

virtual_server 192.168.1.100 3306 {
    delay_loop 6
    lb_algo rr
    lb_kind DR
    persistence_timeout 50
    protocol TCP
    real_server 192.168.1.1 3306 {
    notify_down /etc/keepalived/bin/mysql.sh
        weight 1
        TCP_CHECK {
            connect_port 3306
            connect_timeout 3
            retry 3
            delay_before_retry 3
        }
    }
}

编写脚本文件中对应的脚本，并启动服务

[ ~]# mkdir /etc/keepalived/bin/
[ ~]# vim /etc/keepalived/bin/mysql.sh
#!/bin/bash
pkill keepalived
[ ~]# chmod +x /etc/keepalived/bin/mysql.sh  
//添加执行权限，不然没有权限执行脚本，则关闭不了keepalived
[ ~]# systemctl start keepalived.service

mysql-master02主机上的keepalived.conf文件的修改：

[ ~]# scp /etc/keepalived/keepalived.conf 192.168.1.8:/etc/keepalived/
[ ~]# vim /etc/keepalived/keepalived.conf
! Configuration File for keepalived

global_defs {
   router_id mysql-master02
}

vrrp_instance VI_1 {
    state BACKUP
    interface ens33
    virtual_router_id 51
    priority 50
    nopreempt
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass 1111
    } 
    virtual_ipaddress {
        192.168.1.100 
    } 
} 

virtual_server 192.168.1.100 3306 {
    delay_loop 6
    lb_algo rr 
    lb_kind DR 
    persistence_timeout 50
    protocol TCP
    real_server 192.168.1.8 3306 {
    notify_down /etc/keepalived/bin/mysql.sh
        weight 1
        TCP_CHECK {
            connect_port 3306
            connect_timeout 3
            retry 3
            delay_before_retry 3
        } 
    }
}

编写脚本，并启动服务

[ ~]# mkdir /etc/keepalived/bin/
[ ~]# vim /etc/keepalived/bin/mysql.sh
#!/bin/bash
pkill keepalived
[ ~]# chmod +x /etc/keepalived/bin/mysql.sh
[ ~]# systemctl start keepalived.service

3、测试在mysql-master01和mysql-master02分别执行命令查看mysql-master01和mysql-master02对VIP（群集虚拟IP）的控制权。

mysql-master01:

[ ~]# ip a

MySQL高可用之KeepAlived+双主

mysql-master02:

[ ~]# ip a

MySQL高可用之KeepAlived+双主

模拟mysql-master01宕机，查看是否会自动关闭keepalived服务，并且漂移地址转换到了mysql-master02

[ ~]#  ps -ef |grep keep

MySQL高可用之KeepAlived+双主
mysql-master02：

[ ~]# ip a

MySQL高可用之KeepAlived+双主

因为两台keepalived的配置文件都关闭了占先权，所以即使mysql-master01的服务再次启动，漂移地址也依然在mysql-master02上。
MySQL高可用之KeepAlived+双主

总结：

Keepalived+mysql双主一般来说，中小型规模的时候，采用这种架构是最省事的。在master节点发生故障后，利用keepalived的高可用机制实现快速切换到备用节点。

在这个方案里，需要注意的地方：

1、采用keepalived作为高可用方案时，两个节点最好都设置成BACKUP模式，避免因为意外情况下（比如脑裂（通过心跳机制来监听对方状态,如果心跳失效,每台电脑都认为对方失效了,从而把自己提升为主,导致数据不一致））相互抢占导致往两个节点写入相同数据而引发冲突；
2、把两个节点的auto_increment_increment（自增步长）和auto_increment_offset（自增起始值）设成不同值。其目的是为了避免master节点意外宕机时，可能会有部分binlog未能及时复制到slave上被应用，从而会导致slave新写入数据的自增值和原先master上冲突了，因此一开始就使其错开；但是，如果有合适的容错机制能解决主从自增ID冲突的话，也可以不这么做；
3、slave节点服务器配置不要太差，否则更容易导致复制延迟。作为热备节点的slave服务器，硬件配置不能低于master节点；
4、如果对延迟问题很敏感的话，可考虑使用MariaDB分支版本，或者直接上线MySQL 5.7最新版本，利用多线程复制的方式可以很大程度降低复制延迟；

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