MySQL 高可用方案-PXC环境部署记录

MySQL 高可用方案-PXC环境部署记录

 

 

之前梳理了Mysql+Keepalived双主热备高可用操作记录,对于mysql高可用方案,经常用到的的主要有下面三种:

一、基于主从复制的高可用方案:双节点主从 + keepalived

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 一般来说,中小型规模的时候,采用这种架构是最省事的。 两个节点可以采用简单的一主一从模式,或者双主模式,并且放置于同一个VLAN中,在master节点发生故障后,利用keepalived/heartbeat的高可用机制实现快速 切换到slave节点。    在这个方案里,有几个需要注意的地方: 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)相互抢占导致往两个节点写入相同数据而引发冲突; 1)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;当然了,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; 2)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; 3)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; 4)对复制延迟特别敏感的另一个备选方案,是采用semi sync replication(就是所谓的半同步复制)或者后面会提到的PXC方案,基本上无延迟,不过事务并发性 能会有不小程度的损失,需要综合评估再决定; 5)keepalived的检测机制需要适当完善,不能仅仅只是检查mysqld进程是否存活,或者MySQL服务端口是否可通,还应该进一步做数据写入或者运算的探测,判断响 应时间,如果超过设定的阈值,就可以启动切换机制; 6)keepalived最终确定进行切换时,还需要判断slave的延迟程度。需要事先定好规则,以便决定在延迟情况下,采取直接切换或等待何种策略。直接切换可能因为复 制延迟有些数据无法查询到而重复写入; 7)keepalived或heartbeat自身都无法解决脑裂的问题,因此在进行服务异常判断时,可以调整判断脚本,通过对第三方节点补充检测来决定是否进行切换,可降低脑 裂问题产生的风险。

双节点主从+keepalived/heartbeat方案架构示意图见下:

MySQL 高可用方案-PXC环境部署记录

二、基于主从复制的高可用方案:多节点主从+MHA/MMM

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 多节点主从,可以采用一主多从,或者双主多从的模式。 这种模式下,可以采用MHA或MMM来管理整个集群,目前MHA应用的最多,优先推荐MHA,最新的MHA也已支持MySQL 5.6的GTID模式了,是个好消息。   MHA的优势很明显: 1)开源,用Perl开发,代码结构清晰,二次开发容易; 2)方案成熟,故障切换时,MHA会做到较严格的判断,尽量减少数据丢失,保证数据一致性; 3)提供一个通用框架,可根据自己的情况做自定义开发,尤其是判断和切换操作步骤; 4)支持binlog server,可提高binlog传送效率,进一步减少数据丢失风险。   不过MHA也有些限制: 1)需要在各个节点间打通ssh信任,这对某些公司安全制度来说是个挑战,因为如果某个节点被黑客攻破的话,其他节点也会跟着遭殃; 2)自带提供的脚本还需要进一步补充完善,当然了,一般的使用还是够用的。

三、基于Galera协议的高可用方案:PXC 

1 2 3 Galera是Codership提供的多主数据同步复制机制,可以实现多个节点间的数据同步复制以及读写,并且可保障数据库的服务高可用及数据一致性。 基于Galera的高可用方案主要有MariaDB Galera Cluster和Percona XtraDB Cluster(简称PXC),目前PXC用的会比较多一些。 mariadb的集群原理跟PXC一样,maridb-cluster其实就是PXC,两者原理是一样的。

下面重点介绍下基于PXC的mysql高可用环境部署记录。

1、PXC介绍

1 2 3 4 5 6 Percona XtraDB Cluster(简称PXC集群)提供了MySQL高可用的一种实现方法。 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。   PXC集群主要由两部分组成:Percona Server with XtraDB和Write Set Replication patches(使用了Galera library,一个通用的用于事务型应用的同步、多主复制插件)。

2、PXC特性

1 2 3 4 5 6 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,数据一致性,不再是异步复制。   PXC最大的优势:强一致性、无同步延迟

3、PXC优缺点

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 PXC的优点 1)服务高可用; 2)数据同步复制(并发复制),几乎无延迟; 3)多个可同时读写节点,可实现写扩展,不过最好事先进行分库分表,让各个节点分别写不同的表或者库,避免让galera解决数据冲突; 4)新节点可以自动部署,部署操作简单; 5)数据严格一致性,尤其适合电商类应用; 6)完全兼容MySQL;   虽然PXC有这么多好处,但也有些局限性: 1)只支持InnoDB引擎;当前版本(5.6.20)的复制只支持InnoDB引擎,其他存储引擎的更改不复制。然而,DDL(Data Definition Language) 语句在statement级别 被复制,并且,对mysql.*表的更改会基于此被复制。例如CREATE USER...语句会被复制,但是 INSERT INTO mysql.user...语句则不会。 (也可以通过wsrep_replicate_myisam参数开启myisam引擎的复制,但这是一个实验性的参数)。 2)PXC集群一致性控制机制,事有可能被终止,原因如下:集群允许在两个节点上同时执行操作同一行的两个事务,但是只有一个能执行成功,另一个会被终止,集群会给被终止的 客户端返回死锁错误(Error: 1213 SQLSTATE: 40001 (ER_LOCK_DEADLOCK)). 3)写入效率取决于节点中最弱的一台,因为PXC集群采用的是强一致性原则,一个更改操作在所有节点都成功才算执行成功。 4)所有表都要有主键; 5)不支持LOCK TABLE等显式锁操作; 6)锁冲突、死锁问题相对更多; 7)不支持XA; 8)集群吞吐量/性能取决于短板; 9)新加入节点采用SST时代价高; 10)存在写扩大问题; 11)如果并发事务量很大的话,建议采用InfiniBand网络,降低网络延迟;   事实上,采用PXC的主要目的是解决数据的一致性问题,高可用是顺带实现的。因为PXC存在写扩大以及短板效应,并发效率会有较大损失,类似semi sync replication机制。

4、PXC原理描述

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PXC的架构示意图: 

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数据读写示意图

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---------------------------------------下面看下传统复制流程----------------------------------

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异步复制

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半同步 超过10秒的阀值会退化为异步

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不管同步或是半同步,都存在一定的延迟,那么PXC怎么做到不延迟呢?
PXC最大的优势:强一致性、无同步延迟
每一个节点都可以读写,WriteSet写的集合,用箱子推给Group里所有的成员, data page 相当于物理复制,而不是发日志,就是一个写的结果了。

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PXC原理图

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1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 从上图可以看出: 当client端执行dml操作时,将操作发给server,server的native进程处理请求,client端执行commit,server将复制写数据集发给group(cluster),cluster 中每个动作对应一个GTID,其它server接收到并通过验证(合并数据)后,执行appyl_cb动作和commit_cb动作,若验证没通过,则会退出处理;当前server节点验证通 过后,执行commit_cb,并返回,若没通过,执行rollback_cb。   只要当前节点执行了commit_cb和其它节点验证通过后就可返回。 3306:数据库对外服务的端口号 4444:请求SST,在新节点加入时起作用 4567:组成员之间沟通的端口 4568:传输IST,节点下线,重启加入时起作用 SST:全量同步 IST:增量同步   问题:如果主节点写入过大,apply_cb时间跟不上,怎么处理? Wsrep_slave_threads参数配置成cpu的个数相等或是1.5倍。

用户发起Commit,在收到Ok之前,集群每次发起一个动作,都会有一个唯一的编号 ,也就是PXC独有的Global Trx Id。
动作发起者是commit_cb,其它节点多了一个动作: apply_cb

上面的这些动作,是通过那个端号交互的?
4567,4568端口,IST只是在节点下线,重启加入那一个时间有用
4444端口,只会在新节点加入进来时起作用

PXC结构里面,如果主节点写入过大,apply_cb 时间会不会跟不上,那么wsrep_slave_threads参数 解决apply_cb跟不上问题 配置成和CPU的个数相等或是1.5倍
当前节点commit_cb 后就可以返回了,推过去之后,验证通过就行了可以返回客户端了,cb也就是commit block 提交数据块.

5、PXC启动和关闭过程 

State Snapshot Transfer(SST),每个节点都有一份独立的数据,当用mysql bootstrap-pxc启动第一个节点,在第一个节点上把帐号初始化,其它节点启动后加入进来。集群中有哪些节点是由wsrep_cluster_address = gcomm://xxxx,,xxxx,xxx参数决定。第一个节点把自己备份一下(snapshot)传给加入的新节点,第三个节点的死活是由前两个节点投票决定。

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6、PXC注意的问题

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1)脑裂:任何命令执行出现unkown command ,表示出现脑裂,集群两节点间4567端口连不通,无法提供对外服务。    SET GLOBAL wsrep_provider_options="pc.ignore_sb=true"; 2)并发写:三个节点的自增起始值为1、2、3,步长都为3,解决了insert问题,但update同时对一行操作就会有问题,出现:    Error: 1213  SQLSTATE: 40001,所以更新和写入在一个节点上操作。 3)DDL:引起全局锁,采用:pt-online-schema-change 4)MyISAM引擎不能被复制,只支持innodb 5)pxc结构里面必须有主键,如果没有主建,有可能会造成集中每个节点的Data page里的数据不一样 6)不支持表级锁,不支持lock /unlock tables 7)pxc里只能把slow log ,query log 放到File里 8)不支持XA事务 9)性能由集群中性能最差的节点决定

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下面记录在Centos下部署基于PXC的Mysql高可用方案操作过程

官方配置说明:https://www.percona.com/doc/percona-xtradb-cluster/5.5/howtos/centos_howto.html

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+----------------------------+--------------------------------------+ | Variable_name              | Value                                | +----------------------------+--------------------------------------+ ......... | wsrep_local_state          | 4                                    | | wsrep_local_state_comment  | Synced                               | | wsrep_cert_index_size      | 0                                    | | wsrep_causal_reads         | 0                                    | | wsrep_incoming_addresses   | 10.171.60.171:3306                   |      //集群中目前只有一个成员的ip | wsrep_cluster_conf_id      | 1                                    | | wsrep_cluster_size         | 1                                    |      //主要看这里,目前node2和node3还没有加入集群,所以集群成员目前只有一个 | wsrep_cluster_state_uuid   | 5dee8d6d-455f-11e7-afd8-ca25b704d994 | | wsrep_cluster_status       | Primary                              | | wsrep_connected            | ON                                   | | wsrep_local_bf_aborts      | 0                                    | | wsrep_local_index          | 0                                    | | wsrep_provider_name        | Galera                               | | wsrep_provider_vendor      | Codership Oy <info@codership.com>    | | wsrep_provider_version     | 2.12(r318911d)                       | | wsrep_ready                | ON                                   | | wsrep_thread_count         | 2                                    | +----------------------------+--------------------------------------+     数据库用户名密码的设置 mysql> UPDATE mysql.user SET password=PASSWORD("Passw0rd") where user='root';     创建、授权、同步账号 mysql> CREATE USER 'sstuser'@'localhost' IDENTIFIED BY 's3cret'; mysql> GRANT RELOAD, LOCK TABLES, REPLICATION CLIENT ON *.* TO 'sstuser'@'localhost'; mysql> FLUSH PRIVILEGES;     ................注意下面几个察看命令............... mysql> SHOW VARIABLES LIKE 'wsrep_cluster_address'; #如果配置了指向集群地址,上面那个参数值,应该是你指定集群的IP地址     # 此参数查看是否开启 mysql> show status like 'wsrep_ready';     # 查看集群的成员数 mysql> show status like 'wsrep_cluster_size';     # 这个查看wsrep的相关参数 mysql> show status like 'wsrep%';     4)那么node2和node3只需要配置my.cnf文件中的wsrep_node_address这个参数,将其修改为自己的ip地址即可。 ------------------------------------ node2节点的/etc/my.cnf配置 [root@percona2 ~]# cat /etc/my.cnf [mysqld]     datadir=/var/lib/mysql user=mysql     # Path to Galera library wsrep_provider=/usr/lib64/libgalera_smm.so     # Cluster connection URL contains the IPs of node#1, node#2 and node#3 wsrep_cluster_address=gcomm://10.171.60.171,10.44.183.73,10.51.58.169     # In order for Galera to work correctly binlog format should be ROW binlog_format=ROW     # MyISAM storage engine has only experimental support default_storage_engine=InnoDB     # This changes how InnoDB autoincrement locks are managed and is a requirement for Galera innodb_autoinc_lock_mode=2     # Node #1 address wsrep_node_address=10.44.183.73     # SST method wsrep_sst_method=xtrabackup-v2     # Cluster name wsrep_cluster_name=my_centos_cluster     # Authentication for SST method wsrep_sst_auth="sstuser:s3cret"     ---------------------------------- node3节点的/etc/my.cnf配置 [root@percona3 ~]# cat /etc/my.cnf [mysqld]     datadir=/var/lib/mysql user=mysql     # Path to Galera library wsrep_provider=/usr/lib64/libgalera_smm.so     # Cluster connection URL contains the IPs of node#1, node#2 and node#3 wsrep_cluster_address=gcomm://10.171.60.171,10.44.183.73,10.51.58.169     # In order for Galera to work correctly binlog format should be ROW binlog_format=ROW     # MyISAM storage engine has only experimental support default_storage_engine=InnoDB     # This changes how InnoDB autoincrement locks are managed and is a requirement for Galera innodb_autoinc_lock_mode=2     # Node #1 address wsrep_node_address=10.51.58.169     # SST method wsrep_sst_method=xtrabackup-v2     # Cluster name wsrep_cluster_name=my_centos_cluster     # Authentication for SST method wsrep_sst_auth="sstuser:s3cret"     node2和node3的启动方式: [root@percona2 ~]# /etc/init.d/mysql start   ..................................注意................................ -> 除了名义上的master之外,其它的node节点只需要启动mysql即可。 -> 节点的数据库的登陆和master节点的用户名密码一致,自动同步。所以其它的节点数据库用户名密码无须重新设置。    也就是说,如上设置,只需要在名义上的master节点(如上的node1)上设置权限,其它的节点配置好/etc/my.cnf后,只需要启动mysql就行,权限会自动同步过来。    如上的node2,node3节点,登陆mysql的权限是和node1一样的(即是用node1设置的权限登陆) .....................................................................   如果上面的node2、node3启动mysql失败,比如/var/lib/mysql下的err日志报错如下: [ERROR] WSREP: gcs/src/gcs_group.cpp:long int gcs_group_handle_join_msg(gcs_   解决办法: -> 查看节点上的iptables防火墙是否关闭;检查到名义上的master节点上的4567端口是否连通(telnet) -> selinux是否关闭 -> 删除名义上的master节点上的grastate.dat后,重启名义上的master节点的数据库;当然当前节点上的grastate.dat也删除并重启数据库 .....................................................................     5)最后进行测试 在任意一个node上,进行添加,删除,修改操作,都会同步到其他的服务器,是现在主主的模式,当然前提是表引擎必须是innodb,因为galera目前只支持innodb的表。   mysql> show status like 'wsrep%'; ........   wsrep_local_state          | 4                                                      | | wsrep_local_state_comment  | Synced                                                 | | wsrep_cert_index_size      | 2                                                      | | wsrep_causal_reads         | 0                                                      | | wsrep_incoming_addresses   | 10.44.183.73:3306,10.51.58.169:3306,10.171.60.171:3306 |     | wsrep_cluster_conf_id      | 9                                                      | | wsrep_cluster_size         | 3                                                      |     //集群成员是3个 | wsrep_cluster_state_uuid   | 92e43358-456d-11e7-af61-733b6b73c72c                   | | wsrep_cluster_status       | Primary                                                | | wsrep_connected            | ON                                                     | | wsrep_local_bf_aborts      | 0                                                      | | wsrep_local_index          | 2                                                      | | wsrep_provider_name        | Galera                                                 | | wsrep_provider_vendor      | Codership Oy <info@codership.com>                      | | wsrep_provider_version     | 2.12(r318911d)                                         | | wsrep_ready                | ON                                                     | | wsrep_thread_count         | 2                  在node3上创建一个库 mysql> create database wangshibo; Query OK, 1 row affected (0.02 sec)   然后在node1和node2上查看,自动同步过来 mysql> show databases; +--------------------+ | Database           | +--------------------+ | information_schema | | mysql              | | performance_schema | test               | | wangshibo          | +--------------------+ 5 rows in set (0.00 sec)   在node1上的wangshibo库下创建表,插入数据 mysql> use wangshibo; Database changed mysql> create table test(     -> id int(5)); Query OK, 0 rows affected (0.11 sec)   mysql> insert into test values(1); Query OK, 1 row affected (0.01 sec)   mysql> insert into test values(2); Query OK, 1 row affected (0.02 sec)   同样,在其它的节点上查看,也是能自动同步过来 mysql> select * from wangshibo.test; +------+ id   | +------+ |    1 | |    2 | +------+ 2 rows in set (0.00 sec)
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