MHA架構介紹

MHA是Master High Availability的縮寫芳撒，它是目前MySQL高可用方面的一個相對成熟的解決方案禀梳，其核心是使用perl語言編寫的一組腳本覆致，是一套優(yōu)秀的作為MySQL高可用性環(huán)境下故障切換和主從提升的高可用軟件愈涩。在MySQL故障切換過程中望抽，MHA能做到在0~30秒之內自動完成數(shù)據(jù)庫的故障切換操作，并且能在最大程度上保證數(shù)據(jù)的一致性履婉，以達到真正意義上的高可用煤篙。

基于MHA的架構不像MMM那樣需要搭建主主復制，只需要搭建基本的主從復制架構即可毁腿。因為MHA在主庫掛掉時辑奈，是在多個從庫中選取出一個從庫作為新的主庫。MHA集群中的各節(jié)點彼此之間均需要基于ssh互信通信已烤，以實現(xiàn)遠程控制及數(shù)據(jù)管理功能鸠窗。

MHA提供了什么功能：

• 可以監(jiān)控Master節(jié)點是否可用
• 當Master不可用時，能在多個Slave中選舉出新的Master
• 提供了主從切換和故障轉移功能胯究，MHA會嘗試在宕機的Master上保存binlog稍计，在最大程度上保證事務不丟失。但如果是Master所在的服務器已經無法訪問唐片，或硬件層面出現(xiàn)了問題丙猬，則無法成功保存binlog
• MHA可以與半同步復制結合，避免從庫之間出現(xiàn)數(shù)據(jù)不一致的情況
• 支持MySQL基于GTID和基于日志點的兩種復制方式

MHA故障轉移過程：

1. 嘗試使用ssh登錄到宕機崩潰的Master節(jié)點上保存二進制日志事件（binlog events）;
2. 從多個Slave中識別含有最新更新的Slave费韭，將其作為備選的Master；
3. 然后基于該Slave同步差異的中繼日志（relaylog）到其他的Slave上庭瑰；
4. 接著同步從原Master上保存的二進制日志事件（binlog events）星持；
5. 將備選的Master提升為新的Master；
6. 使其他的Slave連接新的Master進行復制弹灭；
7. 在新的Master啟動vip地址督暂，保證前端請求可以發(fā)送到新的Master。

MHA的架構圖如下：

image.png

動手搭建MHA架構

本文中所使用的機器說明：

環(huán)境版本說明：

• 操作系統(tǒng)版本：CentOS 7
• MySQL版本：8.0.19
• MHA版本：0.58

另外的說明：

• 會來了解MMM架構的小伙伴們想必都已經掌握了MySQL的安裝方式穷吮，而且介紹MySQL的安裝也有很多文章逻翁，所以本文為了減少不必要的篇幅就不演示MySQL的安裝了，文中所用到的機器都已經提前安裝好了MySQL捡鱼。

配置主從節(jié)點的配置文件

1八回、在所有主從節(jié)點上使用如下語句創(chuàng)建用于主從復制的MySQL用戶，因為每個從庫都有可能會被選舉為主庫，所以都需要擁有用于復制的用戶：

create user 'repl'@'%' identified with mysql_native_password by 'Abc_123456';
grant replication slave on *.* to 'repl'@'%';
flush privileges;

2缠诅、然后修改master節(jié)點上的MySQL配置文件：

[root@master ~]# vim /etc/my.cnf
[mysqld]
# 設置當前節(jié)點的id
server_id=101
# 開啟binlog溶浴，并指定binlog文件的名稱
log_bin=mysql_bin
# 開啟relay_log，并指定relay_log文件的名稱
relay_log=relay_bin
# 將relaylog的同步內容記錄到binlog中
log_slave_updates=on
# 開啟GTID復制模式
gtid_mode=ON
enforce_gtid_consistency=1

3管引、在slave-01的配置文件中也是添加一樣配置士败，只不過server_id不一樣：

[root@slave-01 ~]# vim /etc/my.cnf
[mysqld]
server_id=102
log_bin=mysql_bin
relay_log=relay_bin
log_slave_updates=on
gtid_mode=ON
enforce_gtid_consistency=1

4、接著是配置slave-02：

[root@slave-02 ~]# vim /etc/my.cnf
[mysqld]
server_id=103
log_bin=mysql_bin
relay_log=relay_bin
log_slave_updates=on
gtid_mode=ON
enforce_gtid_consistency=1

完成以上配置文件的修改后褥伴，分別重啟這三個節(jié)點上的MySQL服務：

[root@master ~]# systemctl restart mysqld
[root@slave-01 ~]# systemctl restart mysqld
[root@slave-02 ~]# systemctl restart mysqld

配置slave-01對master的主從關系

進入slave-01節(jié)點的MySQL命令行終端谅将，分別執(zhí)行如下語句來配置主從復制鏈路：

mysql> stop slave;  -- 停止主從同步
mysql> change master to master_host='192.168.190.151', master_port=3306, master_user='repl', master_password='Abc_123456', master_auto_position=1;  -- 配置master節(jié)點的連接信息
mysql> start slave;  -- 啟動主從同步

配置完主從復制鏈路后，使用show slave status\G;語句查看主從同步狀態(tài)重慢，Slave_IO_Running和Slave_SQL_Running的值均為Yes才能表示主從同步狀態(tài)是正常的：

image.png

配置slave-02對master的主從關系

同樣的步驟饥臂，進入slave-02節(jié)點的MySQL命令行終端，分別執(zhí)行如下語句來配置主從復制鏈路：

mysql> stop slave;  -- 停止主從同步
mysql> change master to master_host='192.168.190.151', master_port=3306, master_user='repl', master_password='Abc_123456', master_auto_position=1;  -- 配置master節(jié)點的連接信息
mysql> start slave;  -- 啟動主從同步

配置完主從復制鏈路后伤锚，使用show slave status\G;語句查看主從同步狀態(tài)擅笔，Slave_IO_Running和Slave_SQL_Running的值均為Yes才能表示主從同步狀態(tài)是正常的：

image.png

配置ssh免密登錄

配置集群內所有主機之間能夠通過ssh免密登錄，因為MHA是基于ssh去實現(xiàn)遠程控制及數(shù)據(jù)管理的屯援。例如猛们，故障轉移過程中保存原Master節(jié)點的二進制日志以及配置虛擬IP等。

1狞洋、生成ssh登錄密鑰：

[root@master ~]# ssh-keygen
Generating public/private rsa key pair.
Enter file in which to save the key (/root/.ssh/id_rsa): 
Enter passphrase (empty for no passphrase): 
Enter same passphrase again: 
Your identification has been saved in /root/.ssh/id_rsa.
Your public key has been saved in /root/.ssh/id_rsa.pub.
The key fingerprint is:
SHA256:LzRXziRQPrqaKEteH6KrZpCiV6uGP6GTi6RonE7Hhms root@master
The key's randomart image is:
+---[RSA 2048]----+
|        ...      |
|         o       |
|          + o    |
|         . B     |
| .      S . o    |
|+ + .  . =       |
|=Bo*o.. o .      |
|%EOo.+ + .       |
|%XB*. +          |
+----[SHA256]-----+

2弯淘、將密鑰拷貝到其他服務器上：

[root@master ~]# ssh-copy-id -i /root/.ssh/id_rsa root@192.168.190.151
[root@master ~]# ssh-copy-id -i /root/.ssh/id_rsa root@192.168.190.152
[root@master ~]# ssh-copy-id -i /root/.ssh/id_rsa root@192.168.190.154
[root@master ~]# ssh-copy-id -i /root/.ssh/id_rsa root@192.168.190.153

然后到集群中其他節(jié)點上進行同樣的操作，由于是重復的操作這里就不演示了吉懊。最后簡單測試下能否正常免密登錄即可：

[root@master ~]# ssh root@192.168.190.152
Last failed login: Sat Feb  1 15:29:38 CST 2020 from 192.168.190.151 on ssh:notty
There was 1 failed login attempt since the last successful login.  # 沒有要求輸入密碼庐橙，測試成功
Last login: Sat Feb  1 14:14:03 2020 from 192.168.190.1
[root@slave-01 ~]# 

安裝MHA軟件包

1、首先在所有的節(jié)點上安裝mha4mysql-node軟件包借嗽，安裝包可到如下地址進行下載：

• https://github.com/yoshinorim/mha4mysql-node/releases/tag/v0.58

下載好的rpm文件如下：

[root@master ~]# ls *.rpm
mha4mysql-node-0.58-0.el7.centos.noarch.rpm
[root@master ~]# 

在安裝該rpm包之前需要先安裝perl相關依賴：

[root@master ~]# yum -y install epel-release
[root@master ~]# yum -y install perl-DBD-MySQL perl-DBI ncftp

現(xiàn)在就可以安裝mha4mysql-node了态鳖，命令如下：

[root@master ~]# rpm -ivh mha4mysql-node-0.58-0.el7.centos.noarch.rpm

• Tips：另外的兩個Slave節(jié)點和監(jiān)控節(jié)點按如上步驟安裝即可，這里就不重復演示了

2恶导、接著是在監(jiān)控節(jié)點manager上安裝mha4mysql-manager軟件包浆竭，安裝包到如下地址進行下載：

• https://github.com/yoshinorim/mha4mysql-manager/releases

下載好的rpm文件如下：

[root@manager ~]# ls *.rpm
mha4mysql-manager-0.58-0.el7.centos.noarch.rpm
[root@manager ~]# 

同樣，在安裝該rpm包之前需要先安裝perl相關依賴：

[root@manager ~]# yum -y install epel-release
[root@manager ~]# yum -y install perl-Config-Tiny perl-Time-HiRes perl-Parallel-ForkManager perl-Log-Dispatch perl-DBD-MySQL ncftp

然后安裝mha4mysql-manager包惨寿，命令如下：

[root@manager ~]# rpm -ivh mha4mysql-manager-0.58-0.el7.centos.noarch.rpm

配置MHA管理節(jié)點

1邦泄、創(chuàng)建MHA的配置文件存放目錄和工作目錄：

[root@manager ~]# mkdir /etc/mha
[root@manager ~]# mkdir /home/mysql_mha

2、創(chuàng)建MHA的配置文件裂垦，并添加如下內容：

[root@manager ~]# vim /etc/mha/mysql_mha.cnf
[server default]
# mha用于訪問數(shù)據(jù)庫的賬戶和密碼
user=mha
password=Abc_123456
# 指定mha的工作目錄
manager_workdir=/home/mysql_mha
# mha日志文件的存放路徑
manager_log=/home/mysql_mha/manager.log
# 指定mha在遠程節(jié)點上的工作目錄
remote_workdir=/home/mysql_mha
# 可以使用ssh登錄的用戶
ssh_user=root
# 用于主從復制的MySQL用戶和密碼
repl_user=repl
repl_password=Abc_123456
# 指定間隔多少秒檢測一次
ping_interval=1
# 指定master節(jié)點存放binlog日志文件的目錄
master_binlog_dir=/var/lib/mysql
# 指定一個腳本顺囊，該腳本實現(xiàn)了在主從切換之后，將虛擬IP漂移到新的Master上
master_ip_failover_script=/usr/bin/master_ip_failover
# 指定用于二次檢查節(jié)點狀態(tài)的腳本
secondary_check_script=/usr/bin/masterha_secondary_check -s 192.168.190.151 -s 192.168.190.152 -s 192.168.190.154

# 配置集群中的節(jié)點信息
[server1]
hostname=192.168.190.151
# 指定該節(jié)點可以參與Master選舉
candidate_master=1

[server2]
hostname=192.168.190.152
candidate_master=1

[server3]
hostname=192.168.190.154
# 指定該節(jié)點不能參與Master選舉
no_master=1

3蕉拢、編寫配置文件中所配置的master_ip_failover腳本特碳，該腳本是根據(jù)MHA的官方示例修改的诚亚，MHA默認并沒有提供。需要注意腳本中的幾處地方需要根據(jù)實際情況進行修改测萎，已用注釋標明：

[root@manager ~]# vim /usr/bin/master_ip_failover
#!/usr/bin/env perl

use strict;
use warnings FATAL => 'all';

use Getopt::Long;

my (
    $command, $orig_master_host, $orig_master_ip,$ssh_user,
    $orig_master_port, $new_master_host, $new_master_ip,$new_master_port,
    $orig_master_ssh_port,$new_master_ssh_port,$new_master_user,$new_master_password
);

# 這里定義的虛擬IP可以根據(jù)實際情況進行修改
my $vip = '192.168.190.80/24';
my $key = '1';
# 這里的網卡名稱 “ens32” 需要根據(jù)你機器的網卡名稱進行修改
my $ssh_start_vip = "sudo /sbin/ifconfig ens32:$key $vip";
my $ssh_stop_vip = "sudo /sbin/ifconfig ens32:$key down";
my $ssh_Bcast_arp= "sudo /sbin/arping -I bond0 -c 3 -A $vip";

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,
    'orig_master_ssh_port=i' => \$orig_master_ssh_port,
    'new_master_host=s'  => \$new_master_host,
    'new_master_ip=s'    => \$new_master_ip,
    'new_master_port=i'  => \$new_master_port,
    'new_master_ssh_port' => \$new_master_ssh_port,
    'new_master_user' => \$new_master_user,
    'new_master_password' => \$new_master_password

);

exit &main();

sub main {
    $ssh_user = defined $ssh_user ? $ssh_user : 'root';
    print "\n\nIN SCRIPT TEST====$ssh_user|$ssh_stop_vip==$ssh_user|$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();
        &start_arp();
            $exit_code = 0;
        };
        if ($@) {
            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 \"`;
}
sub stop_vip() {
    `ssh $ssh_user\@$orig_master_host \" $ssh_stop_vip \"`;
}

sub start_arp() {
    `ssh $ssh_user\@$new_master_host \" $ssh_Bcast_arp \"`;
}
sub usage {
    print
    "Usage: master_ip_failover --command=start|stop|stopssh|status --ssh_user=user --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";
}

還需要給該腳本添加可執(zhí)行權限亡电，否則MHA是無法調用的：

[root@manager ~]# chmod a+x /usr/bin/master_ip_failover

4、根據(jù)配置文件中remote_workdir的配置硅瞧，需在其他節(jié)點上創(chuàng)建MHA的遠程工作目錄：

[root@master ~]# mkdir /home/mysql_mha
[root@slave-01 ~]# mkdir /home/mysql_mha
[root@slave-02 ~]# mkdir /home/mysql_mha

5份乒、在配置文件中指定了讓manager使用mha這個用戶來訪問數(shù)據(jù)庫節(jié)點，所以需要在master節(jié)點上創(chuàng)建mha用戶：

create user 'mha'@'%' identified with mysql_native_password by 'Abc_123456';
grant all privileges on *.* to 'mha'@'%';
flush privileges;

6腕唧、完成以上所有步驟后或辖，在manager節(jié)點上使用masterha_check_ssh和masterha_check_repl對配置進行檢查，其中masterha_check_ssh用于檢查ssh登錄是否正常枣接，而masterha_check_repl則用于檢查主從節(jié)點的復制鏈路是否正常：

[root@manager ~]# masterha_check_ssh --conf=/etc/mha/mysql_mha.cnf
[root@manager ~]# masterha_check_repl --conf=/etc/mha/mysql_mha.cnf

執(zhí)行結果如下：

image.png

image.png

7颂暇、以上檢測都通過后，就可以啟動MHA服務了但惶。啟動命令如下：

[root@manager ~]# nohup masterha_manager --conf=/etc/mha/mysql_mha.cnf &

啟動完成后耳鸯，可以使用ps命令查看masterha_manager進程是否存在，如下存在則代表啟動成功：

[root@manager ~]# ps aux |grep masterha_manager
root       2842  0.3  1.1 299648 22032 pts/0    S    18:30   0:00 perl /usr/bin/masterha_manager --conf=/etc/mha/mysql_mha.cnf
root       2901  0.0  0.0 112728   976 pts/0    R+   18:31   0:00 grep --color=auto masterha_manager
[root@manager ~]# 

8膀曾、最后我們需要到master節(jié)點上县爬，手動去配置虛擬IP。因為MHA只會在主從切換時漂移虛擬IP到新的Master節(jié)點添谊，而不會在第一次啟動時主動去設置Master的虛擬IP财喳，所以我們需要手動設置。設置虛擬IP的命令如下：

[root@master ~]# ifconfig ens32:1 192.168.190.80/24

設置成功后斩狱，使用ip addr命令可以看到網卡上綁定的虛擬IP：

image.png

測試MHA服務

到此為止耳高，我們就已經完成了MHA高可用架構的搭建，接下來我們對其進行一些簡單的測試所踊。例如泌枪，測試下是否能正常ping通虛擬IP，畢竟應用端訪問數(shù)據(jù)庫時連接的是虛擬IP秕岛，所以首先得確保虛擬IP是能夠被訪問的工闺。如下：

image.png

能ping通之后，使用Navicat等遠程連接工具測試下能否正常通過虛擬IP連接上數(shù)據(jù)庫：

image.png

確定了虛擬IP能正常訪問后瓣蛀，接著測試MHA是否能夠正常進行主從切換，首先將master節(jié)點上的MySQL服務給停掉雷厂，模擬Master宕機：

[root@master ~]# systemctl stop mysqld

正常情況下惋增，此時master節(jié)點上的網卡就不會再綁定該虛擬IP：

image.png

而是會被MHA漂移到slave-01節(jié)點的網卡上，因為此時該Slave就是新的Master：

image.png

接著進入slave-02節(jié)點上的MySQL命令行終端改鲫，確認下該Slave是否已經正常與新的Master進行同步诈皿。之前我們配置slave-02的主庫是master林束，現(xiàn)在將master停掉后，可以看到slave-02的Master_Host已經被MHA切換成了slave-01的IP：

image.png

經過以上測試后稽亏，可以看到我們搭建的MHA架構是能夠正常運行的壶冒，已經使得Replication集群擁有了基本的高可用能力，即便Master下線后也能正常從Slave中選舉新的Master并進行切換截歉，也正確建立了其他Slave與新Master的復制鏈路胖腾。

MHA架構優(yōu)缺點

優(yōu)點：

• 使用Perl腳本語言開發(fā)并且完全開源，開發(fā)者可以根據(jù)自己的需求進行二次開發(fā)
• 能夠支持基于GTID和基于日志點的復制模式
• MHA在進行故障轉移時更不易產生數(shù)據(jù)丟失
• 在一個監(jiān)控節(jié)點上可以監(jiān)控多個Replication集群

缺點：

• MHA默認不提供虛擬IP功能瘪松，需要自行編寫腳本或利用第三方工具來實現(xiàn)虛擬IP的配置
• MHA啟動后只會對Master進行監(jiān)控咸作，不會對Slave進行監(jiān)控，也無法監(jiān)控復制鏈路的情況
• 集群環(huán)境需要能夠通過ssh免密登錄宵睦，存在一定的安全隱患
• MHA沒有提供對Slave的讀負載均衡功能记罚，需要通過第三方工具來實現(xiàn)