MHA架构介绍

MHA是Master High Availability的缩写,它是目前MySQL高可用方面的一个相对成熟的解决方案,其核心是使用perl语言编写的一组脚本,是一套优秀的作为MySQL高可用性环境下故障切换和主从提升的高可用软件。在MySQL故障切换过程中,MHA能做到在0~30秒之内自动完成数据库的故障切换操作,并且能在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。

基于MHA的架构不像MMM那样需要搭建主主复制,只需要搭建基本的主从复制架构即可。因为MHA在主库挂掉时,是在多个从库中选取出一个从库作为新的主库。MHA集群中的各节点彼此之间均需要基于ssh互信通信,以实现远程控制及数据管理功能。

MHA提供了什么功能:

  • 可以监控Master节点是否可用
  • 当Master不可用时,能在多个Slave中选举出新的Master
  • 提供了主从切换和故障转移功能,MHA会尝试在宕机的Master上保存binlog,在最大程度上保证事务不丢失。但如果是Master所在的服务器已经无法访问,或硬件层面出现了问题,则无法成功保存binlog
  • MHA可以与半同步复制结合,避免从库之间出现数据不一致的情况
  • 支持MySQL基于GTID和基于日志点的两种复制方式

MHA故障转移过程:

  1. 尝试使用ssh登录到宕机崩溃的Master节点上保存二进制日志事件(binlog events);
  2. 从多个Slave中识别含有最新更新的Slave,将其作为备选的Master;
  3. 然后基于该Slave同步差异的中继日志(relaylog)到其他的Slave上;
  4. 接着同步从原Master上保存的二进制日志事件(binlog events);
  5. 将备选的Master提升为新的Master;
  6. 使其他的Slave连接新的Master进行复制;
  7. 在新的Master启动vip地址,保证前端请求可以发送到新的Master。

MHA的架构图如下:
基于MHA搭建MySQL Replication集群高可用架构


动手搭建MHA架构

本文中所使用的机器说明:

名称 IP 角色
master 192.168.190.151 主库
slave-01 192.168.190.152 从库
slave-02 192.168.190.154 从库
manager 192.168.190.153 集群管理节点(MHA)

环境版本说明:

  • 操作系统版本:CentOS 7
  • MySQL版本:8.0.19
  • MHA版本:0.58

另外的说明:

  • 会来了解MMM架构的小伙伴们想必都已经掌握了MySQL的安装方式,而且介绍MySQL的安装也有很多文章,所以本文为了减少不必要的篇幅就不演示MySQL的安装了,文中所用到的机器都已经提前安装好了MySQL。

配置主从节点的配置文件

1、在所有主从节点上使用如下语句创建用于主从复制的MySQL用户,因为每个从库都有可能会被选举为主库,所以都需要拥有用于复制的用户:

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

2、然后修改master节点上的MySQL配置文件:

[root@master ~]# vim /etc/my.cnf
[mysqld]
# 设置当前节点的id
server_id=101
# 开启binlog,并指定binlog文件的名称
log_bin=mysql_bin
# 开启relay_log,并指定relay_log文件的名称
relay_log=relay_bin
# 将relaylog的同步内容记录到binlog中
log_slave_updates=on
# 开启GTID复制模式
gtid_mode=ON
enforce_gtid_consistency=1

3、在slave-01的配置文件中也是添加一样配置,只不过server_id不一样:

[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、接着是配置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,分别重启这三个节点上的MySQL服务:

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

配置slave-01master的主从关系

进入slave-01节点的MySQL命令行终端,分别执行如下语句来配置主从复制链路:

mysql> stop slave;  -- 停止主从同步
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节点的连接信息
mysql> start slave;  -- 启动主从同步

配置完主从复制链路后,使用show slave status\G;语句查看主从同步状态,Slave_IO_RunningSlave_SQL_Running的值均为Yes才能表示主从同步状态是正常的:
基于MHA搭建MySQL Replication集群高可用架构


配置slave-02master的主从关系

同样的步骤,进入slave-02节点的MySQL命令行终端,分别执行如下语句来配置主从复制链路:

mysql> stop slave;  -- 停止主从同步
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节点的连接信息
mysql> start slave;  -- 启动主从同步

配置完主从复制链路后,使用show slave status\G;语句查看主从同步状态,Slave_IO_RunningSlave_SQL_Running的值均为Yes才能表示主从同步状态是正常的:
基于MHA搭建MySQL Replication集群高可用架构


配置ssh免密登录

配置集群内所有主机之间能够通过ssh免密登录,因为MHA是基于ssh去实现远程控制及数据管理的。例如,故障转移过程中保存原Master节点的二进制日志以及配置虚拟IP等。

1、生成ssh登录密钥:

[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、将密钥拷贝到其他服务器上:

[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

然后到集群中其他节点上进行同样的操作,由于是重复的操作这里就不演示了。最后简单测试下能否正常免密登录即可:

[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.  # 没有要求输入密码,测试成功
Last login: Sat Feb  1 14:14:03 2020 from 192.168.190.1
[root@slave-01 ~]# 

安装MHA软件包

1、首先在所有的节点上安装mha4mysql-node软件包,安装包可到如下地址进行下载:

下载好的rpm文件如下:

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

在安装该rpm包之前需要先安装perl相关依赖:

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

现在就可以安装mha4mysql-node了,命令如下:

[root@master ~]# rpm -ivh mha4mysql-node-0.58-0.el7.centos.noarch.rpm
  • Tips:另外的两个Slave节点和监控节点按如上步骤安装即可,这里就不重复演示了

2、接着是在监控节点manager上安装mha4mysql-manager软件包,安装包到如下地址进行下载:

下载好的rpm文件如下:

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

同样,在安装该rpm包之前需要先安装perl相关依赖:

[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

然后安装mha4mysql-manager包,命令如下:

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

配置MHA管理节点

1、创建MHA的配置文件存放目录和工作目录:

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

2、创建MHA的配置文件,并添加如下内容:

[root@manager ~]# vim /etc/mha/mysql_mha.cnf
[server default]
# mha用于访问数据库的账户和密码
user=mha
password=Abc_123456
# 指定mha的工作目录
manager_workdir=/home/mysql_mha
# mha日志文件的存放路径
manager_log=/home/mysql_mha/manager.log
# 指定mha在远程节点上的工作目录
remote_workdir=/home/mysql_mha
# 可以使用ssh登录的用户
ssh_user=root
# 用于主从复制的MySQL用户和密码
repl_user=repl
repl_password=Abc_123456
# 指定间隔多少秒检测一次
ping_interval=1
# 指定master节点存放binlog日志文件的目录
master_binlog_dir=/var/lib/mysql
# 指定一个脚本,该脚本实现了在主从切换之后,将虚拟IP漂移到新的Master上
master_ip_failover_script=/usr/bin/master_ip_failover
# 指定用于二次检查节点状态的脚本
secondary_check_script=/usr/bin/masterha_secondary_check -s 192.168.190.151 -s 192.168.190.152 -s 192.168.190.154

# 配置集群中的节点信息
[server1]
hostname=192.168.190.151
# 指定该节点可以参与Master选举
candidate_master=1

[server2]
hostname=192.168.190.152
candidate_master=1

[server3]
hostname=192.168.190.154
# 指定该节点不能参与Master选举
no_master=1

3、编写配置文件中所配置的master_ip_failover脚本,该脚本是根据MHA的官方示例修改的,MHA默认并没有提供。需要注意脚本中的几处地方需要根据实际情况进行修改,已用注释标明:

[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
);

# 这里定义的虚拟IP可以根据实际情况进行修改
my $vip = '192.168.190.80/24';
my $key = '1';
# 这里的网卡名称 “ens32” 需要根据你机器的网卡名称进行修改
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";
}

还需要给该脚本添加可执行权限,否则MHA是无法调用的:

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

4、根据配置文件中remote_workdir的配置,需在其他节点上创建MHA的远程工作目录:

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

5、在配置文件中指定了让manager使用mha这个用户来访问数据库节点,所以需要在master节点上创建mha用户:

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

6、完成以上所有步骤后,在manager节点上使用masterha_check_sshmasterha_check_repl对配置进行检查,其中masterha_check_ssh用于检查ssh登录是否正常,而masterha_check_repl则用于检查主从节点的复制链路是否正常:

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

执行结果如下:
基于MHA搭建MySQL Replication集群高可用架构
基于MHA搭建MySQL Replication集群高可用架构

7、以上检测都通过后,就可以启动MHA服务了。启动命令如下:

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

启动完成后,可以使用ps命令查看masterha_manager进程是否存在,如下存在则代表启动成功:

[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、最后我们需要到master节点上,手动去配置虚拟IP。因为MHA只会在主从切换时漂移虚拟IP到新的Master节点,而不会在第一次启动时主动去设置Master的虚拟IP,所以我们需要手动设置。设置虚拟IP的命令如下:

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

设置成功后,使用ip addr命令可以看到网卡上绑定的虚拟IP:
基于MHA搭建MySQL Replication集群高可用架构


测试MHA服务

到此为止,我们就已经完成了MHA高可用架构的搭建,接下来我们对其进行一些简单的测试。例如,测试下是否能正常ping通虚拟IP,毕竟应用端访问数据库时连接的是虚拟IP,所以首先得确保虚拟IP是能够被访问的。如下:
基于MHA搭建MySQL Replication集群高可用架构

ping通之后,使用Navicat等远程连接工具测试下能否正常通过虚拟IP连接上数据库:
基于MHA搭建MySQL Replication集群高可用架构

确定了虚拟IP能正常访问后,接着测试MHA是否能够正常进行主从切换,首先将master节点上的MySQL服务给停掉,模拟Master宕机:

[root@master ~]# systemctl stop mysqld

正常情况下,此时master节点上的网卡就不会再绑定该虚拟IP:
基于MHA搭建MySQL Replication集群高可用架构

而是会被MHA漂移到slave-01节点的网卡上,因为此时该Slave就是新的Master:
基于MHA搭建MySQL Replication集群高可用架构

接着进入slave-02节点上的MySQL命令行终端,确认下该Slave是否已经正常与新的Master进行同步。之前我们配置slave-02的主库是master,现在将master停掉后,可以看到slave-02Master_Host已经被MHA切换成了slave-01的IP:
基于MHA搭建MySQL Replication集群高可用架构

经过以上测试后,可以看到我们搭建的MHA架构是能够正常运行的,已经使得Replication集群拥有了基本的高可用能力,即便Master下线后也能正常从Slave中选举新的Master并进行切换,也正确建立了其他Slave与新Master的复制链路。


MHA架构优缺点

优点:

  • 使用Perl脚本语言开发并且完全开源,开发者可以根据自己的需求进行二次开发
  • 能够支持基于GTID和基于日志点的复制模式
  • MHA在进行故障转移时更不易产生数据丢失
  • 在一个监控节点上可以监控多个Replication集群

缺点:

  • MHA默认不提供虚拟IP功能,需要自行编写脚本或利用第三方工具来实现虚拟IP的配置
  • MHA启动后只会对Master进行监控,不会对Slave进行监控,也无法监控复制链路的情况
  • 集群环境需要能够通过ssh免密登录,存在一定的安全隐患
  • MHA没有提供对Slave的读负载均衡功能,需要通过第三方工具来实现