MySQL Master High Available 理论篇(一)

一、概况

MHA 提供自动master故障转移以及在最短的时间内(10~30秒)提升slave为new master MHA 解决了切换后的数据不一致问题 所有的这些操作都是没有任何负载和影响的,并且对存在的环境不需要做任何改动,简单易用

除了failover之外,MHA还支持在线master切换,非常安全和高效,大概只需要(0.5 ~ 2秒)的阻塞写时间

MHA提供了如下功能:

master自动监控,故障转移一体化(Automated master monitoring and failover)

MHA 可以在一个复制group中监控master的状态,如果挂了,就可以自动的做failover MHA 通过所有slave的差异relay-log来保证数据的一致性 MHA 在做故障转移,日志补偿这些动作的时候,通常只需要10~30秒 通常情况下,MHA会选择最新的slave作为new master,但是你也可以指定哪些是候选maser,那么新master选举的时候,就从这些host里面挑 导致复制环境中断的一致性问题,在MHA中是不会发生的,请放心使用

手工-交互式 master故障转移(Interactive manually initiated Master Failover)

MHA可以配置成 手工-交互式方式进行故障转移,不支持监控master的状态

非交互式 master故障转移 (Non-interactive master failover)

非交互式,自动的故障转移,不提供监控master状态功能,监控可以交给其他组件做(如:Pacemaker heartbeat)

在线master切换 (Online switching master to a different host)

如果你有更快,更好的master,计划要将老master替换成新的master,那么这个功能特别适合这样的场景 这不是master真的挂掉了,只是我们有很多需求要进行master例行维护

二、其他的HA解决方案

人工切换与修复

MySQL的复制基本上是异步复制或者半同步复制 当master crash了,很有可能某些slave还没有获取最新的relay log,那么就意味着这些slave的数据不在同一个时间点 然而人工解决一致性问题是非常困难和复杂的。 一旦数据一致性问题没有解决,复制环境是会报错,无法工作的,这一白白的浪费了N个小时,损失会非常严重

一主一从架构

M(RW) |

--(master crash)--> M(RW), promoted from S S(R) 如果只有一主一从,那么做故障切换确实是非常简单,但是这一的架构会满足业务需求吗? * 第一、 无法扩展读 在很多种情况下,人们会将复杂查询,备份,分析查询,批量job放在slave,来减少对master的负担 这些操作,都会严重影响服务器的性能 如果只有一个slave,那么假如slave挂了,master就要承担这些操作,将会严重影响到master的正常业务 * 第二、 高可用的问题 如果master挂了,只有一个slave(new master)可用,那么就会产生另一个问题,单点故障 为了在搭建一个slave,你需要在master上做online backup,在新的机器上restore,然后立马start slave但是这样的操作,会花掉你好几个小时的时间哦 在一些苛刻的环境下,是不允许让master单点那么长时间的 另一方面,在master上online backup会给master的性能带来非常大的影响,这样也是不可行的 * 第三、 扩展性问题 假设你想多搭建一台机器作为灾备机器(另一个数据中心),怎么办呢? 因为你只允许一个slave,所以以上需求是不可能实现的 总之,单maseter,单slave 在大多数场景下是不可行的

一主多从

M(RW)-----M2(R) M(RW), promoted from M2 | | +----+----+ --(master crash)--> +-x--+--x-+ S(R) S2(R) S(?) S(?) (From which position should S restart replication?)很直接的问题,master挂后,其他的slave如何挂载呢?

Pacemaker + DRBD

MySQL Cluster

(不支持InnoDB引擎,不考虑)

半同步复制架构

5.5,5.6 半同步复制,只能减少数据丢失的风险,不能保证完全不丢失数据5.7 的lossless 复制,可以保证完全不丢失数据, 但是会有新的问题,lossless 有可能降级,lossless不负责master选举,不负责监控master,不负责数据一致性

Global Transaction ID

没错,Global Transaction ID 天生就是为了HA而产生的。MHA + GTID 可以非常好的解决HA的问题,GTID支持多层级的复制故障转移,MHA不行MHA 0.56 开始,就可以支持GTID了

mysqlfailover,mysqlrpladmin

官方的failover工具,只支持GTID,有局限性 官方的failover工具,由于刚出来不久,很多bug,很多方案都不成熟

三、MHA架构

当master crash了,MHA恢复的过程如下图

MHA 是由 MHA Manager 和 MHA Node 组合而成

MHA Manager 主要是用来监控master,控制故障转移等功能

MHA Node 具有很多failover的帮助脚本,比如:解析MySQL binary/relay logs,定位差异日志等

当MHA Manager 做故障转移的时候,MHA Manager 通过ssh 连接到 MHA Node节点,然后执行Node中需要用到的命令

自定义扩展

MHA 有很多扩展的点。

下面有一些sample

secondary_check_script : 多路由,多链路的二次检测功能

master_ip_failover_script :修改master ip

shutdown_script : 强制关闭master,防止脑裂

report_script : 发送一些报告

init_conf_load_script : 导入一些初始化配置参数

master_ip_online_change_script : 修改master ip,这不是给failover用的,是给在线切换用的 online_master_switch

四、MHA的优点

master failover 和 slave promotion 非常快速

master crash 不会导致数据不一致

不需要修改复制的任何设置,简单易部署

不需要增加很多额外的机器来部署MHA

没有任何性能影响

跨存储引擎,支持任何引擎

五、MHA工作流程

5.1 MHA如何监控master和故障转移

下面的流程,就是masterha_manager做的事情

1) 验证复制设置以及确认当前master状态

连接所有hosts,MHA自动来确认当前master是哪个,配置文件中无需指定哪个是master

如果其中有任何一个slave挂了,脚本立即退出,停止监控

如果有一些必要的脚本没有在MHA Node节点安装,那么MHA在这个阶段终止,且停止监控

2 )监控master

监控master,直到master 挂了

这个阶段,MHA不会监控slave. Stopping/Restarting/Adding/Removing操作在slave上,不会影响当前的MHA 监控进程 当你添加或者删除slave的时候,请更新好配置文件,最好重启MHA

3) 检测master是否失败

如果MHA Manger三次间隔时间都没办法连接master server,就会进入这个阶段

如果你设置了 secondary_check_script ,那么MHA会调用脚本做二次检测来判断master是否是真的挂了

接下来的步骤,就是masterha_master_switch 的工作流程

4) 再次验证slave的配置

如果发现任何不合法的复制配置(有些slave的master不是同一个),那么MHA会停止监控,且报错。可以设置ignore_fail忽略

这一步是处于安全考虑。 很有可能,复制的配置文件已经被改掉了,所以double check 是比较推荐的做法

检查最后一次failover(故障转移)的状态

如果上一次的failover报错,或者上一次的failover结束的太近(默认3天),MHA停止监控,停止failover,那么在masterha_manager命令中设置ignore_last_failover,wait_on_failover_error来改变这一检测

这么做,也是出于安全考虑。频繁的failover,检查下是否网络出问题,或者其他错误呢?

5) 关掉失败的master的服务器(可选)

如果在配置文件中定义了 master_ip_failover_script and/or shutdown_script ,MHA 会调用这些的脚本

关闭dead master,避免脑裂(值得商榷)

6 )恢复一台新master

从crashed master服务器上保存binlog到Manager(如果可以的话)

如果dead master可以SSH的话,拷贝binary logs 从最新的slave上的end_log_pos(Read_Master_Log_Pos)位置开始拷贝

选举新master

根据配置文件的设置来决定选举谁

如果想设置一些候选master,设置 candidate_master=1

如果想设置一些host,永远都不会选举,设置no_master=1

确认最新的slave (这台slave拥有最新的relay-log)

恢复和提升新master

根据老master binlog生成差异日志

应用日志到new master

如果这一步发生错误(如:duplicate key error),MHA停止恢复,并且其余的slave也停止恢复

7) 让这台新master可用

如果定义了 master_ip_failover_script 在配置文件中,MHA会调用它

你可以在这里做任何你想做的事情,激活ip,创建用户

8) 恢复其他slave

并行的生成差异日志给到其余slave

并行的应用日志到其他slave

slave上 change master 到 new master

这一步如果报错(duplicate key error on slave 3),MHA也不会停止。失败的slave 不会同步新master,但是其他恢复成功的slave可以start slave

9) 通知(可选)

如果你在配置中定义了 report_script, MHA会调用它

可以发邮件

可以停止备份计划任务

etc

10 )流程图

5.2 MHA如何在线快速切换master

下面的步骤,就是masterha_master_switch --master_state=alive 做的事情

1) 验证复制设置以及确认当前master状态

连接配置文件中列出的所有hosts,MHA自动来确认当前master是哪个,配置文件中无需指定哪个是master

执行 flush tables 命令在master上(可选). 这样可以缩短FLUSH TABLES WITH READ LOCK 的时间

既不监控master,也不会failover

检查下面的条件是否满足

IO线程是否在所有slave上都是running

SQL线程是否在所有slave上都是running

Seconds_Behind_Master 是否低于2秒(--running_updates_limit=N)

master上是否没有长的更新语句大于2秒

2) 确认新master

新master 需要设置: --new_master_host 参数

原来的master和新的master 必须要有同样的复制过滤条件(binlog-do-db and binlog-ignore-db)

3) 当前master停写

如果你在配置中定义了master_ip_online_change_script,MHA会调用它

可以通过设置SET GLOBAL read_only=1 来完美的阻止写入

在老master上执行 FLUSH TABLES WITH READ LOCK 来阻止所有的写(--skip_lock_all_tables 可以忽略这一步)

4) 等待其他slave追上当前master,同步无延迟

调用这个函数MASTER_LOG_POS()

5) 确保新master可写

执行SHOW MASTER STATUS 来确定新master的 binary log 文件名和position

如果设置了 master_ip_online_change_script,会调用它

可以创建写权限的用户

SET GLOBAL read_only=0

6) 让其他slave指向新master

并行执行CHANGE MASTER, START SLAVE

7) 流程图

六、重要的命令

masterha_manager: master监控, 自动化failover masterha_master_switch:人工failover or 非交互式master failover or 在线maser切换 masterha_check_status masterha_check_repl masterha_stop masterha_conf_host masterha_ssh_check: 检查ssh配置 purge_relay_logs : 删除老的relay-log,不用担心复制延迟

5.1 masterha_manager

控制MHA Manager的命令

执行下列命令可以开启MHA Manager

# masterha_manager --conf=/etc/conf/masterha/app1.cnf

masterha_manager 相关参数

* --conf=(配置文件的全路径) 应用&局部配置文件* --global_conf=(全局配置文件的全路径) 全局配置文件。默认是: /etc/masterha_default.cnf* --manager_workdir, --workdir MHA Manger的工作目录,会产生一系列状态文件在这里面。如果不设置,默认的是: /var/tmp* --manager_log, --log_output MHA Manger会产生日志相关的文件在这个目录中。如果不设置,会打印到STDOUT/STDERR。 如果是人工failover(interactive failover),MHA会忽略--manager_log,直接打印到STDOUT/STDERR

MHA Manager 监控master方面的指定参数

* --wait_on_monitor_error=(seconds) 这个功能主要用在自动监控和failover上 如果在监控期间发生了错误,masterha_manager 会等待wait_on_monitor_error=N 秒,然后退出,默认是0 如果遇到错误,在restart 监控前最好还是等等 * --ignore_fail_on_start 默认情况下,如果一个或者多个slave down掉了,master monitor 进程就会停掉,就算你设置了ignore_fail 如果设置了--ignore_fail_on_start参数,ignore_fail标记了slave挂掉也不会让master monitor进程停掉

failover 指定参数

* --wait_on_monitor_error=(seconds) 这个功能主要用在自动监控和failover上 如果在监控期间发生了错误,masterha_manager 会等待wait_on_monitor_error=N 秒,然后退出,默认是0 如果遇到错误,在restart 监控前最好还是等等 * --ignore_fail_on_start 默认情况下,如果一个或者多个slave down掉了,master monitor 进程就会停掉,就算你设置了ignore_fail 如果设置了--ignore_fail_on_start参数,ignore_fail标记了slave挂掉也不会让master monitor进程停掉 * --last_failover_minute=(minutes) 如果上一次failover刚刚才完成(默认8小时),那么MHA manager 这次将不会进行failover 这个参数主要是为了避免 ping-pong failover问题 如果设置了 --ignore_last_failover,将忽略这个限制 * --remove_dead_master_conf 设置了这个参数后,如果MHA failover结束后,MHA Manager会自动在配置文件中删除 dead master的相关项 如果不设置,由于dead master的配置还存在文件中,那么当MHA failover后,当再次restart MHA manager后,会报错(there is a dead slave previous dead master)

5.2 masterha_master_switch

Manual Failover 人工交互式failover

Non-Interactive Failover 人工非交互式failover

Scheduled(Online) Master Switch 在线例行master切换

masterha_manager 不仅仅failover,还会monitor master。 masterha_master_switch 只做failover,不做master的monitor。 masterha_master_switch 除了failover外,还可以做master在线切换。

5.2.1 Manual Failover 人工交互式failover

$ masterha_master_switch --master_state=dead --conf=/etc/app1.cnf --dead_master_host=host1

相关参数如下:

* --master_state=dead 这个value可能的取值是:‘dead’ or ‘alive’。 如果设置为alive,就是在线master切换了,这样的场景,master必须是活着的 * --dead_master_host=(hostname) Dead master的主机信息,包括 --dead_master_ip,--dead_master_port * --new_master_host=(hostname) New master的主机信息,这个参数是可选项,如果你想特意指定某台机器作为new master,就设置这个参数 如果new_master_host没有设置,那么选举master的规则参考automated master failover( candidate_master parameter ) * --interactive=(0|1) 交互式failover,设置为1(默认) 非交互式failover,设置为0* --skip_change_master(0.56) 只会完成日志补偿,不会进行change master和start slave 如果你想double check slave是否成功的恢复完成,那么设置该参数对你特别有用 * --skip_disable_read_only 如果设置了这个参数,那么新master 将还会是 只读状态 如果你想手动开启新master的写权限,那么这个参数特别有用 * --last_failover_minute=(minutes) 同 masterha_manager 里面的参数一样 * --ignore_last_failover 同 masterha_manager 里面的参数一样 * --wait_on_failover_error=(seconds) 同 masterha_manager 里面的参数一样。 这个参数,只对自动或者非交互式的failover有用,如果--interactive=0 没有设置,那么这个参数将不起作用 * --remove_dead_master_conf 同 masterha_manager 里面的参数一样

masterha_master_switch 默认是交互式的,你需要手动敲 “yes”

Starting master switch from host1(192.168.0.1:3306) to host2(192.168.0.2:3306)? (yes/NO): yes

如果你没有设置new_master_host,那么选举过程也将是人工的

Starting master switch from host1(192.168.0.1:3306) to host2(192.168.0.2:3306)? (yes/NO): noContinue? (yes/NO): yesEnter new master host name: host5 Master switch to gd1305(10.17.1.238:3306). OK? (yes/NO): yes

在上面的例子中,host5 将会是新的master(前提是host5 必须开启binlog,并且大版本号不能高于其他slave)

下面的命令和上面有同样的效果

$ masterha_master_switch --master_state=dead --conf=/etc/app1.cnf --dead_master_host=host1 --new_master_host=host5

下面的参数是MHA 0.56的参数

* --wait_until_gtid_in_sync(0|1) 这是基于GTID的参数 如果设置为1(默认): MHA会等待,直到所有slave追上新master的gtid 如果设置为0: 那么MHA不会等待slave追上新master* --skip_change_master MHA 不会执行 CHANGE MASTER* --skip_disable_read_only MHA 忽略在new master上执行 SET GLOBAL read_only=0* --ignore_binlog_server_error MHA忽略任何binlog server的错误

5.2.2 Non-Interactive Failover 非交互式failover

如果在masterha_master_switch中设置了 --interactive=0 , 那么它将是自动failover(非交互式)

$ masterha_master_switch --master_state=dead --conf=/etc/conf/masterha/app1.cnf --dead_master_host=host1 --new_master_host=host2 --interactive=0

这个masterha_master_switch 非交互failover操作,就跟masterha_manager内部跑的failover一样

如果你发现自己的master挂了,但是又没有用masterha_manager监控,那么执行这个masterha_master_switch --interactive=0 特别有用 如果没有用masterha_manager监控,但是有其他的监控(Pacemaker),那么配合这个masterha_master_switch --interactive=0 特别有用

5.2.3 Scheduled(Online) Master Switch 在线master切换

MySQL 的例行维护,需要在线切换master,这个场景特别有用

$ masterha_master_switch --master_state=alive --conf=/etc/app1.cnf --new_master_host=host2

--master_state=alive 必须指定

当下面条件都满足时,可以进行online 切换

* IO 线程在running 状态 * SQL 线程在running 状态 * Seconds_Behind_Master 小于等于--running_updates_limit设置的秒数* 在master上,没有超过--running_updates_limit设置的秒数的 update query存在

其他重要参数

* --new_master_host=(hostname) 指定每台机器为新master* --orig_master_is_new_slave 当master切换后,原来的老master切换后,会成为新的slave 默认情况下,这个参数是关闭的,也就是原来的老master不会出现在新的复制环境中 如果你要设置--orig_master_is_new_slave,那么必须在配置文件中设置repl_password参数,因为它不知道新master的复制密码 * --running_updates_limit=(seconds) 如果当前master上的执行的写query超过这个值,或者slave 落后master超过这个值,master switch操作会终止 默认是1秒 * --remove_orig_master_conf 设置后,master 切换后,原来master的相关信息在配置文件中会被删除 默认这个参数不生效,不会在配置中删除相关信息 * --skip_lock_all_tables 如果设置这个参数,那么在切换过程中,不会对老master 进行FLUSH TABLES WITH READ LOCK

5.3 masterha_check_status

主要是用来检查MHA manager中对master的monitor是否正确

$ masterha_check_status --conf=/path/to/app1.cnf app1 (pid:8368) is running(0:PING_OK), master:host1 $ echo $? 0

如果监控master的线程正常,会返回0

5.4 masterha_check_repl

检查复制环境是否ok

manager_host$ masterha_check_repl --conf=/etc/app1.cnfMySQL Replication Health is OK.

如果检测到失败,会返回错误

* 复制过滤规则不同,SQL线程有错误,复制环境中存在多个master* IO线程stopped状态 * SQL线程stopped状态 * 复制延迟太长(--seconds_behind_master=(seconds))

masterha_check_repl的一些参数,可以加到配置文件中

* --seconds_behind_master=(seconds) masterha_check_repl 会检测延迟,如果超过这个描述,会报错

默认是 30秒 * --skip_check_ssh 通过masterha_check_ssh 去检测ssh的环境 如果设置了该参数,可以忽略SSH的检测

5.5 masterha_stop

可以通过如下命令,关闭MHA manager进程

manager_host$ masterha_stop --conf=/etc/app1.cnfStopped app1 successfully.

关闭manager,并不会关闭掉MySQL server

如果关闭不掉怎么办呢? 加上--abort 参数,他会发送 sigkill(-9)强行关闭 如果manager的状态是 FAILOVER_RUNNING,那么manager 不会被关闭,这是出于安全考虑 你当然也可以自动kill掉manager进程,但是要确保它不是处在failover阶段

5.6 masterha_conf_host

用于添加和删除配置文件中的条目

# masterha_conf_host --command=add --conf=/etc/conf/masterha/app1.cnf --hostname=db101

执行上述命令后,配置文件中新增了如下条目

[server_db101]hostname=db101

可以通过--param 添加很多参数,用;分号 分隔

# masterha_conf_host --command=add --conf=/etc/conf/masterha/app1.cnf --hostname=db101 --block=server100 --params="no_master=1;ignore_fail=1"

执行上述命令后,配置文件中新增了如下条目

[server100]hostname=db101no_master=1ignore_fail=1

当然也可以删除某些条目

# masterha_conf_host --command=delete --conf=/etc/conf/masterha/app1.cnf --block=server100

重点参数

* --command=(add|delete) 增加或者删除一个block * --conf=(config file path) 局部配置的全局路径 * --hostname=(hostname) 主机名 * --block=(block_name) 配置文件中的一个block 当--add时,block name 必须在配置文件中不存在 当--delete时,block name 必须在配置文件中存在 当--block不指定时,名字默认为: server$hostname* --params=(key1=value1;key2=value2;...) 参数list

5.7 masterha_ssh_check

检查所有MHA需要要到的机器之间的SSH互信

# masterha_check_ssh --conf=/etc/app1.cnf Sat May 14 14:42:19 2011 - [warn] Global configuration file /etc/masterha_default.cnf not found. Skipping. Sat May 14 14:42:19 2011 - [info] Reading application default configurations from /etc/app1.cnf.. Sat May 14 14:42:19 2011 - [info] Reading server configurations from /etc/app1.cnf.. Sat May 14 14:42:19 2011 - [info] Starting SSH connection tests.. Sat May 14 14:42:19 2011 - [debug] Connecting via SSH from root@host1(192.168.0.1) to root@host2(192.168.0.2).. Sat May 14 14:42:20 2011 - [debug] ok. Sat May 14 14:42:20 2011 - [debug] Connecting via SSH from root@host1(192.168.0.1) to root@host3(192.168.0.3).. Sat May 14 14:42:20 2011 - [debug] ok. Sat May 14 14:42:21 2011 - [debug] Connecting via SSH from root@host2(192.168.0.2) to root@host1(192.168.0.1).. Sat May 14 14:42:21 2011 - [debug] ok. Sat May 14 14:42:21 2011 - [debug] Connecting via SSH from root@host2(192.168.0.2) to root@host3(192.168.0.3).. Sat May 14 14:42:21 2011 - [debug] ok. Sat May 14 14:42:22 2011 - [debug] Connecting via SSH from root@host3(192.168.0.3) to root@host1(192.168.0.1).. Sat May 14 14:42:22 2011 - [debug] ok. Sat May 14 14:42:22 2011 - [debug] Connecting via SSH from root@host3(192.168.0.3) to root@host2(192.168.0.2).. Sat May 14 14:42:22 2011 - [debug] ok. Sat May 14 14:42:22 2011 - [info] All SSH connection tests passed successfully.

如果你使用了masterha_secondary_check 做二次验证,那么这里面提到的机器也必须SSH互信

MHA恢复slave是并行的,也就意味着恢复需要开启多个ssh通道,所以为了安全和谨慎,在/etc/ssh/sshd_config(默认10)提高MaxStartups 的数量,然后重启sshd,或者reload

5.8 purge_relay_logs

默认情况下,如果SQL线程执行完relay-log,relay logs就会被自动删除。但是这些relay-logs 也许还会用来恢复其他的slave,所以你需要关闭自动删除relay-logs的purge线程,然后自己阶段性的来删除 如果是你自己来删的话,必须考虑repl 延迟问题

MHA Node 上有一个命令purge_relay_logs可以帮你安全的删除relay log purge_relay_logs帮你做了很多事情,创建硬连接,执行SET GLOBAL relay_log_purge=1,等几秒让其切换到新的relay log,然后执行SET GLOBAL relay_log_purge=0

purge_relay_logs 需要连接MySQL server,所以需要很多认证的参数

* --user MySQL用户名,默认root * --password MySQL 密码,默认为空 * --host MySQL的hostname,默认127.0.0.1,必须传递正确的host * --port MySQL 的端口,默认3306* --workdir relay log硬连接创建和删除的目录 这个目录最好不要跨OS分区,relay log 在哪个分区,workdir就设置在哪个分区。如果跨分区,会报错Invalid cross-device link * --disable_relay_log_purge 如果MySQL里面的参数relay_log_purge设置为1,那么这个脚本不会做任何工作 如果这个脚本设置了 --disable_relay_log_purge参数,那么它会主动去关闭MySQL的参数relay_log_purge=0

计划任务调度purge_relay_logs

/usr/bin/purge_relay_logs 可以在不阻塞SQL线程的前提下删除relay logs 所以,我们需要定期的来删除relay,必须每天一次,没半天一次等等 通过如下计划任务可以做到

[app@slave_host1]$ cat /etc/cron.d/purge_relay_logs# purge relay logs at 5am0 5 * * * app /usr/bin/purge_relay_logs --user=root --password=PASSWORD --disable_relay_log_purge >> /var/log/masterha/purge_relay_logs.log 2>&1

最好让slave删除relay log不要在同一时间点,假如需要恢复,那么这个时间点所有relay logs都被删除了就不好了

原文发布于微信公众号 - 马哥Linux运维(magedu-Linux)

原文发表时间:2016-08-01

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