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Heartbeat + haproxy + MySQL主从复制 实现读写分离及高可用

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版权声明：本文为博主原创文章，未经博主允许不得转载。 https://blog.csdn.net/wzy0623/article/details/81235448

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一、架构设计

1. 基本环境

2. 架构

二、安装配置

1. 配置MySQL半同步复制

2. 安装配置haproxy

3. 安装配置Heartbeat

4. 创建相关脚本文件

5. 启动Heartbeat和haproxy

三、功能测试

参考：

一、架构设计

1. 基本环境

OS：CentOS Linux release 7.2.1511 (Core) MySQL：5.6.14 172.16.1.126：Heartbeat + haproxy + MySQL Semisync-Replication Master 172.16.1.127：Heartbeat + haproxy + MySQL Semisync-Replication Slave 172.16.1.100：VIP

2. 架构

具体架构如图1所示。

图1

从图1中看到，使用两台主机做MySQL主从复制，实现读写分离，用于提高查询性能。采用MySQL 5.6.x的半同步实现数据复制和同步。Heartbeat在这里主要用作主机健康状态检查以及实现haproxy两台主机之间的自动失败切换。任何一台主机宕机都不会影响对外提供服务（VIP可以漂移），保持MySQL数据库服务的高可用性。

Heartbeat是使用心跳进行通信和选举实现的高可用解决方案，利用其避免单点故障。通常这个解决方案中，至少有两台服务器运行Heartbeat，一台为Master，另一台为Backup，但对外表现为一个或一组VIP。Master会发送特定消息给Backup，当Backup收不到该消息时，则认为Master出现故障，Backup会接管VIP，继续提供服务，从而保证了高可用性。haproxy在本例的作用是提供读负载均衡。整体架构的设计原理和异常处理可描述如下：

  1. 主机A和B，分别配置为MySQL半同步复制的Master和Slave。A、B都启动Heartbeat服务，但只有A启动haproxy服务。
  2. 通过Heartbeat启用一个虚IP，实现A、B的自动切换。
  3. 在haproxy中配置两对frontend/backend，使用不同的端口，一个端口用于响应读请求，另一个端口用于响应读请求，实现读写分离。注意，当frontend与backend是同一物理主机时，就像本例的情况，frontend不能绑定与backend相同的端口，否则会报错。
  4. 初始时，A和B都存在。A上的haproxy通过写端口将写请求转发至主机A，通过读端口将读请求转发给A和B，实现读负载均衡。
  5. 当主机A异常时，B接管服务。此时将完成三项工作：（1）VIP漂移到主机B上；（2）重置B的MySQL Slave角色，使之切换为Master；（3）启动B上的haproxy，继续接收应用的请求。
  6. 当主机B异常时，A上的haproxy会将B踢出，其它不变。

二、安装配置

1. 配置MySQL半同步复制

参见https://blog.csdn.net/wzy0623/article/details/81045843#1.%20配置MySQL半同步复制。

2. 安装配置haproxy

参见https://blog.csdn.net/wzy0623/article/details/81218318#3.%20安装配置haproxy。 172.16.1.126上的/usr/local/haproxy/conf/haproxy.cfg文件内容如下：

global
    log         127.0.0.1 local2         # 日志定义级别
    chroot      /usr/local/haproxy       # 当前工作目录
    pidfile     /var/run/haproxy.pid     # 进程id
    maxconn     4000                     # 最大连接数
    user        haproxy                  # 运行改程序的用户
    group       haproxy
    daemon                               # 后台形式运行
    stats socket /usr/local/haproxy/stats

defaults
    mode                    tcp            # haproxy运行模式（http | tcp | health）
    log                     global         # 采用全局定义的日志
    option                  dontlognull    # 不记录健康检查的日志信息
    option                  redispatch     # serverId对应的服务器挂掉后,强制定向到其他健康的服务器
    retries                 3              # 三次连接失败则服务器不用
    timeout http-request    10s
    timeout queue           1m
    timeout connect         10s            # 连接超时
    timeout client          1m             # 客户端超时
    timeout server          1m             # 服务器超时
    timeout http-keep-alive 10s
    timeout check           10s            # 心跳检测
    maxconn                 600            # 最大连接数

listen stats                               # 配置haproxy状态页（用来查看的页面）
    mode http
    bind :8888
    stats enable
    stats hide-version                     # 隐藏haproxy版本号
    stats uri     /haproxyadmin?stats      # 一会用于打开状态页的uri
    stats realm   Haproxy\ Statistics      # 输入账户密码时的提示文字
    stats auth    admin:admin              # 用户名:密码

frontend  read 
    bind *:3307
    # 使用3307端口。监听前端端口（表示任何ip访问3307端口都会将数据轮番转发到mysql服务器群组中）
    default_backend        mysql_read      # 后端服务器组名

backend mysql_read
    balance     roundrobin                 # 使用轮询方式调度
    server mysql1 172.16.1.126:3306 check port 3306 maxconn 300
    server mysql2 172.16.1.127:3306 check port 3306 maxconn 300

frontend  write
    bind *:3308
        # 使用3308端口。监听前端端口（表示任何ip访问3308端口都会将数据轮番转发到mysql服务器群组中）
    default_backend        mysql_write     # 后端服务器组名  

backend mysql_write
    server mysql1 172.16.1.126:3306 check port 3306 maxconn 300

如前所述，配置了两对frontend\backend。read绑定3307端口接收读请求，其对应的backend为mysql_read，其中定义两个台MySQL服务器，使用轮询策略实现读负载均衡。write绑定3308端口接收写请求，其对应的backend为mysql_write，其中只定义MySQL Master，即只有它接收写请求。

172.16.1.127上的/usr/local/haproxy/conf/haproxy.cfg文件内容如下：

global
    log         127.0.0.1 local2         # 日志定义级别
    chroot      /usr/local/haproxy       # 当前工作目录
    pidfile     /var/run/haproxy.pid     # 进程id
    maxconn     4000                     # 最大连接数
    user        haproxy                  # 运行改程序的用户
    group       haproxy
    daemon                               # 后台形式运行
    stats socket /usr/local/haproxy/stats

defaults
    mode                    tcp            # haproxy运行模式（http | tcp | health）
    log                     global         # 采用全局定义的日志
    option                  dontlognull    # 不记录健康检查的日志信息
    option                  redispatch     # serverId对应的服务器挂掉后,强制定向到其他健康的服务器
    retries                 3              # 三次连接失败则服务器不用
    timeout http-request    10s
    timeout queue           1m
    timeout connect         10s            # 连接超时
    timeout client          1m             # 客户端超时
    timeout server          1m             # 服务器超时
    timeout http-keep-alive 10s
    timeout check           10s            # 心跳检测
    maxconn                 600            # 最大连接数

listen stats                               # 配置haproxy状态页（用来查看的页面）
    mode http
    bind :8888
    stats enable
    stats hide-version                     # 隐藏haproxy版本号
    stats uri     /haproxyadmin?stats      # 一会用于打开状态页的uri
    stats realm   Haproxy\ Statistics      # 输入账户密码时的提示文字
    stats auth    admin:admin              # 用户名:密码

frontend  read 
    bind *:3307
    # 使用3307端口。监听前端端口（表示任何ip访问3307端口都会将数据轮番转发到mysql服务器群组中）
    default_backend        mysql_read      # 后端服务器组名

backend mysql_read
    balance     roundrobin                 # 使用轮询方式调度
    server mysql1 172.16.1.126:3306 check port 3306 maxconn 300
    server mysql2 172.16.1.127:3306 check port 3306 maxconn 300

frontend  write
    bind *:3308
        # 使用3308端口。监听前端端口（表示任何ip访问3308端口都会将数据轮番转发到mysql服务器群组中）
    default_backend        mysql_write     # 后端服务器组名  

backend mysql_write
    server mysql1 172.16.1.127:3306 check port 3306 maxconn 300

只有最后一行与172.16.1.126的不同。当服务切换到Slave上时，接收读写请求的只有172.16.1.127一台主机。

3. 安装配置Heartbeat

参见https://blog.csdn.net/wzy0623/article/details/81188814#二、安装Heartbeat。

这里需要注意的是/usr/local/heartbeat/etc/ha.d/haresources文件的设置，该文件在所有Heartbeat主机上必须完全一致，内容只有如下一行：

hdp3 172.16.1.100 mysql

hdp3表示主机名，172.16.1.100是VIP，mysql是haresources文件同目录下resource.d目录下的一个自定义脚本文件名，即/usr/local/heartbeat/etc/ha.d/resource.d/mysql文件，其内容为如下两行：

/home/mysql/remove_slave.sh
/etc/init.d/haproxy restart

当Heartbeat主机获得资源时，将自动把MySQL主从复制中的slave置为master，这是通过调用/home/mysql/remove_slave.sh文件完成的。之后重启haproxy服务，接收应用请求。

4. 创建相关脚本文件

以下两个脚本文件在172.16.1.126与172.16.1.127上相同。（1）/home/mysql/remove_slave.sh 该文件的作用是重置MySQL复制中的角色，将Slave切换为Master，文件内容如下：

#!/bin/bash
. /home/mysql/.bashrc

user=root
password=123456
log=/home/mysql/remove_slave.log

echo "`date`" >> $log

rm -rf /tmp/kill.sql
mysql -u$user -p$password -e "select * into outfile '/tmp/kill.sql' from (select concat('kill ',id,';') from information_
schema.processlist where command='sleep' union all select 'set global read_only=OFF;' union all select 'stop slave;' unio
n all select 'reset slave all;') t;"

mysql -u$user -p$password < /tmp/kill.sql >> $log

/bin/sed -i 's#read-only#\#read-only#' /home/mysql/mysql-5.6.14/my.cnf

（2）/home/mysql/mysql_check.sh 脚本用于检查本机MySQL的服务器状态。脚本内容与部署参见https://blog.csdn.net/wzy0623/article/details/81188814#4.%20创建MySQL服务检测脚本。

5. 启动Heartbeat和haproxy

（1）启动两个主机的heartbeat服务 在我们这个场景中，一定要注意两个主机的heartbeat服务的启动顺序，要先启动172.16.1.127，再启动172.16.1.126。如果反过来先启动172.16.1.126，则再启动172.16.1.127时，hdp3获得VIP资源，会执行本地的mysql脚本。这时将会调用remove_slave.sh，重置172.16.1.127在MySQL主从复制中slave角色，以前的复制就失效了，那就必须要重建复制。先后在172.16.1.127、172.16.1.126上执行以下命令：

chkconfig heartbeat on
systemctl start heartbeat

（2）在172.16.1.126上启动haproxy

systemctl start haproxy

启动完成后，可以看到VIP绑定在172.16.1.126上：

[root@hdp3~]#ip a
1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu 65536 qdisc noqueue state UNKNOWN 
    link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00
    inet 127.0.0.1/8 scope host lo
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet6 ::1/128 scope host 
       valid_lft forever preferred_lft forever
2: ens32: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UP qlen 1000
    link/ether 00:50:56:a5:0f:77 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    inet 172.16.1.126/24 brd 172.16.1.255 scope global ens32
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet 172.16.1.100/24 brd 172.16.1.255 scope global secondary ens32:1
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet6 fe80::250:56ff:fea5:f77/64 scope link 
       valid_lft forever preferred_lft forever
[root@hdp3~]#

在172.16.1.126上有heartbeat、haproxy、mysql_check相关进程：

[root@hdp3~]#ps -ef | grep heartbeat | grep -v grep
root     608426      1  0 Jul26 ?        00:01:55 heartbeat: master control process
root     608429 608426  0 Jul26 ?        00:00:03 heartbeat: FIFO reader
root     608430 608426  0 Jul26 ?        00:00:10 heartbeat: write: bcast ens32
root     608431 608426  0 Jul26 ?        00:00:10 heartbeat: read: bcast ens32
root     608432 608426  0 Jul26 ?        00:00:08 heartbeat: write: ucast ens32
root     608433 608426  0 Jul26 ?        00:00:14 heartbeat: read: ucast ens32
root     608434 608426  0 Jul26 ?        00:00:17 heartbeat: write: ping 172.16.1.254
root     608435 608426  0 Jul26 ?        00:00:07 heartbeat: read: ping 172.16.1.254
haclust+ 608455 608426  0 Jul26 ?        00:00:04 /usr/local/heartbeat/libexec/heartbeat/ipfail
[root@hdp3~]#ps -ef | grep haproxy | grep -v grep
haproxy  608854      1  0 Jul26 ?        00:00:19 /usr/sbin/haproxy -D -f /etc/haproxy/haproxy.cfg -p /var/run/haproxy.pid
[root@hdp3~]#ps -ef | grep mysql_check | grep -v grep
root     575823 575822  0 Jul26 ?        00:01:24 /bin/bash /home/mysql/mysql_check.sh
[root@hdp3~]#

在172.16.1.127上有heartbeat和mysql_check相关进程：

[root@hdp4/usr/local/haproxy/conf]#ps -ef | grep heartbeat | grep -v grep
root     612316      1  0 Jul26 ?        00:01:37 heartbeat: master control process
root     612319 612316  0 Jul26 ?        00:00:03 heartbeat: FIFO reader
root     612320 612316  0 Jul26 ?        00:00:12 heartbeat: write: bcast ens160
root     612321 612316  0 Jul26 ?        00:00:07 heartbeat: read: bcast ens160
root     612322 612316  0 Jul26 ?        00:00:10 heartbeat: write: ucast ens160
root     612323 612316  0 Jul26 ?        00:00:13 heartbeat: read: ucast ens160
root     612324 612316  0 Jul26 ?        00:00:16 heartbeat: write: ping 172.16.1.254
root     612325 612316  0 Jul26 ?        00:00:06 heartbeat: read: ping 172.16.1.254
haclust+ 612475 612316  0 Jul26 ?        00:00:04 /usr/local/heartbeat/libexec/heartbeat/ipfail
[root@hdp4/usr/local/haproxy/conf]#ps -ef | grep haproxy | grep -v grep
[root@hdp4/usr/local/haproxy/conf]#ps -ef | grep mysql_check | grep -v grep
root     290127 290126  0 Jul25 ?        00:04:21 /bin/bash /home/mysql/mysql_check.sh
[root@hdp4/usr/local/haproxy/conf]#

至此，环境与初始化工作已经完成，下面进行功能测试。

三、功能测试

1. 验证3307端口的读负载均衡转发策略

C:\WINDOWS\system32>mysql -utest -p123456 -P3307 -h172.16.1.100 -e "show variables like 'server_id'"
mysql: [Warning] Using a password on the command line interface can be insecure.
+---------------+-------+
| Variable_name | Value |
+---------------+-------+
| server_id     | 126   |
+---------------+-------+

C:\WINDOWS\system32>mysql -utest -p123456 -P3307 -h172.16.1.100 -e "show variables like 'server_id'"
mysql: [Warning] Using a password on the command line interface can be insecure.
+---------------+-------+
| Variable_name | Value |
+---------------+-------+
| server_id     | 127   |
+---------------+-------+

C:\WINDOWS\system32>mysql -utest -p123456 -P3307 -h172.16.1.100 -e "show variables like 'server_id'"
mysql: [Warning] Using a password on the command line interface can be insecure.
+---------------+-------+
| Variable_name | Value |
+---------------+-------+
| server_id     | 126   |
+---------------+-------+

C:\WINDOWS\system32>mysql -utest -p123456 -P3307 -h172.16.1.100 -e "show variables like 'server_id'"
mysql: [Warning] Using a password on the command line interface can be insecure.
+---------------+-------+
| Variable_name | Value |
+---------------+-------+
| server_id     | 127   |
+---------------+-------+

C:\WINDOWS\system32>

2. 验证3308端口的读负载均衡转发策略

C:\WINDOWS\system32>mysql -utest -p123456 -P3308 -h172.16.1.100 -e "show variables like 'server_id'"
mysql: [Warning] Using a password on the command line interface can be insecure.
+---------------+-------+
| Variable_name | Value |
+---------------+-------+
| server_id     | 126   |
+---------------+-------+

C:\WINDOWS\system32>mysql -utest -p123456 -P3308 -h172.16.1.100 -e "show variables like 'server_id'"
mysql: [Warning] Using a password on the command line interface can be insecure.
+---------------+-------+
| Variable_name | Value |
+---------------+-------+
| server_id     | 126   |
+---------------+-------+

C:\WINDOWS\system32>mysql -utest -p123456 -P3308 -h172.16.1.100 -e "show variables like 'server_id'"
mysql: [Warning] Using a password on the command line interface can be insecure.
+---------------+-------+
| Variable_name | Value |
+---------------+-------+
| server_id     | 126   |
+---------------+-------+

C:\WINDOWS\system32>mysql -utest -p123456 -P3308 -h172.16.1.100 -e "show variables like 'server_id'"
mysql: [Warning] Using a password on the command line interface can be insecure.
+---------------+-------+
| Variable_name | Value |
+---------------+-------+
| server_id     | 126   |
+---------------+-------+

C:\WINDOWS\system32>

3. 模拟从库的mysqld crash 在172.16.1.127上执行以下命令：

pkill -9 mysqld

4. 再次使用两个端口连接，数据库服务正常。

C:\WINDOWS\system32>mysql -utest -p123456 -P3307 -h172.16.1.100 -e "show variables like 'server_id'"
mysql: [Warning] Using a password on the command line interface can be insecure.
+---------------+-------+
| Variable_name | Value |
+---------------+-------+
| server_id     | 126   |
+---------------+-------+

C:\WINDOWS\system32>mysql -utest -p123456 -P3307 -h172.16.1.100 -e "show variables like 'server_id'"
mysql: [Warning] Using a password on the command line interface can be insecure.
+---------------+-------+
| Variable_name | Value |
+---------------+-------+
| server_id     | 126   |
+---------------+-------+

C:\WINDOWS\system32>mysql -utest -p123456 -P3308 -h172.16.1.100 -e "show variables like 'server_id'"
mysql: [Warning] Using a password on the command line interface can be insecure.
+---------------+-------+
| Variable_name | Value |
+---------------+-------+
| server_id     | 126   |
+---------------+-------+

C:\WINDOWS\system32>mysql -utest -p123456 -P3308 -h172.16.1.100 -e "show variables like 'server_id'"
mysql: [Warning] Using a password on the command line interface can be insecure.
+---------------+-------+
| Variable_name | Value |
+---------------+-------+
| server_id     | 126   |
+---------------+-------+

C:\WINDOWS\system32>

5. 重新启动从库的mysql服务 在172.16.1.127上执行以下命令：

service mysql start

6. 再次验证3307端口的读负载均衡转发策略

C:\WINDOWS\system32>mysql -utest -p123456 -P3307 -h172.16.1.100 -e "show variables like 'server_id'"
mysql: [Warning] Using a password on the command line interface can be insecure.
+---------------+-------+
| Variable_name | Value |
+---------------+-------+
| server_id     | 126   |
+---------------+-------+

C:\WINDOWS\system32>mysql -utest -p123456 -P3307 -h172.16.1.100 -e "show variables like 'server_id'"
mysql: [Warning] Using a password on the command line interface can be insecure.
+---------------+-------+
| Variable_name | Value |
+---------------+-------+
| server_id     | 127   |
+---------------+-------+

C:\WINDOWS\system32>mysql -utest -p123456 -P3307 -h172.16.1.100 -e "show variables like 'server_id'"
mysql: [Warning] Using a password on the command line interface can be insecure.
+---------------+-------+
| Variable_name | Value |
+---------------+-------+
| server_id     | 126   |
+---------------+-------+

C:\WINDOWS\system32>mysql -utest -p123456 -P3307 -h172.16.1.100 -e "show variables like 'server_id'"
mysql: [Warning] Using a password on the command line interface can be insecure.
+---------------+-------+
| Variable_name | Value |
+---------------+-------+
| server_id     | 127   |
+---------------+-------+

C:\WINDOWS\system32>

7. 模拟主库的mysqld crash 在172.16.1.126上执行以下命令：

pkill -9 mysqld

8. 再次验证两个端口的读负载均衡转发策略

C:\WINDOWS\system32>mysql -utest -p123456 -P3307 -h172.16.1.100 -e "show variables like 'server_id'"
mysql: [Warning] Using a password on the command line interface can be insecure.
+---------------+-------+
| Variable_name | Value |
+---------------+-------+
| server_id     | 127   |
+---------------+-------+

C:\WINDOWS\system32>mysql -utest -p123456 -P3307 -h172.16.1.100 -e "show variables like 'server_id'"
mysql: [Warning] Using a password on the command line interface can be insecure.
+---------------+-------+
| Variable_name | Value |
+---------------+-------+
| server_id     | 127   |
+---------------+-------+

C:\WINDOWS\system32>mysql -utest -p123456 -P3308 -h172.16.1.100 -e "show variables like 'server_id'"
mysql: [Warning] Using a password on the command line interface can be insecure.
+---------------+-------+
| Variable_name | Value |
+---------------+-------+
| server_id     | 127   |
+---------------+-------+

C:\WINDOWS\system32>mysql -utest -p123456 -P3308 -h172.16.1.100 -e "show variables like 'server_id'"
mysql: [Warning] Using a password on the command line interface can be insecure.
+---------------+-------+
| Variable_name | Value |
+---------------+-------+
| server_id     | 127   |
+---------------+-------+

C:\WINDOWS\system32>

此时查看172.16.1.127上绑定的IP如下：

[root@hdp4/usr/local/haproxy/conf]#ip a
1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu 65536 qdisc noqueue state UNKNOWN 
    link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00
    inet 127.0.0.1/8 scope host lo
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet6 ::1/128 scope host 
       valid_lft forever preferred_lft forever
2: ens160: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc mq state UP qlen 1000
    link/ether 00:50:56:a5:49:7f brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    inet 172.16.1.127/24 brd 172.16.1.255 scope global ens160
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet 172.16.1.100/24 brd 172.16.1.255 scope global secondary ens160:0
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet6 fe80::250:56ff:fea5:497f/64 scope link 
       valid_lft forever preferred_lft forever
[root@hdp4/usr/local/haproxy/conf]#

可以看到VIP已经漂移到172.16.1.127上。9. 验证切换后的新主库可读写。

C:\WINDOWS\system32>mysql -utest -p123456 -P3308 -h172.16.1.100 -e "use test; create table t1(a int); insert into t1 values (1),(2),(3); commit; select * from t1;"
mysql: [Warning] Using a password on the command line interface can be insecure.
+------+
| a    |
+------+
|    1 |
|    2 |
|    3 |
+------+

C:\WINDOWS\system32>

查看172.16.1.127上MySQL的slave status，已经为空：

[mysql@hdp4~]$mysql -u root -p123456 
Warning: Using a password on the command line interface can be insecure.
Welcome to the MySQL monitor.  Commands end with ; or \g.
Your MySQL connection id is 24
Server version: 5.6.14-log Source distribution

Copyright (c) 2000, 2013, Oracle and/or its affiliates. All rights reserved.

Oracle is a registered trademark of Oracle Corporation and/or its
affiliates. Other names may be trademarks of their respective
owners.

Type 'help;' or '\h' for help. Type '\c' to clear the current input statement.

mysql> show slave status\G
Empty set (0.00 sec)

mysql>

MySQL配置文件的read-only选项也已经注释：

[mysql@hdp4~]$more /home/mysql/mysql-5.6.14/my.cnf | grep read-only
#read-only
[mysql@hdp4~]$

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