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mysql复制高可用方案总结

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1.前言

mysql作为应用程序的数据存储服务,要实现mysql数据库的高可用。必然要使用的技术就是数据库的复制,如果主节点出现故障可以手动的切换应用到从节点,这点相信运维同学都是知道,并且可以实现的。但是这种情况只是手动的切换,对可用性有要求的业务需要分别实现主库和从库的高可用,保障在数据库出现down机的情况下,可以自动实现数据库的故障转移,保障应用的可用性和用户体验。

本文将会对一些常用的数据库高可用方案进行介绍,根据你不同的场景,选择合适的高可用方案即可。

2.MMM高可用方案

2.1.Mysql-MMM介绍

MMM(Master-Master replication managerfor Mysql,Mysql主主复制管理器)是一套灵活的脚本程序,基于perl实现,用来对mysql replication进行监控和故障迁移,并能管理mysql Master-Master复制的配置(同一时间只有一个节点是可写的)。

2.2.组件

mmm_mond:监控进程,负责所有的监控工作,决定和处理所有节点角色活动。此脚本需要在监管机上运行。

mmm_agentd:运行在每个mysql服务器上的代理进程,完成监控的探针工作和执行简单的远端服务设置。此脚本需要在被监管机上运行。

mmm_control:一个简单的脚本,提供管理mmm_mond进程的命令。

mysql-mmm的监管端会提供多个虚拟IP(VIP),包括一个可写VIP,多个可读VIP,通过监管的管理,这些IP会绑定在可用mysql之上,当某一台mysql宕机时,监管会将VIP迁移至其他mysql。

在整个监管过程中,需要在mysql中添加相关授权用户,以便让mysql可以支持监理机的维护。授权的用户包括一个mmm_monitor用户和一个mmm_agent用户,如果想使用mmm的备份工具则还要添加一个mmm_tools用户。

2.3.架构图

正常工作时:
image002

主节点故障时:
image004

2.4.MMM优点

(1)高可用性,扩展性好,出现故障自动转移,对于主主同步,在同一时间只提供一台数据库写操作,保证数据的一致性。

(2)配置简单,容易操作。

2.5.MMM缺点

(1)需要一台备份服务器,浪费资源

(2)需要多个虚拟IP

(3)agent可能意外终止,引起裂脑。

3.MHA介绍

MHA(Master High Availability)目前在MySQL高可用方面是一个相对成熟的解决方案,它由日本DeNA公司youshimaton(现就职于Facebook公司)开发,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,并且在进行故障切换的过程中,MHA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。

3.1.MHA架构介绍

该软件由两部分组成:MHA Manager(管理节点)和MHA Node(数据节点)。MHA Manager可以单独部署在一台独立的机器上管理多个master-slave集群,也可以部署在一台slave节点上。MHA Node运行在每台MySQL服务器上,MHA Manager会定时探测集群中的master节点,当master出现故障时,它可以自动将最新数据的slave提升为新的master,然后将所有其他的slave重新指向新的master。整个故障转移过程对应用程序完全透明。

在MHA自动故障切换过程中,MHA试图从宕机的主服务器上保存二进制日志,最大程度的保证数据的不丢失(配合mysql半同步复制效果更佳),但这并不总是可行的。例如,如果主服务器硬件故障或无法通过ssh访问,MHA没法保存二进制日志,只进行故障转移而丢失了最新的数据。使用MySQL 5.5的半同步复制,可以大大降低数据丢失的风险。MHA可以与半同步复制结合起来。如果只有一个slave已经收到了最新的二进制日志,MHA可以将最新的二进制日志应用于其他所有的slave服务器上,因此可以保证所有节点的数据一致性。

注意:目前MHA主要支持一主多从的架构,要搭建MHA,要求一个复制集群中必须最少有三台数据库服务器,一主二从,即一台充当master,一台充当备用master,另外一台充当从库,因为至少需要三台服务器,出于机器成本的考虑,淘宝也在该基础上进行了改造,目前淘宝TMHA已经支持一主一从。

3.2.MHA架构图

正常工作时架构图:

image001

主库down机时架构:

image003

3.3.故障转移过程

(1)从宕机崩溃的master保存二进制日志事件(binlog events);

(2)识别含有最新更新的slave;

(3)应用差异的中继日志(relay log)到其他的slave;

(4)应用从master保存的二进制日志事件(binlog events);

(5)提升一个slave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。

3.4.MHA优点

(1)不需要备份服务器

(2)不改变现有环境

(3)操作非常简单

(4)可以进行日志的差异修复

(5)可以将任意slave提升为master

3.5.MHA缺点

(1)需要全部节点做ssh秘钥

(2)MHA出现故障后配置文件会被修改,如果再次故障转移需要重新修改配置文件。

(3)自带的脚本还需要进一步补充完善,且用perl开发,二次开发困难。

4.DRBD+(heartbeat,corosync)

4.1.方案简介

本方案采用Heartbeat或者corosync双机热备软件来保证数据库的高稳定性和连续性,数据的一致性由DRBD这个工具来保证(如果可以尽量放到分布式存储上面)。默认情况下只有一台mysql在工作,当主mysql服务器出现问题后,系统将自动切换到备机上继续提供服务,当主数据库修复完毕,又将服务切回继续由主mysql提供服务。

4.2.组件

Heartbeat,corosync作为心跳检测机制,监控primary节点的状态。当主节点宕掉之后,迅速提升secondary节点为新的主节点,并切换IP;

drbd负责数据同步

4.3.架构图

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4.4.数据同步过程

mysql进行刷盘时,会通过不同的sync方式,最终将数据写入disk;

drbd收到刷盘成功的信息后,将对应的磁盘块位置,和变更动作,通过网络传递至secondary节点;

secondary的drbd接收到变更信息后,将这些信息落盘;

4.5.切换过程

前提:secondary节点的mysql服务不启动;

heartbeat检测到primary的mysql服务停止,则摘掉IP、umount掉数据盘、将primary切换为secondary;

在原来的secondary上,提升drbd同步为primary,挂载数据盘,启动mysql服务、绑定IP;

从库跟着IP和端口自动进行迁移;

4.6.方案优点

(1)历史悠久、安全性高、稳定性高、可用性高、出现故障自动切换。

(2)数据一致性强

4.7.方案缺点

(1)需要一台备份服务器,浪费资源

(2)不方便扩展

(3)无论drbd还是headbetart,corosync都可能发生裂脑

5.Mysql route介绍

5.1.什么是mysql route

MySQL Router是处于应用client和dbserver之间的轻量级代理程序,它能检测,分析和转发查询到后端数据库实例,并把结果返回给client。是mysql-proxy的一个替代品。其架构图和功能如下。

image001

(1)Router实现读写分离,程序不是直接连接数据库IP,而是固定连接到mysql router。MySQL Router对前端应用是透明的。应用程序把MySQL Router当作是普通的mysql实例,把查询发给MySQL Router,而MySQL Router会把查询结果返回给前端的应用程序。

(2)从数据库服务器故障,业务可以正常运行。由MySQL Router来进行自动下线不可用服务器。程序配置不需要任何修改。

(3)主数据库故障,由MySQL Router来决定主从自动切换,业务可以正常访问。程序配置不需要做任何修改。

5.2.读写分离原理

MySQL Router接受前端应用程序请求后,根据不同的端口来区分读写,把连接读写端口的所有查询发往主库,把连接只读端口的select查询以轮询方式发往多个从库,从而实现读写分离的目的。读写返回的结果会交给MySQL Router,由MySQL Router返回给客户端的应用程序。

5.3.Mysql router用途

MySQL Router的主要用途是读写分离,主主故障自动切换,负载均衡,连接池等。

5.4.Mysql router主主故障自动切换的坑

Mysql router主主故障切换功能经过测试没有问题,但是有一个比较大的坑需要注意,主库发生切换之后,从库的连接的master服务器地址不会发生改变,需要自己写脚本进行判断。

5.5.优点

(1)基于DAL层实现mysql的高可用。

(2)可以同时实现主主故障切换和读写分离。

(3)插件式架构允许用户进行额外的功能扩展。

5.6.缺点

(1)高可用功能需要进一步完善:存在主库切换之后,从库不会自动切换主库地址的坑。

(2)读写情况使用不同端口,需要修改应用程序。

6.mysql Cluster

国内用的非常少,主要因为一下三点:

(1)需要更改存储引擎

(2)付费

(3)国内几乎没有使用案例

优点:

高可用,可用率达99.999%

6.1.结束语

上面的高可用方案,只是我自己比较熟悉的,而且也是应用比较多的。mysql毕竟发展了有20多年了,各种高可用方案还是很多的,其他的高可用方案各位钥匙有兴趣,可以自己研究。

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