MySQL主主模式+Keepalived高可用

牛初九發表於2020-10-28
MySql模式

今天閒來無事，打算搭建一個MySQL的高可用架構，採用的是MySQL的主主結構，再外加Keepalived，對外統一提供虛IP。先來說說背景吧，現在的專案為了高可用性，都是避免單節點的存在的，比如，我們的應用程式，都是部署多個節點，通過Nginx做負載均衡，某個節點出現問題，並不會影響整體應用。那麼資料庫層如何搭建高可用的架構呢？今天我們就來看看。

整體架構

MySQL採用主主結構，我們使用兩臺機器就夠了，然後再這兩臺機器上再安裝Keepalived，使用vrrp技術，虛擬出一個IP。兩臺機器如下：

  • 192.168.73.141：MySQL（主1）、Keepalived（MASTER）
  • 192.168.73.142：MySQL（主2）、Keepalived（BACKUP）
  • 192.168.73.150：虛IP

整體架構圖如下：

MySQL主主搭建

我們分別在兩臺機器上安裝MySQL，使用yum方式安裝，首先從MySQL官網下載rpm包，選擇對應的系統，在這裡，我們選擇CentOS7的prm包，mysql80-community-release-el7-3.noarch.rpm。然後將rpm檔案分別上傳到兩臺機器上，接下來我們就是用yum來安裝MySQL。

在192.168.73.141（主1）執行如下命令，

# 使用yum安裝rpm包
yum install mysql80-community-release-el7-3.noarch.rpm

# 安裝MySQL社群版 時間較長 耐心等待
yum install mysql-community-server

#啟動MySQL服務
service mysqld start

到這裡，MySQL就安裝完成，並且正常啟動了。然後，我們用root賬號登入MySQL，並建立一個可用的賬號。

# 從MySQL的日誌中 找到root賬號的臨時密碼
grep 'temporary password' /var/log/mysqld.log

# 使用root賬號登入 輸入臨時密碼 登入成功
mysql -uroot -p

# 修改root賬號的密碼 使用MYSQL_NATIVE_PASSWORD的加密方式 這種方式大多數客戶端都可以連線
ALTER USER 'root'@'localhost' IDENTIFIED WITH MYSQL_NATIVE_PASSWORD BY 'MyNewPass4!';

# 建立MySQL賬號
CREATE USER 'USER'@'%' IDENTIFIED WITH MYSQL_NATIVE_PASSWORD BY 'USER_PWD';
# 對USER賬號授權
GRANT ALL ON *.* TO 'USER'@'%';
# 重新整理許可權
FLUSH PRIVILEGES;

好了，到這裡，在192.168.73.141上安裝MySQL成功，並且建立了USER賬戶，我們可以使用NAVICAT等客戶端連線。

在192.168.73.142（主2）上也執行上面的命令，這樣我們在兩臺機器上都安裝了MySQL。接下來，我們就要配置MySQL的主主結構了。

首先，我們修改192.168.73.141（主1）上的my.cnf檔案。

vim /etc/my.cnf


datadir=/var/lib/mysql
socket=/var/lib/mysql/mysql.sock

log-error=/var/log/mysqld.log
pid-file=/var/run/mysqld/mysqld.pid

# 配置server-id 每個MySQL例項的server-id都不能相同
server-id=1
# MySQL的日誌檔案的名字
log-bin=mysql_master
# 作為從庫時 更新操作是否寫入日誌 on：寫入  其他資料庫以此資料庫做主庫時才能進行同步
log-slave-updates=on

# MySQL系統庫的資料不需要同步 我們這裡寫了3個  更加保險
# 同步資料時忽略一下資料庫 但是必須在使用use db的情況下才會忽略；如果沒有使用use db 比如create user  資料還是會同步的
replicate-ignore-db=information_schema
replicate-ignore-db=mysql
replicate-ignore-db=performance_schema
replicate-ignore-db=sys
# 使用萬用字元忽略MySQL系統庫的表  這樣在create user時也不會進行同步了
replicate_wild_ignore_table=information_schema.%
replicate_wild_ignore_table=mysql.%
replicate_wild_ignore_table=performance_schema.%
replicate_wild_ignore_table=sys.%
# MySQL系統庫的日誌不計入binlog 這樣更加保險了
binlog-ignore-db=information_schema
binlog-ignore-db=mysql
binlog-ignore-db=performance_schema
binlog-ignore-db=sys

在192.168.73.142（主2）上也修改my.cnf檔案，我們直接複製過去，只需要修改其中的兩個地方，如下：

# 配置server-id=2
server-id=2
# MySQL的日誌檔案的名字 不改名字也可以 這裡主要為了區分
log-bin=mysql_slave

配置檔案都已經修改好了，我們分別在192.168.73.141（主1）和192.168.73.142（主2）上重啟MySQL服務，

service mysqld restart

下面我們就要配置主從了，其實主主模式就是配置兩個主從，先配置192.168.73.141（主1）->192.168.73.142（主2）的主從，然後再反過來配置192.168.73.142（主2）->192.168.73.141（主1）的主從，這樣主主的模式就配置好了。

我們先來配置192.168.73.141（主1）->192.168.73.142（主2）的主從

先登入192.168.73.141（主1）的資料庫，並執行如下命令：

# 建立備份的賬號 使用MYSQL_NATIVE_PASSWORD的方式加密
mysql> CREATE USER 'repl_master'@'%' IDENTIFIED WITH MYSQL_NATIVE_PASSWORD BY 'password';
# 對repl_master授予備份的許可權
mysql> GRANT REPLICATION SLAVE ON *.* TO 'repl_master'@'%';
# 重新整理許可權
mysql> FLUSH PRIVILEGES;

# 檢視MySQL主節點的狀態
mysql> SHOW MASTER STATUS;

+-------------------+---------+--------------+---------------------------------------------+------------------+
| File               | Position | Binlog_Do_DB | Binlog_Ignore_DB                             | Executed_Gtid_Set |
+-------------------+---------+--------------+---------------------------------------------+------------------+
| mysql_master.000001 |     516 |              | information_schema,mysql,performance_schema,sys |                  |
+-------------------+---------+--------------+---------------------------------------------+------------------+
1 row in set

我們要記住binlog檔案的名字，也就是mysql_master.000001，和位置，也就是516。

然後，我們再登入到192.168.73.142（主2）的資料庫，執行如下命令：

mysql> CHANGE MASTER TO
		   # MySQL主的IP
    ->     MASTER_HOST='192.168.73.141',
           # MySQL主的埠
    ->     MASTER_PORT=3306
           # MySQL主的備份賬號
    ->     MASTER_USER='repl_master',
           # MySQL主的備份賬號密碼
    ->     MASTER_PASSWORD='password',
           # 日誌檔案 通過show master status得到的
    ->     MASTER_LOG_FILE='mysql_master.000001',
           # 日誌檔案位置 通過show master status得到的
    ->     MASTER_LOG_POS=516;
    
# 開啟從庫
mysql> START SLAVE;
# 檢視從庫的狀態
mysql> SHOW SLAVE STATUS;

這樣，192.168.73.141（主1）->192.168.73.142（主2）的主從就搭建好了。然後，我們再反過來，搭建192.168.73.142（主2）->192.168.73.141（主1）的主從。

先登入192.168.73.142（主2）的資料庫，執行如下命令：

# 建立備份的賬號 使用MYSQL_NATIVE_PASSWORD的方式加密
mysql> CREATE USER 'repl_slave'@'%' IDENTIFIED WITH MYSQL_NATIVE_PASSWORD BY 'password';
# 對repl_slave授予備份的許可權
mysql> GRANT REPLICATION SLAVE ON *.* TO 'repl_slave'@'%';
# 重新整理許可權
mysql> FLUSH PRIVILEGES;

# 檢視MySQL主節點的狀態
mysql> SHOW MASTER STATUS;

+-------------------+---------+--------------+---------------------------------------------+------------------+
| File               | Position | Binlog_Do_DB | Binlog_Ignore_DB                             | Executed_Gtid_Set |
+-------------------+---------+--------------+---------------------------------------------+------------------+
| mysql_slave.000001 |     379 |              | information_schema,mysql,performance_schema,sys |                  |
+-------------------+---------+--------------+---------------------------------------------+------------------+
1 row in set

再登入到192.168.73.141（主1）的資料庫，執行如下命令：

mysql> CHANGE MASTER TO
		   # MySQL主的IP
    ->     MASTER_HOST='192.168.73.142',
           # MySQL主的埠
    ->     MASTER_PORT=3306
           # MySQL主的備份賬號
    ->     MASTER_USER='repl_slave',
           # MySQL主的備份賬號密碼
    ->     MASTER_PASSWORD='password',
           # 日誌檔案 通過show master status得到的
    ->     MASTER_LOG_FILE='mysql_slave.000001',
           # 日誌檔案位置 通過show master status得到的
    ->     MASTER_LOG_POS=379;
    
# 開啟從庫
mysql> START SLAVE;
# 檢視從庫的狀態
mysql> SHOW SLAVE STATUS;

這樣，192.168.73.142（主2）->192.168.73.141（主1）的主從也搭建好了。我們可以使用navicat分別連線192.168.73.141（主1）和192.168.73.142（主2），並執行建表、插入語句，驗證一下主主同步是否成功，這裡就不給大家演示了。

Keepalived高可用

MySQL主主結構已經搭建好了，無論從哪個MySQL插入資料，都會同步到另外一個MySQL。雖然有了MySQL主主結構，但是不能保證高可用，比如，我們的應用程式連線的是192.168.73.141（主1），倘若192.168.73.141（主1）的MySQL掛掉了，我們的應用程式並不能自動的切換到192.168.73.142（主2），我們的應用程式也是不可用的狀態。要做到這一點，就要藉助於Keepalived。

Keepalived有兩個主要的功能：

  • 提供虛IP，實現雙機熱備
  • 通過LVS，實現負載均衡

我們這裡使用Keepalived，只需要使用其中的一個功能，提供虛IP，實現雙機熱備。我們需要在192.168.73.141（主1）和192.168.73.142（主2）上都安裝Keepalived，執行命令如下：

yum install keepalived

我們直接使用yum進行安裝。安裝完之後，編輯keepalived的配置檔案，首先編輯192.168.73.141（主1）上的配置檔案，如下：

vim /etc/keepalived/keepalived.conf

# 全域性配置 不用動  只需註釋掉vrrp_strict
global_defs {
   notification_email {
     acassen@firewall.loc
     failover@firewall.loc
     sysadmin@firewall.loc
   }
   notification_email_from Alexandre.Cassen@firewall.loc
   smtp_server 192.168.200.1
   smtp_connect_timeout 30
   router_id LVS_DEVEL
   vrrp_skip_check_adv_addr
   #必須註釋掉 否則報錯
   #vrrp_strict
   vrrp_garp_interval 0
   vrrp_gna_interval 0
}

# 檢查mysql服務是否存活的指令碼
vrrp_script chk_mysql {
    script "/usr/bin/killall -0 mysqld"
}
# vrrp配置虛IP
vrrp_instance VI_1 {
    # 狀態：MASTER  另外一臺機器為BACKUP
    state MASTER
    # 繫結的網路卡
    interface ens33
    # 虛擬路由id  兩臺機器需保持一致
    virtual_router_id 51
    # 優先順序 MASTER的值要大於BACKUP
    priority 100
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass 1111
    }
    # 虛擬IP地址 兩臺keepalived需要一致
    virtual_ipaddress {
        192.168.73.150
    }
    # 檢查指令碼 vrrp_script的名字
    track_script {
        chk_mysql
    }
}

###後邊的virtual_server全部註釋掉 它是和LVS做負載均衡用的  這裡用不到
###

再編輯192.168.73.142（主2）上的配置檔案，只需要將state MASTER改為state BACKUP，如下：

state BACKUP

通過keepalived的配置，我們對外提供192.168.73.150的IP，這個IP實際指向是192.168.73.141（主1），因為它的state是MASTER。當keepalived檢測到192.168.73.141（主1）上的MySQL不可用時，會自動切換到192.168.73.142（主2）。對於外部使用者是無感知的，因為外部統一使用的是192.168.73.150。

我們再來看看檢測的指令碼/usr/bin/killall -0 mysqld，killall命令不是系統自帶的，需要安裝，我們還是使用yum來安裝，如下：

# 先查詢一下killall
yum search killall

#找到了psmisc.x86_64
Loading mirror speeds from cached hostfile
===============Matched: killall ================================
psmisc.x86_64 : Utilities for managing processes on your system

# 安裝psmisc
yum install psmisc

這樣我們就可以使用killall命令了。killall -0 並不是殺掉程式，而是檢查程式是否存在，如果存在則返回0，如果不存在則返回1。當返回1時，keepalived就會切換主備狀態。

好了，killall也介紹完了，我們在兩臺機器上啟動keepalived，如下：

# 啟動keepalived
service keepalived start

然後，我們在192.168.73.141（主1）上檢視一下IP是否有192.168.73.150，如下：

ip addr

1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu 65536 qdisc noqueue state UNKNOWN group default qlen 1000
    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: ens33: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UP group default qlen 1000
    link/ether 00:0c:29:57:8c:cd brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    inet 192.168.73.141/24 brd 192.168.73.255 scope global noprefixroute ens33
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet 192.168.73.150/32 scope global ens33  # 我們看到了192.168.73.150
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet6 fe80::720b:92b0:7f78:57ed/64 scope link noprefixroute 
       valid_lft forever preferred_lft forever

到這裡，keepalived的配置就完成了，我們通過navicat連線192.168.73.150，可以正常的連線資料庫，實際上它連線的是192.168.73.141的資料庫，我們運算元據庫也是正常的。

然後，我們停掉192.168.73.141（主1）上的MySQL服務，

service mysqld stop

# 再用 ip addr檢視一下
ip addr
1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu 65536 qdisc noqueue state UNKNOWN group default qlen 1000
    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: ens33: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UP group default qlen 1000
    link/ether 00:0c:29:57:8c:cd brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    inet 192.168.73.141/24 brd 192.168.73.255 scope global noprefixroute ens33
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet6 fe80::720b:92b0:7f78:57ed/64 scope link noprefixroute 
       valid_lft forever preferred_lft forever

192.168.73.150的IP找不到了，我們再去192.168.73.142（主2）上去檢視，可以發現192.168.73.150的IP。我們在navicat上運算元據庫，是可以正常使用的。但這時實際連線的是192.168.73.142（主2）的資料庫。我們是沒有感知的。如果我們把192.168.73.141（主1）上的mysql服務再啟動起來，192.168.73.150還會切換到192.168.73.141（主1）。

總結

我們通過MySQL主主結構+keepalived雙機熱備實現了MySQL的高可用，我們應用程式可以連線虛IP，具體連線的實際MySQL，不需要我們關心。如果我們再做讀寫分離的話，可以將MySQL（主2）作為主，配置資料庫的主從關係。這時，虛IP連線的是MySQL（主1），MySQL（主1）將資料同步到MySQL（主2），然後MySQL（主2）再將資料同步到其他從庫。如果MySQL（主1）掛掉，虛IP指向MySQL（主2）,MySQL（主2）再將資料同步到其他從庫。

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