MySQL 高可用性keepalived+mysql双主

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1、写在前面

生产环境中一台mysql主机存在单点故障，所以我们要确保mysql的高可用性，即两台MySQL服务器如果其中有一台MySQL服务器挂掉后，另外一台能立马接替其进行工作。

MySQL的高可用方案一般有如下几种：

keepalived+双主，MHA，PXC，MMM，Heartbeat+DRBD等，比较常用的是keepalived+双主，MHA和PXC。

这里主要介绍利用keepalived实现 MySQL 数据库的高可用。

Keepalived+mysql双主来实现MySQL-HA，我们必须保证两台MySQL数据库的数据完全一样，基本思路是两台MySQL互为主从关系(双主)，通过Keepalived配置虚拟IP，实现当其中的一台MySQL数据库宕机后，应用能够自动切换到另外一台MySQL数据库，保证系统的高可用。

拓扑环境

2、keepalived+mysql部署

2.1 配置两台mysql主主同步

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该过程的第一部分就是master记录二进制日志。在每个事务更新数据完成之前，master在二日志记录这些改变。MySQL将事务写入二进制日志。在事件写入二进制日志完成后，master通知存储引擎提交事务。
下一步就是slave将master的binary log拷贝到它自己的中继日志。首先，slave开始一个工作线程——I/O线程。I/O线程在master上打开一个普通的连接，然后开始binlog dump process。Binlog dump process从master的二进制日志中读取事件，如果已经同步了master，它会睡眠并等待master产生新的事件。I/O线程将这些事件写入中继日志。
SQL slave thread（SQL从线程）处理该过程的最后一步。SQL线程从中继日志读取事件，并重放其中的事件而更新slave的数据，使其与master中的数据一致。只要该线程与I/O线程保持一致，中继日志通常会位于OS的缓存中，所以中继日志的开销很小。

主主同步就是两台机器互为主从的关系，在任何一台机器上写入都会同步。

若mysql主机开启了防火墙，需要关闭防火墙或创建规则。

2.1.1 修改MySQL配置文件

两台MySQL均要开启binlog日志功能，开启方法：在MySQL配置文件[MySQLd]段中加上log-bin=MySQL-bin选项，两台MySQL的server-ID不能一样，默认情况下两台MySQL的serverID都是1，需将其中一台修改为2即可。

master1中有关复制的配置如下

log-bin = mysql-bin
binlog_format = mixed
server-id = 1
relay-log = relay-bin
relay-log-index = slave-relay-bin.index
auto-increment-increment = 2
auto-increment-offset = 1

重启mysqld服务

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# service mysqld restart

master2中有关复制的配置如下

log-bin = mysql-bin
binlog_format = mixed
server-id = 2
relay-log = relay-bin
relay-log-index = slave-relay-bin.index
auto-increment-increment = 2
auto-increment-offset = 2

重启mysqld服务

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# service mysqld restart

注：master1和master2只有server-id不同和 auto-increment-offset不同。

mysql中有自增长字段，在做数据库的主主同步时需要设置自增长的两个相关配置：auto_increment_offset和auto_increment_increment。

auto-increment-increment表示自增长字段每次递增的量，其默认值是1。它的值应设为整个结构中服务器的总数，本案例用到两台服务器，所以值设为2。

auto-increment-offset是用来设定数据库中自动增长的起点(即初始值)，因为这两能服务器都设定了一次自动增长值2，所以它们的起点必须得不同，这样才能避免两台服务器数据同步时出现主键冲突，

注：可以在my.cnf文件中添加“binlog_do_db=数据库名”配置项（可以添加多个）来指定要同步的数据库

2.1.2 将master1设为master2的主服务器

在master1主机上创建授权账户，允许在master2(192.168.1.102)主机上连接

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查看master1的当前binlog状态信息

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在master2上将master1设为自已的主服务器并开启slave功能。

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查看从的状态，以下两个值必须为yes,代表从服务器能正常连接主服务器

Slave_IO_Running:Yes

Slave_SQL_Running:Yes

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2.1.3 将master2设为master1的主服务器

在master2主机上创建授权账户，允许在master1(192.168.1.101)主机上连接

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查看master2的当前binlog状态信息

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在master1上将master2设为自已的主服务器并开启slave功能。

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查看从的状态，以下两个值必须为yes,代表从服务器能正常连接主服务器

Slave_IO_Running:Yes

Slave_SQL_Running:Yes

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2.1.4 测试主主同步

在master1上创建要同步的数据库如test_db，并在test_db中创建一张测试表如tab1

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mysql> create database test_db;
Query OK, 1 row affected (0.00 sec)

mysql> create table tb1(id int auto_increment primary key,name varchar (30));
Query OK, 0 rows affected (0.07 sec)

查看master2主机是否同步了master1上的数据变化

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从上图可以看出master2同步了master的数据变化

在master2主机上向tab1表中插入数据

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查看master1主机是否同步了master2上的数据变化

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现在任何一台MySQL上更新数据都会同步到另一台MySQL，MySQL同步完成。

注：若主MYSQL服务器已经存在，只是后期才搭建从MYSQL服务器，在置配数据同步前应先将主MYSQL服务器的要同步的数据库拷贝到从MYSQL服务器上（如先在主MYSQL上备份数据库，再用备份在从MYSQL服务器上恢复）

下面我们就完成keepalived的高可用性。
keepalived是集群管理中保证集群高可用的一个软件解决方案，其功能类似于heartbeat，用来防止单点故障
keepalived是以VRRP协议为实现基础的，VRRP全称Virtual Router Redundancy Protocol，即虚拟路由冗余协议。
虚拟路由冗余协议，可以认为是实现路由器高可用的协议，即将N台提供相同功能的路由器组成一个路由器组，这个组里面有一个master和多个backup，master上面有一个对外提供服务的vip，master会发组播（组播地址为224.0.0.18），当backup收不到vrrp包时就认为master宕掉了，这时就需要根据VRRP的优先级来选举一个backup当master。这样的话就可以保证路由器的高可用了。
keepalived主要有三个模块，分别是core、check和vrrp。core模块为keepalived的核心，负责主进程的启动、维护以及全局配置文件的加载和解析。check负责健康检查，包括常见的各种检查方式(方式1：tcp_check,工作第四层。方式2：http_get,工作在第五层，向指定的URL执行http请求，将得到的结果用md5加密并与指定的md5值比较看是否匹配，不匹配则从服务器池中移除。方式3：ssl_get:与http_get相似。方式4：misc_check:用脚本来检测。方式5：smtp_check:用来检测邮件服务的smtp)。vrrp模块是来实现VRRP协议的。

2.2 keepalived的安装配置

2.2.1 在master1和master2上安装软件包keepalived

安装keepalived软件包与服务控制

在编译安装Keepalived之前，必须先安装内核开发包kernel-devel以及openssl-devel、popt-devel等支持库。

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若没有安装则通过rpm或yum工具进行安装

编译安装Keepalived

使用指定的linux内核位置对keepalived进行配置，并将安装路径指定为根目录，这样就无需额外创建链接文件了，配置完成后，依次执行make、make install进行安装。

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注意：如不知道keepalived需要哪些依赖包，可到下载后的源码解压目录下查看INSTALL 文件内容，安装需要的依赖包，源码安装任何一个软件都要养成查看源码包文档的习惯，比如INSTALL，README,doc等文档，可以获得很多有用的信息

注意：在centos7.2上安装keepalived不需要添加–with-kernel-dir

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[root@localhost keepalived-1.2.20]# ./configure --prefix=/  && make && make install

使用keepalived服务

执行make install操作之后，会自动生成/etc/init.d/keepalived脚本文件，但还需要手动添加为系统服务，这样就可以使用service、chkconfig工具来对keepalived服务程序进行管理了。

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Master2主机也完成keepalived安装，与master1一样，安装过程略

注：若开启了防火墙，需要关闭防火墙或创建规则。

注：如果在centos7.2上安装keepalived防火墙的规则配置如下：

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[root@localhost ~]# firewall-cmd --permanent --add-rich-rule="rule family=ipv4 destination address=224.0.0.18 protocol value=ip accept"
success
[root@localhost ~]# firewall-cmd --reload

2.2.2 修改Keepalived的配置文件

keepalived只有一个配置文件keepalived.conf，里面主要包括以下几个配置区域，分别是

global_defs、vrrp_instance和virtual_server。
global_defs：主要是配置故障发生时的通知对象以及机器标识。
vrrp_instance：用来定义对外提供服务的VIP区域及其相关属性。
virtual_server：虚拟服务器定义
master1主机上的keepalived.conf文件的修改：

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vi /etc/keepalived/keepalived.conf:
! Configuration File for keepalived     //!表示注释
global_defs {
router_idMYSQL-1   //表示运行keepalived服务器的一个标识
}
vrrp_instance VI_1 {
    state BACKUP  //指定keepalived的角色,两台配置此处均是BACKUP,设为BACKUP将根据优先级决定主或从
    interface eth0     //指定HA监测网络的接口
virtual_router_id 51 //虚拟路由标识，这个标识是一个数字(取值在0-255之间,用来区分多个instance的VRRP组播)，同一个vrrp实例使用唯一的标识,确保和master2相同，同网内不同集群此项必须不同,否则发生冲突。
    priority 100   //用来选举master的，要成为master，该项取值范围是1-255（在此范围之外会被识别成默认值100）,此处master2上设置为50
advert_int 1   //发VRRP包的时间间隔，即多久进行一次master选举（可以认为是健康查检时间间隔）
nopreempt  //不抢占，即允许一个priority比较低的节点作为master，即使有priority更高的节点启动
    authentication {   //认证区域，认证类型有PASS和HA（IPSEC），推荐使用PASS（密码只识别前8位）
auth_type PASS
auth_pass 1111
    }
virtual_ipaddress {    //VIP区域，指定vip地址
        192.168.1.100
    }
}
virtual_server192.168.1.1003306 {  //设置虚拟服务器，需要指定虚拟IP地址和服务端口，IP与端口之间用空格隔开
delay_loop 2    //设置运行情况检查时间，单位是秒
lb_algorr     //设置后端调度算法，这里设置为rr，即轮询算法
lb_kind DR      //设置LVS实现负载均衡的机制，有NAT、TUN、DR三个模式可选
persistence_timeout 60   //会话保持时间，单位是秒。这个选项对动态网页是非常有用的，为集群系统中的session共享提供了一个很好的解决方案。有了这个会话保持功能，用户的请求会被一直分发到某个服务节点，直到超过这个会话的保持时间。
    protocol TCP   //指定转发协议类型，有TCP和UDP两种
real_server 192.168.1.101 3306 {   //配置服务节点1，需要指定real server的真实IP地址和端口，IP与端口之间用空格隔开
注：master2上此处改为192.168.1.102(即master2本机ip)
weight 3     //配置服务节点的权值，权值大小用数字表示，数字越大，权值越高，设置权值大小为了区分不同性能的服务器
notify_down /etc/keepalived/bin/mysql.sh  //检测到realserver的mysql服务down后执行的脚本
TCP_CHECK {
connect_timeout3           //连接超时时间
nb_get_retry 3//重连次数
delay_before_retry 3 //重连间隔时间
connect_port 3306//健康检查端口
        }
    }
}

master1主机上有关keepalived.conf文件的具体配置如下

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启动keepalived服务

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# /etc/init.d/keepalived start

Master2主机上的keepalived.conf文件的修改

Master2主机的keepalived.conf文件配置与master1基本相同，只是router_id，priority，real_server三处不同，其他配置都相同

可以使用scp命令把server1主机上配置好的keepalived.conf文件拷贝到server2主机，只要做简单修改即可，如下图所示：

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启动keepalived服务

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# /etc/init.d/keepalived start

2.2.3 master1和master2上都添加此检测脚本

作用是当mysql停止工作时自动关闭本机的keepalived，从而实现将故障机器踢出（因每台机器上keepalived只添加了本机为realserver）.

当mysqld正常启动起来后，要手动启动keepalived服务。

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# mkdir  /etc/keepalived/bin
# vi /etc/keepalived/bin/mysql.sh
#!/bin/bash
pkill keepalived
systemctl restart network

# chmod +x /etc/keepalived/bin/mysql.sh

Master2主机完成相同的操作

2.2.4 测试

vip切换测试

在master1和master2分别执行ipaddr show dev eth0命令查看master1和master2对VIP（群集虚拟IP）的控制权。

Master1主的查看结果

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Master2主的查看结果

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从上图可以看出master1是主服务器，master2为备用服务器。

停止MySQL服务，看keepalived健康检查程序是否会触发我们编写的脚本

停止master1主机的mysql服务

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Master2主的查看结果

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这说明在主服务上停止MySQL服务，触发了我们编写的脚本，进行自动故障切换。

MySQL远程登录测试

我们找一台安装有MySQL客户端，然后登录VIP，看是否能登录，在登录之两台MySQL服务器都要授权允许从远程登录。例如：

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在客户端上测试登录

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上图显示说明在客户端访问VIP地址，由master1主机提供响应的，因为master1当前是主服务器，将master1的mysql服务停止，在客户端执行show variables like‘server_id’;

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上图显示说明在客户端的查询请求是由master2主机响应的。故障切换成功。

2.2.3 总结

Keepalived+mysql双主一般来说，中小型规模的时候，采用这种架构是最省事的。
在master节点发生故障后，利用keepalived的高可用机制实现快速切换到备用节点。
在这个方案里，有几个需要注意的地方：

  1. 采用keepalived作为高可用方案时，两个节点最好都设置成BACKUP模式，避免因为意外情况下（比如脑裂）相互抢占导致往两个节点写入相同数据而引发冲突；
  2. 把两个节点的auto_increment_increment（自增步长）和auto_increment_offset（自增起始值）设成不同值。其目的是为了避免master节点意外宕机时，可能会有部分binlog未能及时复制到slave上被应用，从而会导致slave新写入数据的自增值和原先master上冲突了，因此一开始就使其错开；当然了，如果有合适的容错机制能解决主从自增ID冲突的话，也可以不这么做；
  3. slave节点服务器配置不要太差，否则更容易导致复制延迟。作为热备节点的slave服务器，硬件配置不能低于master节点；
  4. 如果对延迟问题很敏感的话，可考虑使用MariaDB分支版本，或者直接上线MySQL 5.7最新版本，利用多线程复制的方式可以很大程度降低复制延迟；
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