MHA高可用及故障切换

墨语清言
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一、MHA的概述

1、 MHA的概念

MHA（MasterHigh Availability）是一套优秀的MySQL高可用环境下故障切换和主从复制的软件。

MHA 的出现就是解决MySQL 单点的问题。

MySQL故障切换过程中，MHA能做到0-30秒内自动完成故障切换操作。

MHA能在故障切换的过程中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。

2．MHA 的组成

●MHA Node（数据节点）

MHA Node 运行在每台 MySQL 服务器上。

●MHA Manager（管理节点）

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 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。

3．MHA 的特点

●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不丢失

●使用半同步复制，可以大大降低数据丢失的风险，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

●目前MHA支持一主多从架构，最少三台服务，即一主两从

二、搭建 MySQL MHA的操作步骤

1、实验思路：

1.1、MHA架构

1）数据库安装

2）一主两从

3）MHA搭建

1.2、故障模拟

1）主库失效

2）备选主库成为主库

3）原故障主库恢复重新加入到MHA成为从库

2、环境准备

MHA manager 节点服务器：CentOS7.4(64 位) manager/192.168.10.110，安装MHA node 和 manager 组件

Master 节点服务器：CentOS7.4(64 位) mysql1/192.168.10.60，安装mysql5.7、MHA node 组件

Slave1 节点服务器：CentOS7.4(64 位) mysql2/192.168.10.80，安装mysql5.7、MHA node 组件

Slave2 节点服务器：CentOS7.4(64 位) mysql3/192.168.10.120，安装mysql5.7、MHA node 组件

systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld
setenforce 0　

3、修改 Master、Slave1、Slave2 节点的主机名

Master、Slave1、Slave2 节点上安装 mysql5.7

hostnamectl set-hostname master
hostnamectl set-hostname slave1
hostnamectl set-hostname slave2　

4、修改 Master、Slave1、Slave2 节点的 Mysql主配置文件/etc/my.cnf

Master 节点

vim /etc/my.cnf
[mysqld]
server-id = 1
log_bin = master-bin
log-slave-updates = true
 
systemctl restart mysqld　

Snipaste_2022-12-05_16-22-48.png

Slave1、Slave2 节点

vim /etc/my.cnf
server-id = 2 #三台服务器的 server-id 不能一样
log_bin = master-bin
relay-log = relay-log-bin
relay-log-index = slave-relay-bin.index
 
systemctl restart mysqld　　

Snipaste_2022-12-05_16-23-18.png

Snipaste_2022-12-05_17-02-55.png

5、在 Master、Slave1、Slave2 节点上都创建两个软链接

ln -s /usr/local/mysql/bin/mysql /usr/sbin/
ln -s /usr/local/mysql/bin/mysqlbinlog /usr/sbin/　

Snipaste_2022-12-05_16-25-31.png

6、配置 mysql 一主两从

（1）所有数据库节点进行 mysql 授权

mysql -uroot -p123456
grant replication slave on *.* to 'myslave'@'192.168.10.%' identified by '123456';    #从数据库同步使用
grant all privileges on *.* to 'mha'@'192.168.10.%' identified by 'manager';    #manager 使用

grant all privileges on *.* to 'mha'@'master' identified by 'manager';        #防止从库通过主机名连接不上主库
grant all privileges on *.* to 'mha'@'slave1' identified by 'manager';
grant all privileges on *.* to 'mha'@'slave2' identified by 'manager';
flush privileges;　　

Snipaste_2022-12-05_17-06-59.png

（2）在 Master 节点查看二进制文件和同步点

show master status;

Snipaste_2022-12-05_17-08-16.png

（3）在 Slave1、Slave2 节点执行同步操作

change master to master_host='192.168.10.60',master_user='myslave',master_password='123456',master_log_file='master-bin.000002',master_log_pos=1745; 
 
start slave;　

Snipaste_2022-12-05_17-08-55.png

（4）在 Slave1、Slave2 节点查看数据同步结果

show slave status\G
//确保 IO 和 SQL 线程都是 Yes，代表同步正常。
Slave_IO_Running: Yes
Slave_SQL_Running: Yes　

Snipaste_2022-12-05_17-09-13.png

（5）两个从库必须设置为只读模式：

set global read_only=1;　

Snipaste_2022-12-05_17-10-09.png

（6）插入数据测试数据库同步

在 Master 主库插入条数据，测试是否同步

create database test;
use test;
create table test(id int);
insert into test(id) values (1);

Snipaste_2022-12-05_17-10-33.png

在slave查看

Snipaste_2022-12-05_17-11-00.png

7、安装 MHA 软件

（1）所有服务器上都安装 MHA 依赖的环境，首先安装 epel 源

yum install epel-release --nogpgcheck -y
 
yum install -y perl-DBD-MySQL \
perl-Config-Tiny \
perl-Log-Dispatch \
perl-Parallel-ForkManager \
perl-ExtUtils-CBuilder \
perl-ExtUtils-MakeMaker \
perl-CPAN　

Snipaste_2022-12-05_17-12-38.png

（2）安装 MHA 软件包，先在所有服务器上必须先安装 node 组件

对于每个操作系统版本不一样，这里 CentOS7.4 必须选择 0.57 版本。

在所有服务器上必须先安装 node 组件，最后在 MHA-manager 节点上安装 manager 组件，因为 manager 依赖 node 组件。

cd /opt
tar zxvf mha4mysql-node-0.57.tar.gz
cd mha4mysql-node-0.57
perl Makefile.PL
make && make install　

（3）在 MHA manager 节点上安装 manager 组件

cd /opt
tar zxvf mha4mysql-manager-0.57.tar.gz
cd mha4mysql-manager-0.57
perl Makefile.PL
make && make install　　

Snipaste_2022-12-05_17-48-17.png

manager 组件安装后在/usr/local/bin 下面会生成几个工具，主要包括以下几个：

masterha_check_ssh 检查 MHA 的 SSH 配置状况

masterha_check_repl 检查 MySQL 复制状况

masterha_manger 启动 manager的脚本

masterha_check_status 检测当前 MHA 运行状态

masterha_master_monitor 检测 master 是否宕机

masterha_master_switch 控制故障转移（自动或者手动）

masterha_conf_host 添加或删除配置的 server 信息

masterha_stop 关闭manager

node 组件安装后也会在/usr/local/bin 下面会生成几个脚本（这些工具通常由 MHAManager 的脚本触发，无需人为操作）主要如下：

save_binary_logs 保存和复制 master 的二进制日志

apply_diff_relay_logs 识别差异的中继日志事件并将其差异的事件应用于其他的 slave

filter_mysqlbinlog 去除不必要的 ROLLBACK 事件（MHA 已不再使用这个工具）

purge_relay_logs 清除中继日志（不会阻塞 SQL 线程）

8．在所有服务器上配置无密码认证

（1）在 manager 节点上配置到所有数据库节点的无密码认证

ssh-keygen -t rsa #一路按回车键
ssh-copy-id 192.168.10.60
ssh-copy-id 192.168.10.80
ssh-copy-id 192.168.10.120　

Snipaste_2022-12-05_17-50-22.png

Snipaste_2022-12-05_17-52-12.png

（2）在 master 上配置到数据库节点 slave1 和 slave2 的无密码认证

ssh-keygen -t rsa
ssh-copy-id 192.168.10.80
ssh-copy-id 192.168.10.120　

（3）在 slave1 上配置到数据库节点 master 和 slave2 的无密码认证

ssh-keygen -t rsa
ssh-copy-id 192.168.10.60
ssh-copy-id 192.168.10.120　

（4）在 slave2 上配置到数据库节点 master 和 slave1 的无密码认证

ssh-keygen -t rsa
ssh-copy-id 192.168.10.60
ssh-copy-id 192.168.10.80

9．在 manager 节点上配置 MHA

（1）在 manager 节点上复制相关脚本到/usr/local/bin 目录

cp -rp /opt/mha4mysql-manager-0.57/samples/scripts /usr/local/bin

拷贝后会有四个执行文件

ll /usr/local/bin/scripts/

master_ip_failover #自动切换时 VIP 管理的脚本

master_ip_online_change #在线切换时 vip 的管理

power_manager #故障发生后关闭主机的脚本

send_report #因故障切换后发送报警的脚本

Snipaste_2022-12-05_17-56-59.png

（2）复制上述的自动切换时 VIP 管理的脚本到 /usr/local/bin 目录，这里使用master_ip_failover脚本来管理 VIP 和故障切换

cp /usr/local/bin/scripts/master_ip_failover /usr/local/bin　　

（3）修改内容如下：（删除原有内容，直接复制并修改vip相关参数）

vim /usr/local/bin/master_ip_failover
#!/usr/bin/env perl
use strict;
use warnings FATAL => 'all';
 
use Getopt::Long;
 
my (
$command, $ssh_user, $orig_master_host, $orig_master_ip,
$orig_master_port, $new_master_host, $new_master_ip, $new_master_port
);
#############################添加内容部分#########################################
my $vip = '192.168.10.200';    #指定vip的地址
my $brdc = '192.168.10.255';   #指定vip的广播地址
my $ifdev = 'ens33';    #指定vip绑定的网卡
my $key = '1';  #指定vip绑定的虚拟网卡序列号
my $ssh_start_vip = "/sbin/ifconfig ens33:$key $vip";   #代表此变量值为ifconfig ens33:1 192.168.229.200
my $ssh_stop_vip = "/sbin/ifconfig ens33:$key down";    #代表此变量值为ifconfig ens33:1 192.168.229.200 down
my $exit_code = 0;  #指定退出状态码为0
#my $ssh_start_vip = "/usr/sbin/ip addr add $vip/24 brd $brdc dev $ifdev label $ifdev:$key;/usr/sbin/arping -q -A -c 1 -I $ifdev $vip;iptables -F;";
#my $ssh_stop_vip = "/usr/sbin/ip addr del $vip/24 dev $ifdev label $ifdev:$key";
##################################################################################
GetOptions(
'command=s' => $command,
'ssh_user=s' => $ssh_user,
'orig_master_host=s' => $orig_master_host,
'orig_master_ip=s' => $orig_master_ip,
'orig_master_port=i' => $orig_master_port,
'new_master_host=s' => $new_master_host,
'new_master_ip=s' => $new_master_ip,
'new_master_port=i' => $new_master_port,
);
 
exit &main();
 
sub main {
 
print "\n\nIN SCRIPT TEST====$ssh_stop_vip==$ssh_start_vip===\n\n";
 
if ( $command eq "stop" || $command eq "stopssh" ) {
 
my $exit_code = 1;
eval {
print "Disabling the VIP on old master: $orig_master_host \n";
&stop_vip();
$exit_code = 0;
};
if ($@) {
warn "Got Error: $@\n";
exit $exit_code;
}
exit $exit_code;
}
elsif ( $command eq "start" ) {
 
my $exit_code = 10;
eval {
print "Enabling the VIP - $vip on the new master - $new_master_host \n";
&start_vip();
$exit_code = 0;
};
if ($@) {
warn $@;
exit $exit_code;
}
exit $exit_code;
}
elsif ( $command eq "status" ) {
print "Checking the Status of the script.. OK \n";
exit 0;
}
else {
&usage();
exit 1;
}
}
sub start_vip() {
`ssh $ssh_user@$new_master_host " $ssh_start_vip "`;
}
## A simple system call that disable the VIP on the old_master
sub stop_vip() {
`ssh $ssh_user@$orig_master_host " $ssh_stop_vip "`;
}
 
sub usage {
print
"Usage: master_ip_failover --command=start|stop|stopssh|status --orig_master_host=host --orig_master_ip=ip --orig_master_port=port --new_master_host=host --new_master_ip=ip --new_master_port=port\n";
}　　　　

（4）创建 MHA 软件目录并拷贝配置文件，这里使用app1.cnf配置文件来管理 mysql 节点服务器

mkdir /etc/masterha
cp /opt/mha4mysql-manager-0.57/samples/conf/app1.cnf /etc/masterha
 
vim /etc/masterha/app1.cnf  #删除原有内容，直接复制并修改节点服务器的IP地址
cp /opt/mha4mysql-manager-0.57/samples/conf/app1.cnf /etc/masterha

Snipaste_2022-12-05_18-10-15.png

vim /etc/masterha/app1.cnf            #删除原有内容，直接复制并修改节点服务器的IP地址
[server default]
manager_log=/var/log/masterha/app1/manager.log
manager_workdir=/var/log/masterha/app1
master_binlog_dir=/usr/local/mysql/data
master_ip_failover_script=/usr/local/bin/master_ip_failover
master_ip_online_change_script=/usr/local/bin/master_ip_online_change
password=manager
ping_interval=1
remote_workdir=/tmp
repl_password=123456
repl_user=myslave
secondary_check_script=/usr/local/bin/masterha_secondary_check -s 192.168.10.80 -s 192.168.10.120
shutdown_script=""
ssh_user=root
user=mha

[server1]
hostname=192.168.10.60
port=3306

[server2]
candidate_master=1
check_repl_delay=0
hostname=192.168.10.80
port=3306

[server3]
hostname=192.168.10.120
port=3306

Snipaste_2022-12-05_18-10-20.png 解释

[server default]
manager_log=/var/log/masterha/app1/manager.log　　　　 #manager日志
manager_workdir=/var/log/masterha/app1.log　　　　　　 #manager工作目录
master_binlog_dir=/usr/local/mysql/data/　　　　　　　 #master保存binlog的位置，这里的路径要与master里配置的binlog的路径一致，以便MHA能找到
master_ip_failover_script=/usr/local/bin/master_ip_failover　#设置自动failover时候的切换脚本，也就是上面的那个脚本
master_ip_online_change_script=/usr/local/bin/master_ip_online_change　 #设置手动切换时候的切换脚本
password=manager        #设置mysql中root用户的密码，这个密码是前文中创建监控用户的那个密码
ping_interval=1         #设置监控主库，发送ping包的时间间隔，默认是3秒，尝试三次没有回应的时候自动进行failover
remote_workdir=/tmp     #设置远端mysql在发生切换时binlog的保存位置
repl_password=123456      #设置复制用户的密码
repl_user=myslave        #设置复制用户的用户
report_script=/usr/local/send_report　　　　#设置发生切换后发送的报警的脚本
secondary_check_script=/usr/local/bin/masterha_secondary_check -s 192.168.10.80 -s 192.168.10.120  #指定检查的从服务器IP地址
shutdown_script=""          #设置故障发生后关闭故障主机脚本（该脚本的主要作用是关闭主机防止发生脑裂,这里没有使用）
ssh_user=root               #设置ssh的登录用户名
user=mha                     #设置监控用户root
 
[server1]
hostname=192.168.10.60
port=3306
 
[server2]
hostname=192.168.10.80
port=3306
candidate_master=1
#设置为候选master，设置该参数以后，发生主从切换以后将会将此从库提升为主库，即使这个从库不是集群中最新的slave
 
check_repl_delay=0
#默认情况下如果一个slave落后master 超过100M的relay logs的话，MHA将不会选择该slave作为一个新的master， 因为对于这个slave的恢复需要花费很长时间；通过设置check_repl_delay=0，MHA触发切换在选择一个新的master的时候将会忽略复制延时，这个参数对于设置了candidate_master=1的主机非常有用，因为这个候选主在切换的过程中一定是新的master
 
[server3]
hostname=192.168.10.120
port=3306

10．第一次配置需要在 Master 节点上手动开启虚拟IP

/sbin/ifconfig ens33:1 192.168.10.200/24　

Snipaste_2022-12-05_18-14-09.png

11、在 manager 节点上测试 ssh 无密码认证，如果正常最后会输出 successfully，如下所示。

Snipaste_2022-12-05_18-37-17.png

12、在 manager 节点上测试 mysql 主从连接情况，最后出现 MySQL Replication Health is OK 字样说明正常。如下所示。

masterha_check_repl -conf=/etc/masterha/app1.cnf

Snipaste_2022-12-05_19-58-43.png

13．在 manager 节点上启动 MHA

nohup masterha_manager --conf=/etc/masterha/app1.cnf --remove_dead_master_conf --ignore_last_failover < /dev/null > /var/log/masterha/app1/manager.log 2>&1 &　　　

Snipaste_2022-12-05_20-02-52.png

14、查看 MHA 状态，可以看到当前的 master 是 master 节点。

masterha_check_status --conf=/etc/masterha/app1.cnf　　

Snipaste_2022-12-05_20-03-46.png

15.查看 master 的 VIP 地址 192.168.10.200 是否存在，这个 VIP 地址不会因为 manager 节点停止 MHA 服务而消失。

ifconfig　　　

Snipaste_2022-12-05_20-04-04.png

若要关闭 manager 服务，可以使用如下命令。

masterha_stop --conf=/etc/masterha/app1.cnf

或者可以直接采用 kill 进程 ID 的方式关闭。

三、故障模拟以及故障恢复的步骤

1、故障模拟

在 manager 节点上监控观察日志记录

tail -f /var/log/masterha/app1/manager.log　　

Snipaste_2022-12-05_20-05-24.png 在 Master 节点上停止mysql服务

systemctl stop mysqld
或
pkill -9 mysql　

#正常自动切换一次后，MHA 进程会退出。HMA 会自动修改 app1.cnf 文件内容，将宕机的 mysql1 节点删除。查看 mysql2 是否接管 VIP

ifconfig　

Snipaste_2022-12-05_20-05-50.png

2、故障切换备选主库的算法：

一般判断从库的是从（position/GTID）判断优劣，数据有差异，最接近于master的slave，成为备选主。

数据一致的情况下，按照配置文件顺序，选择备选主库。

设定有权重（candidate_master=1），按照权重强制指定备选主。

（1）默认情况下如果一个slave落后master 100M的relay logs的话，即使有权重，也会失效。

（2）如果check_repl_delay=0的话，即使落后很多日志，也强制选择其为备选主。

3、故障修复步骤：

3.1．修复mysql

systemctl restart mysqld　　

3.2．修复主从

#在现主库服务器 slave1 查看二进制文件和同步点

show master status;　　

Snipaste_2022-12-05_20-06-29.png #在原主库服务器 master 执行同步操作

change master to master_host='192.168.10.80',master_user='myslave',master_password='12345',master_log_file='master-bin.000002',master_log_pos=154;
 
start slave;

Snipaste_2022-12-05_20-08-21.png

3.3．在 manager 节点上修改配置文件app1.cnf（再把这个记录添加进去，因为它检测掉失效时候会自动消失）

vi /etc/masterha/app1.cnf
......
secondary_check_script=/usr/local/bin/masterha_secondary_check -s 192.168.229.60 -s 192.168.10.120
......
[server1]
hostname=192.168.10.80
port=3306
 
[server2]
candidate_master=1
check_repl_delay=0
hostname=192.168.10.60
port=3306
 
[server3]
hostname=192.168.10.120
port=3306　　　

Snipaste_2022-12-05_20-10-18.png

3.4．在 manager 节点上启动 MHA

nohup masterha_manager --conf=/etc/masterha/app1.cnf --remove_dead_master_conf --ignore_last_failover < /dev/null > /var/log/masterha/app1/manager.log 2>&1 &　

Snipaste_2022-12-05_20-11-30.png 解决中英字不兼容报错的问题

dos2unix /usr/local/bin/master_ip_failover
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