MySQL 高可用搭建方案之（MHA）

程序员朱永胜2024-10-212024-11-12

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MHA 架构介绍 -

MHA 是 Master High
Availability 的缩写，它是目前 MySQL 高可用方面的一个相对成熟的解决方案，其核心是使用 perl 语言编写的一组脚本，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。

基于 MHA 的架构不像 MMM 那样需要搭建主主复制，只需要搭建基本的主从复制架构即可。因为 MHA 在主库挂掉时，是在多个从库中选取出一个从库作为新的主库。MHA 集群中的各节点彼此之间均需要基于 ssh
互信通信，以实现远程控制及数据管理功能。

MHA 提供了什么功能：

可以监控 Master 节点是否可用
当 Master 不可用时，能在多个 Slave 中选举出新的 Master
提供了主从切换和故障转移功能，MHA 会尝试在宕机的 Master 上保存 binlog，在最大程度上保证事务不丢失。但如果是 Master 所在的服务器已经无法访问，或硬件层面出现了问题，则无法成功保存 binlog
MHA 可以与半同步复制结合，避免从库之间出现数据不一致的情况
支持 MySQL 基于 GTID 和基于日志点的两种复制方式

MHA 故障转移过程：

尝试使用 ssh 登录到宕机崩溃的 Master 节点上保存二进制日志事件（binlog events）;
从多个 Slave 中识别含有最新更新的 Slave，将其作为备选的 Master；
然后基于该 Slave 同步差异的中继日志（relaylog）到其他的 Slave 上；
接着同步从原 Master 上保存的二进制日志事件（binlog events）；
将备选的 Master 提升为新的 Master；
使其他的 Slave 连接新的 Master 进行复制；
在新的 Master 启动 vip 地址，保证前端请求可以发送到新的 Master。

MHA 的架构图如下：

动手搭建 MHA 架构

本文中所使用的机器说明：

| 名称 | IP | 角色 |

—-|

—–
master
slave-01
slave-02
manager

环境版本说明：

操作系统版本：CentOS 7
MySQL 版本：8.0.19
MHA 版本：0.58

另外的说明：

会来了解 MMM 架构的小伙伴们想必都已经掌握了 MySQL 的安装方式，而且介绍 MySQL 的安装
也有很多文章，所以本文为了减少不必要的篇幅就不演示 MySQL 的安装了，文中所用到的机器都已经提前安装好了 MySQL。

配置主从节点的配置文件

1、在所有主从节点上使用如下语句创建用于主从复制的 MySQL 用户，因为每个从库都有可能会被选举为主库，所以都需要拥有用于复制的用户：

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create user 'repl'@'%' identified with mysql_native_password by 'Abc_123456';
grant replication slave on *.* to 'repl'@'%';
flush privileges;

2、然后修改 master 节点上的 MySQL 配置文件：

[root@master ~]# vim /etc/my.cnf
[mysqld]
# 设置当前节点的 id
server_id=101
#  开启 binlog，并指定 binlog 文件的名称 
log_bin=mysql_bin
#  开启 relay_log，并指定 relay_log 文件的名称 
relay_log=relay_bin
#  将 relaylog 的同步内容记录到 binlog 中 
log_slave_updates=on
#  开启 GTID 复制模式
gtid_mode=ON
enforce_gtid_consistency=1

3、在 slave-01 的配置文件中也是添加一样配置，只不过 server_id 不一样：

[root@slave-01 ~]# vim /etc/my.cnf
[mysqld]
server_id=102
log_bin=mysql_bin
relay_log=relay_bin
log_slave_updates=on
gtid_mode=ON
enforce_gtid_consistency=1

4、接着是配置 slave-02：

[root@slave-02 ~]# vim /etc/my.cnf
[mysqld]
server_id=103
log_bin=mysql_bin
relay_log=relay_bin
log_slave_updates=on
gtid_mode=ON
enforce_gtid_consistency=1

完成以上配置文件的修改后，分别重启这三个节点上的 MySQL 服务：

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[root@master ~]# systemctl restart mysqld
[root@slave-01 ~]# systemctl restart mysqld
[root@slave-02 ~]# systemctl restart mysqld

配置 `slave-01` 对 `master` 的主从关系

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mysql> stop slave;  -- 停止主从同步
mysql> change master to master_host='192.168.190.151', master_port=3306, master_user='repl', master_password='Abc_123456', master_auto_position=1;  -- 配置 master 节点的连接信息
mysql> start slave;  -- 启动主从同

进入 slave-01 节点的 MySQL 命令行终端，分别执行如下语句来配置主从复制链路：

配置完主从复制链路后，使用 show slave status\G; 语句查看主从同步状态，Slave_IO_Running 和 Slave_SQL_Running 的值均为 Yes
才能表示主从同步状态是正常的：

配置 `slave-02` 对 `master` 的主从关系

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mysql> stop slave;  -- 停止主从同步
mysql> change master to master_host='192.168.190.151', master_port=3306, master_user='repl', master_password='Abc_123456', master_auto_position=1;  -- 配置 master 节点的连接信息
mysql> start slave;  -- 启动主从同步

同样的步骤，进入 slave-02 节点的 MySQL 命令行终端，分别执行如下语句来配置主从复制链路：

配置 Ssh 免密登录

配置集群内所有主机之间能够通过 ssh 免密登录，因为 MHA 是基于 ssh 去实现远程控制及数据管理的。例如，故障转移过程中保存原 Master 节点的二进制日志以及配置虚拟 IP 等。

1、生成 ssh 登录密钥：

[root@master ~]# ssh-keygen
Generating public/private rsa key pair.
Enter file in which to save the key (/root/.ssh/id_rsa): 
Enter passphrase (empty for no passphrase): 
Enter same passphrase again: 
Your identification has been saved in /root/.ssh/id_rsa.
Your public key has been saved in /root/.ssh/id_rsa.pub.
The key fingerprint is:
SHA256:LzRXziRQPrqaKEteH6KrZpCiV6uGP6GTi6RonE7Hhms root@master
The key's randomart image is:
+
---[RSA 2048]
----+
|        ...      |
|         o       |
|          + o    |
|         . B     |
| .      S . o    |
|+ + .  . =       |
|=Bo*o.. o .      |
|%EOo.+ + .       |
|%XB*. +          |
+
----[SHA256]
-----+

2、将密钥拷贝到其他服务器上：

[root@master ~]# ssh-copy-id -i /root/.ssh/id_rsa root@192.168.190.151
[root@master ~]# ssh-copy-id -i /root/.ssh/id_rsa root@192.168.190.152
[root@master ~]# ssh-copy-id -i /root/.ssh/id_rsa root@192.168.190.154
[root@master ~]# ssh-copy-id -i /root/.ssh/id_rsa root@192.168.190.153

然后到集群中其他节点上进行同样的操作，由于是重复的操作这里就不演示了。最后简单测试下能否正常免密登录即可：

[root@master ~]# ssh root@192.168.190.152
Last failed login: Sat Feb  1 15:29:38 CST 2020 from 192.168.190.151 on ssh:notty
There was 1 failed login attempt since the last successful login.  # 没有要求输入密码，测试成功
Last login: Sat Feb  1 14:14:03 2020 from 192.168.190.1
[root@slave-01 ~]#

安装 MHA 软件包

1、首先在所有的节点上安装 mha4mysql-node 软件包，安装包可到如下地址进行下载：

https://github.com/yoshinorim/mha4mysql-node/releases/tag/v0.58

下载好的 rpm 文件如下：

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[root@master ~]# ls *.rpm
mha4mysql-node-0.58-0.el7.centos.noarch.rpm
[root@master ~]#

在安装该 rpm 包之前需要先安装 perl 相关依赖：

1 2	[root@master ~]# yum -y install epel-release [root@master ~]# yum -y install perl-DBD-MySQL perl-DBI ncftp

现在就可以安装 mha4mysql-node 了，命令如下：

**Tips：** 另外的两个 Slave 节点和监控节点按如上步骤安装即可，这里就不重复演示了

2、接着是在监控节点 manager 上安装 mha4mysql-manager 软件包，安装包到如下地址进行下载：

1 2	[root@master ~]# rpm -ivh mha4mysql-node-0.58-0.el7.centos.noarch.rpm

https://github.com/yoshinorim/mha4mysql-manager/releases

下载好的 rpm 文件如下：

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[root@manager ~]# ls *.rpm
mha4mysql-manager-0.58-0.el7.centos.noarch.rpm
[root@manager ~]#

同样，在安装该 rpm 包之前需要先安装 perl 相关依赖：

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[root@manager ~]# yum -y install epel-release
[root@manager ~]# yum -y install perl-Config-Tiny perl-Time-HiRes perl-Parallel-ForkManager perl-Log-Dispatch perl-DBD-MySQL ncftp

然后安装 mha4mysql-manager 包，命令如下：

1 2	[root@manager ~]# rpm -ivh mha4mysql-manager-0.58-0.el7.centos.noarch.rpm

配置 MHA 管理节点

1、创建 MHA 的配置文件存放目录和工作目录：

1 2	[root@manager ~]# mkdir /etc/mha [root@manager ~]# mkdir /home/mysql_mha

2、创建 MHA 的配置文件，并添加如下内容：

[root@manager ~]# vim /etc/mha/mysql_mha.cnf
[server default]
# mha 用于访问数据库的账户和密码 
user=mha
password=Abc_123456
#  指定 mha 的工作目录 
manager_workdir=/home/mysql_mha
# mha 日志文件的存放路径
manager_log=/home/mysql_mha/manager.log
#  指定 mha 在远程节点上的工作目录 
remote_workdir=/home/mysql_mha
#  可以使用 ssh 登录的用户 
ssh_user=root
#  用于主从复制的 MySQL 用户和密码 
repl_user=repl
repl_password=Abc_123456
#  指定间隔多少秒检测一次 
ping_interval=1
#  指定 master 节点存放 binlog 日志文件的目录 
master_binlog_dir=/var/lib/mysql
#  指定一个脚本，该脚本实现了在主从切换之后，将虚拟 IP 漂移到新的 Master 上 
master_ip_failover_script=/usr/bin/master_ip_failover
#  指定用于二次检查节点状态的脚本 
secondary_check_script=/usr/bin/masterha_secondary_check -s 192.168.190.151 -s 192.168.190.152 -s 192.168.190.154

#  配置集群中的节点信息 
[server1]
hostname=192.168.190.151
#  指定该节点可以参与 Master 选举 
candidate_master=1

[server2]
hostname=192.168.190.152
candidate_master=1

[server3]
hostname=192.168.190.154
#  指定该节点不能参与 Master 选举
no_master=1

3、编写配置文件中所配置的 master_ip_failover 脚本，该脚本是根据 MHA 的官方示例修改的，MHA 默认并没有提供。需要注意脚本中的几处地方需要根据实际情况进行修改，已用注释标明：

[root@manager ~]# vim /usr/bin/master_ip_failover
#!/usr/bin/env perl

use strict;
use warnings FATAL => 'all';

use Getopt::Long;

my (
    $command, $orig_master_host, $orig_master_ip,$ssh_user,
    $orig_master_port, $new_master_host, $new_master_ip,$new_master_port,
    $orig_master_ssh_port,$new_master_ssh_port,$new_master_user,$new_master_password
);

# 这里定义的虚拟 IP 可以根据实际情况进行修改 
my $vip = '192.168.190.80/24';
my $key = '1';
#  这里的网卡名称 “ens32” 需要根据你机器的网卡名称进行修改
my $ssh_start_vip = "sudo /sbin/ifconfig ens32:$key $vip";
my $ssh_stop_vip = "sudo /sbin/ifconfig ens32:$key down";
my $ssh_Bcast_arp= "sudo /sbin/arping -I bond0 -c 3 -A $vip";

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,
    'orig_master_ssh_port=i' => \$orig_master_ssh_port,
    'new_master_host=s'  => \$new_master_host,
    'new_master_ip=s'    => \$new_master_ip,
    'new_master_port=i'  => \$new_master_port,
    'new_master_ssh_port' => \$new_master_ssh_port,
    'new_master_user' => \$new_master_user,
    'new_master_password' => \$new_master_password

);

exit &main();

sub main {
    $ssh_user = defined $ssh_user ? $ssh_user : 'root';
    print "\n\nIN SCRIPT TEST====$ssh_user|$ssh_stop_vip==$ssh_user|$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();
	    &start_arp();
            $exit_code = 0;
        };
        if ($@) {
            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 \"`;
}
sub stop_vip() {
    `ssh $ssh_user\@$orig_master_host \" $ssh_stop_vip \"`;
}

sub start_arp() {
    `ssh $ssh_user\@$new_master_host \" $ssh_Bcast_arp \"`;
}
sub usage {
    print
    "Usage: master_ip_failover --command=start|stop|stopssh|status --ssh_user=user --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";
}

还需要给该脚本添加可执行权限，否则 MHA 是无法调用的：

1 2	[root@manager ~]# chmod a+x /usr/bin/master_ip_failover

4、根据配置文件中 remote_workdir 的配置，需在其他节点上创建 MHA 的远程工作目录：

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[root@master ~]# mkdir /home/mysql_mha
[root@slave-01 ~]# mkdir /home/mysql_mha
[root@slave-02 ~]# mkdir /home/mysql_mha

5、在配置文件中指定了让 manager 使用 mha 这个用户来访问数据库节点，所以需要在 master 节点上创建 mha 用户：

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create user 'mha'@'%' identified with mysql_native_password by 'Abc_123456';
grant all privileges on *.* to 'mha'@'%';
flush privileges;

6、完成以上所有步骤后，在 manager 节点上使用 masterha_check_ssh 和 masterha_check_repl
对配置进行检查，其中 masterha_check_ssh 用于检查 ssh 登录是否正常，而 masterha_check_repl 则用于检查主从节点的复制链路是否正常：

1 2	[root@manager ~]# masterha_check_ssh --conf=/etc/mha/mysql_mha.cnf [root@manager ~]# masterha_check_repl --conf=/etc/mha/mysql_mha.cnf

执行结果如下：

7、以上检测都通过后，就可以启动 MHA 服务了。启动命令如下：

1 2	[root@manager ~]# nohup masterha_manager --conf=/etc/mha/mysql_mha.cnf &

启动完成后，可以使用 ps 命令查看 masterha_manager 进程是否存在，如下存在则代表启动成功：

[root@manager ~]# ps aux |grep masterha_manager
root       2842  0.3  1.1 299648 22032 pts/0    S    18:30   0:00 perl /usr/bin/masterha_manager --conf=/etc/mha/mysql_mha.cnf
root       2901  0.0  0.0 112728   976 pts/0    R+   18:31   0:00 grep --color=auto masterha_manager
[root@manager ~]#

8、最后我们需要到 master 节点上，手动去配置虚拟 IP。因为 MHA 只会在主从切换时漂移虚拟 IP 到新的 Master 节点，而不会在第一次启动时主动去设置 Master 的虚拟 IP，所以我们需要手动设置。设置虚拟 IP 的命令如下：

1 2	[root@master ~]# ifconfig ens32:1 192.168.190.80/24

设置成功后，使用 ip addr 命令可以看到网卡上绑定的虚拟 IP：

测试 MHA 服务

到此为止，我们就已经完成了 MHA 高可用架构的搭建，接下来我们对其进行一些简单的测试。例如，测试下是否能正常 ping
通虚拟 IP，毕竟应用端访问数据库时连接的是虚拟 IP，所以首先得确保虚拟 IP 是能够被访问的。如下：

能 ping 通之后，使用 Navicat 等远程连接工具测试下能否正常通过虚拟 IP 连接上数据库：

确定了虚拟 IP 能正常访问后，接着测试 MHA 是否能够正常进行主从切换，首先将 master 节点上的 MySQL 服务给停掉，模拟 Master 宕机：

1	[root@master ~]# systemctl stop mysqld

正常情况下，此时 master 节点上的网卡就不会再绑定该虚拟 IP：

而是会被 MHA 漂移到 slave-01 节点的网卡上，因为此时该 Slave 就是新的 Master：

接着进入 slave-02 节点上的 MySQL 命令行终端，确认下该 Slave 是否已经正常与新的 Master 进行同步。之前我们配置 slave-02
的主库是 master，现在将 master 停掉后，可以看到 slave-02 的 Master_Host 已经被 MHA 切换成了 slave-01 的 IP：

经过以上测试后，可以看到我们搭建的 MHA 架构是能够正常运行的，已经使得 Replication 集群拥有了基本的高可用能力，即便 Master 下线后也能正常从 Slave 中选举新的 Master 并进行切换，也正确建立了其他 Slave 与新 Master 的复制链路。

MHA 架构优缺点 –

优点

使用 Perl 脚本语言开发并且完全开源，开发者可以根据自己的需求进行二次开发
能够支持基于 GTID 和基于日志点的复制模式
MHA 在进行故障转移时更不易产生数据丢失
在一个监控节点上可以监控多个 Replication 集群

缺点

MHA 默认不提供虚拟 IP 功能，需要自行编写脚本或利用第三方工具来实现虚拟 IP 的配置
MHA 启动后只会对 Master 进行监控，不会对 Slave 进行监控，也无法监控复制链路的情况
集群环境需要能够通过 ssh 免密登录，存在一定的安全隐患
MHA 没有提供对 Slave 的读负载均衡功能，需要通过第三方工具来实现