高可用性、负载均衡的mysql集群解决方案

高可用性、负载均衡的mysql集群解决方案

一、mysql的市场占有率

二、mysql为什么受到如此的欢迎

三、mysql数据库系统的优缺点

四、网络服务器的需求

五、什么是mysql的集群

六、什么是负载均衡

七、mysql集群部署和实现方法

八、负载均衡的配置和测试

九、Mysql集群系统的测试（测试方案+测试脚本+测试结果分析）

l mysql的市场占有率

MySQL是世界上最流行的开源数据库，已有1100多万的击活安装，每天超过五万的下

载。MySQL为全球开发者、DBA和IT管理者在可靠性、性能、易用性方面提供了选

择。

第三方市场调查机构Evans Data Corporation调查显示，过去两年内在开发者使用

的所有数据库中，MySQL已经拥有了25%的市场占有率。开源已经成为当今IT结构中

不可或缺的重要部分，而且开源的市场占有率将继续增加。如下图所示：

l mysql为什么受到如此的欢迎

Sun公司今天1月份花了10亿美元将mysql收购，准备进军开源和数据库。

数据库系统	Oracle	SQL Server	MySQL	DB2
是否免费	收费	收费	免费	收费
存储过程	支持	支持	支持	支持
视图	支持	支持	支持	支持
快照	支持	支持	不支持	支持
触发器	支持	支持	支持	支持
安全	强	中	中	强
复杂查询	强	中	弱	中
索引	丰富	一般	弱	中
数据类型	多	多	多	多
事务处理	强	强	弱	中

l mysql数据库系统的优缺点

每个系统都有自身的不足和发展历程，mysql也一样。

优点	缺点
1. 源码公开，免费 2. 跨平台 3. 为多种开发语言和包提供了API 4. 支持多线程 5. 小巧、灵活、速度较快 6. 支持各种字符集 7. 提供各种连接、优化的工具包	1. 不完善，很多数据库特性不支持 2. 只适合中小型应用，对于大型应用，可以跟其他数据库互补； 3. 数据库系统数据量只能达到千万级别；

l 网络服务的需求

随着Internet的飞速发展和对我们生活的深入影响，越来越多的个人在互联网上购物、娱

乐、休闲、与人沟通、获取信息；越来越多的企业把他们与顾客和业务伙伴之间的联络

搬到互联网上，通过网络来完成交易，建立与客户之间的联系。互联网的用户数和网络

流量正以几何级数增长，这对网络服务的可伸缩性提出很高的要求。例如，比较热门的Web

站点会因为被访问次数急剧增长而不能及时处理用户的请求，导致用户进行长时间的等待

，大大降低了服务质量。另外，随着电子商务等关键性应用在网上运行，任何例外的服务

中断都将造成不可估量的损失，服务的高可用性也越来越重要。所以，对用硬件和软件方

法实现高可伸缩、高可用网络服务的需求不断增长，这种需求可以归结以下几点：

1) 可伸缩性（Scalability），当服务的负载增长时，系统能被扩展来满足需求，且不降

低服务质量。

2) 高可用性（Availability），尽管部分硬件和软件会发生故障，整个系统的服务必须是

每天24小时每星期7天可用的。

3) 可管理性（Manageability），整个系统可能在物理上很大，但应该容易管理。

4) 价格有效性（Cost-effectiveness），整个系统实现是经济的、易支付的。

单服务器显然不能处理不断增长的负载。这种服务器升级方法有下列不足：一是升级过

程繁琐，机器切换会使服务暂时中断，并造成原有计算资源的浪费；二是越往高端的服务

器，所花费的代价越大；三是一旦该服务器或应用软件失效，会导致整个服务的中断。

通过高性能网络或局域网互联的服务器集群正成为实现高可伸缩的、高可用网络服务的有

效结构。这种松耦合结构比紧耦合的多处理器系统具有更好的伸缩性和性能价格比，组成

集群的PC服务器或RISC服务器和标准网络设备因为大规模生产，价格低，具有很高的性能

价格比。但是，这里有很多挑战性的工作，如何在集群系统实现并行网络服务，它对外是

透明的，它具有良好的可伸缩性和可用性。

针对上述需求，我们给出了基于IP层和基于内容请求分发的负载平衡调度解决方法，并在

Linux内核中实现了这些方法，将一组服务器构成一个实现可伸缩的、高可用网络服务的服

务器集群，我们称之为Linux虚拟服务器（Linux Virtual Server）。在LVS集群中，使得

服务器集群的结构对客户是透明的，客户访问集群提供的网络服务就像访问一台高性能、

高可用的服务器一样。客户程序不受服务器集群的影响不需作任何修改。系统的伸缩性通

过在服务机群中透明地加入和删除一个节点来达到，通过检测节点或服务进程故障和正

确地重置系统达到高可用性。

l 什么是mysql集群

分为同步集群和异步集群。

同步集群（mysql cluster）

结构：（data + sql + mgm节点）

特点：

1) 内存级别的，对硬件要求较低，但是对内存要求较大。换算比例为：1：1.1；

2) 数据同时放在几台服务器上，冗余较好；

3) 速度一般；

4) 建表需要声明为engine=ndbcluster

5) 扩展性强；

6) 可以实现高可用性和负载均衡，实现对大型应用的支持；

7) 必须是特定的mysql版本，如：已经编译好的max版本；

8) 配置和管理方便，不会丢失数据；

异步集群（mysql replication）

结构：（master + slave）

特点：

1) 主从数据库异步数据；

2) 数据放在几台服务器上，冗余一般；

3) 速度较快；

4) 扩展性差；

5) 无法实现高可用性和负载均衡（只能在程序级别实现读写分离，减轻对主数据库的压力）；

6) 配置和管理较差，可能会丢失数据；

l 什么是负载均衡

通过director，将用户的请求分发到real server服务器上，然后返回给用户。

负载均衡部署灵活、能够满足各种需求。

实现方式：

硬件：BIG/IP、Cisco、IBM（昂贵）

软件：LVS（免费）

LVS系统将用户的请求的数据包在数据层和网络层进行了封装和转发，由三种方式满足各种需求。

1) DR：直接路由

2) Tuning：tcp/ip隧道

3) NAT：网络地址转换

需求：

免费的软件包

1) 2台低端的director（active和standby）

2) 心跳线：连接2台director，检测活动情况

3) 2台以上的real servers

通用结构：

有兴趣的可以分别研究上面的三种LVS结构。

l mysql集群部署和实现方法

1) 假设现在有4台服务器（mysql官方推荐的最小配置）

服务器	开启的服务	角色
192.168.131.164 Ndb1	Mysqld	Mysql API
	Ndb_mgmd	管理节点(master)
	Heartbeat	Director(master)
192.168.131.26 Ndb2	Mysqld	Mysql API
	Ndb_mgmd	管理节点(backup)
	Heartbeat	Director(standby)
192.168.131.77 Sql1	Mysqld	Mysql API（realserver）
	Ndbd	存储节点
	Arptables	访问路由
192.168.131.101 Sql2	Mysqld	Mysql API（realserver）
	Ndbd	存储节点
	Arptables	访问路由

2）服务器安装配置和网络连接

(以下为所有服务器各操作一遍，共4遍)

安装：

将4台服务器安装CentOS 5.2，选择下面的包：

Clustering

Storage Clustering

mysql不需要安装，但perl-mysql-xxx的所有包需要安装

开发工具包和类库

sshd服务

SElinux ==>disable

语言支持包不安装，默认美国英语

设定主机名：

Vi /etc/sysconfig/network

Hostname=xxx

:wq

检查主机名：

Uname -a

必须和上表中的一一对应。否则有问题。

Vi /etc/hosts

Ndb1 192.168.131.164

Ndb2 192.168.131.26

Sql1 192.168.131.77

Sql2 192.168.131.101

更新：

#rpm --import http://dries.ulyssis.org/rpm/RPM-GPG-KEY.dries.txt

#yum update -y && yum -y install lynx libawt xorg-x11-deprecated-libs nx freenx arptables_jf httpd-devel

下载：

Mysql cluster版本（我下载的5.0.67社区版本）：

[root@ndb1 RHEL5]# ls -lh  MySQL* | awk '{print $9}'

MySQL-client-community-5.0.67-0.rhel5.i386.rpm

MySQL-clusterextra-community-5.0.67-0.rhel5.i386.rpm

MySQL-clustermanagement-community-5.0.67-0.rhel5.i386.rpm

MySQL-clusterstorage-community-5.0.67-0.rhel5.i386.rpm

MySQL-clustertools-community-5.0.67-0.rhel5.i386.rpm

MySQL-devel-community-5.0.67-0.rhel5.i386.rpm

MySQL-server-community-5.0.67-0.rhel5.i386.rpm

MySQL-shared-community-5.0.67-0.rhel5.i386.rpm

MySQL-shared-compat-5.0.67-0.rhel4.i386.rpm

MySQL-shared-compat-5.0.67-0.rhel5.i386.rpm

MySQL-test-community-5.0.67-0.rhel5.i386.rpm

perl-HTML-Template-2.9-1.el5.rf.noarch.rpm

[root@ndb1 RHEL5]#

在服务器上安装以上包，在安装的过程中如果缺少包或者库，采用：

yum install xxxx自行安装。

建立目录：

#mkdir /var/lib/mysql-cluster -p

以下分别操作：

安装cluster组件：

#Rpm -Uvh MySQL-xx-xx.rpm，根据不同，可以少安装部分组件。根据你需要而定。

163、26上，我安装了：

[root@ndb1 RHEL5]# rpm -aq | grep MySQL

MySQL-clusterstorage-community-5.0.67-0.rhel5

MySQL-clustertools-community-5.0.67-0.rhel5

MySQL-clustermanagement-community-5.0.67-0.rhel5

MySQL-shared-community-5.0.67-0.rhel5

perl-DBD-MySQL-3.0007-1.fc6

MySQL-server-community-5.0.67-0.rhel5

[root@ndb1 RHEL5]#

101、77上，我安装了：

[root@sql1 ~]# rpm -aq | grep MySQL

MySQL-clusterstorage-community-5.0.67-0.rhel4

MySQL-devel-community-5.0.67-0.rhel4

MySQL-server-community-5.0.67-0.rhel4

MySQL-client-community-5.0.67-0.rhel4

MySQL-shared-community-5.0.67-0.rhel4

[root@sql1 ~]#

以下在ndb1（164）和ndb2（26）上操作

[root@ndb1 ~]# vi /var/lib/mysql-cluster/config.ini

[NDBD DEFAULT]

NoOfReplicas=2

DataMemory=800M

IndexMemory=400M

[MYSQLD DEFAULT]

[NDB_MGMD DEFAULT]

[TCP DEFAULT]

# Section for the cluster management node

[NDB_MGMD]

# IP address of the management node (this system)

ID=1

HostName=192.168.131.164

[NDB_MGMD]

# IP address of the management node (this system)

ID=2

HostName=192.168.131.26

# Section for the storage nodes

[NDBD]

# IP address of the first storage node

HostName=192.168.131.77

DataDir= /var/lib/mysql-cluster

[NDBD]

# IP address of the second storage node

HostName=192.168.131.101

DataDir=/var/lib/mysql-cluster

# one [MYSQLD] per storage node

[MYSQLD]

[MYSQLD]

[MYSQLD]

[MYSQLD]

[MYSQLD]

[MYSQLD]

[MYSQLD]

:wq

以下在mysql API上操作（这里，我设定了7个API，以后可以随时加入）

Mysqld API的配置文件：

Vi /etc/my.cnf

[root@ndb1 ~]# cat /etc/my.cnf

[mysqld]

ndbcluster

ndb-connectstring = "host=192.168.131.164,host=192.168.131.26"

[ndb_mgm]

connect-string = "host=192.168.131.164,host=192.168.131.26"

[ndbd]

connect-string = "host=192.168.131.164,host=192.168.131.26"

:wq

分别启动ndb_mgmd/ndbd/mysqld

164/26:

ndb_mgmd -f /var/lib/mysql-cluster/config.ini

77/101:

Ndbd --initial

164/26/77/101:

/etc/rc.d/init.d/mysql start

在管理节点ndb1(164)和ndb2(26)上查看各节点的情况：

[root@ndb1 ~]# ndb_mgm

-- NDB Cluster -- Management Client --

ndb_mgm> show

Connected to Management Server at: 192.168.131.164:1186

Cluster Configuration

---------------------

[ndbd(NDB)]     2 node(s)

id=3    @192.168.131.77  (Version: 5.0.67, Nodegroup: 0, Master)

id=4    @192.168.131.101  (Version: 5.0.67, Nodegroup: 0)

[ndb_mgmd(MGM)] 2 node(s)

id=1    @192.168.131.164  (Version: 5.0.67)

id=2    @192.168.131.26  (Version: 5.0.67)

[mysqld(API)]   7 node(s)

id=5    @192.168.131.101  (Version: 5.0.67)

id=6    @192.168.131.26  (Version: 5.0.67)

id=7    @192.168.131.164  (Version: 5.0.67)

id=8    @192.168.131.77  (Version: 5.0.67)

id=9 (not connected, accepting connect from any host)

id=10 (not connected, accepting connect from any host)

id=11 (not connected, accepting connect from any host)

ndb_mgm>

以上说明一切正常。

将服务增加到开机启动服务项中：

164/26:

echo 'ndb_mgmd -f /var/lib/mysql-cluster/config.ini' > /etc/rc.d/init.d/ndb_mgmd
chmod 755 /etc/rc.d/init.d/ndb_mgmd

77/101:

Echo 'ndbd' > /etc/rc.d/init.d/ndbd

Chmod 755 /etc/rc.d/init.d/ndbd

Chkconfig --level 2345 ndbd on

OK，到此mysql cluster 配置完成。

强调：

1）由于数据放在内存中，需要在ndb节点上加大内存的数量。按照1：1.1的比例，如果数据量达到3.6GB，需要4GB的内存。

2）由于NDB和mysqld（API）都很耗费内存，所以建议将NDB放在164和26上。可能启动的时候会有警告，但是没关系的。

查看数据和内存情况：

77：

[root@sql2 ~]# top

top - 16:39:36 up  1:59,  1 user,  load average: 1.37, 0.76, 0.60

Tasks:  80 total,   2 running,  78 sleeping,   0 stopped,   0 zombie

Cpu(s):  4.0%us,  4.0%sy,  0.0%ni, 87.3%id,  2.9%wa,  0.2%hi,  1.5%si,  0.0%st

Mem:   2075600k total,  2005868k used,    69732k free,    68256k buffers

Swap:  2031608k total,        0k used,  2031608k free,  1400812k cached

PID USER    PR  NI  VIRT  RES  SHR S %CPU %MEM    TIME+  COMMAND                                                                2306 mysql     25   0  119m   15m   3952 S   22  0.8         10:20.94 mysqld

23791 root      15   0  1587m  484m  31m R   20  23.9        9:34.97 ndbd

由于77只有2GB的内存，而在config.ini中，把1.2GB的内存分配给了NDB，所以，加上mysqld用掉的，2GB的内存似乎已经所剩无几了。

查看77上的数据大小：

[root@sql2 ~]# cd /var/lib/mysql-cluster/ndb_4_fs/

[root@sql2 ndb_4_fs]# du -lh

1.3GB

连接API创建数据库：

由于上面4台都做为mysqld 的API，所以创建数据库的时候，都需要创建一遍。

以下操作在4台API上都需要操作：

# Mysql -uroot -pxxxxxxxxxxxx -A

Mysql> create database testdatabase;

Mysql> grant all on *.testdatabase to root@'192.168.131.%' identified by 'xxxxxxxxxxxxxxx';

Mysql> flush privileges;

Mysql> create table test(int (1));

Mysql> insert into test(1);

Mysql> quit;

以上做完以后，可以通过任意一台API上创建表，并写数据到表中，其他数据库都会同步写入。

分别连接每台服务器进行检查：

# Mysql -uroot -pxxxxxxxxxxxx -A

Mysql> use testdatabase;

Mysql> select * from test;

如果输出结果完全相同，表明mysql cluster已经可以正常工作了。

在2台API上设置LVS

Mysql cluster做好以后，数据库分别建立同名的数据库以后，权限分配好，然后只要在一台上写入数据，其他的NDB就存储了相同的数据。

用
程序连接任意一台API写数据，如果程序中未设置API的选择和判断，只使用了其中一个API，一旦API当机，则无法写入数据，必须修改程序。即便做了
API的判断和选择，因为没有实现负载均衡，服务器的性能没有充分利用。高可用性也没有达到目标。所以，我们现在在2台API之间做LVS。

LVS采用 ultramonkey（http://www.ultramonkey.org）

首先在NDB1（164）和NDB2（26）上下载heartbeat的软件包：

下载所有的rpm包：

Cd /usr/local/src

Mkdir heartbeat

Cd heartbeat

#Wget xxx.xxx.rpm

我下载了如下的软件包：

[root@ndb1 heartbeat]# ls -lh *.rpm | awk '{print $9}';

arptables-noarp-addr-0.99.2-1.rh.el.um.1.noarch.rpm

heartbeat-1.2.3.cvs.20050927-1.rh.el.um.4.i386.rpm

heartbeat-ldirectord-1.2.3.cvs.20050927-1.rh.el.um.4.i386.rpm

heartbeat-pils-1.2.3.cvs.20050927-1.rh.el.um.4.i386.rpm

heartbeat-stonith-1.2.3.cvs.20050927-1.rh.el.um.4.i386.rpm

ipvsadm-1.21-1.rh.el.1.um.1.i386.rpm

libnet-1.1.2.1-1.rh.el.um.1.i386.rpm

perl-Authen-SASL-2.08-1.rh.el.um.1.noarch.rpm

perl-Convert-ASN1-0.18-1.rh.el.um.1.noarch.rpm

perl-IO-Socket-SSL-0.96-1.rh.el.um.1.noarch.rpm

perl-ldap-0.3202-1.rh.el.um.1.noarch.rpm

perl-Mail-IMAPClient-2.2.9-1.rh.el.um.1.noarch.rpm

perl-Net-SSLeay-1.25-1.rh.el.um.1.i386.rpm

perl-Parse-RecDescent-1.94-1.el5.rf.noarch.rpm

perl-Parse-RecDescent-1.94-1.rh.el.um.1.noarch.rpm

perl-XML-NamespaceSupport-1.08-1.rh.el.um.1.noarch.rpm

perl-XML-SAX-0.12-1.rh.el.um.1.noarch.rpm

[root@ndb1 heartbeat]#

Heartbeat中包含以下几部分：

1) Master Director（分发器）-- MD

2) Backup Director（备份分发器）-- BD

3) Real server （真实服务器，可以有2个以上）--RS

IP设置并确认：

MD:

Eth0:192.168.131.164/24/GW:192.168.131.1

Eth1:10.9.30.1/24

MD:

Eth0:192.168.131.26/24/GW:192.168.131.1

Eth1:10.9.30.2

VIP:192.168.131.105/24/GW:192.168.131.1 -- 用户访问的统一虚拟IP

RS1:192.168.131.101/24/GW:192.168.131.1

RS2:192.168.131.77/24/GW:192.168.131.1

。。。

等等

以下操作在所有服务器上执行：

主机名确认：

分别执行：

#uname -a

主机名对应表中所列。

在MD和BD修改IP转发：

#vi modprobe.sh

modprobe ip_vs_dh
modprobe ip_vs_ftp
modprobe ip_vs
modprobe ip_vs_lblc
modprobe ip_vs_lblcr
modprobe ip_vs_lc
modprobe ip_vs_nq
modprobe ip_vs_rr
modprobe ip_vs_sed
modprobe ip_vs_sh
modprobe ip_vs_wlc
modprobe ip_vs_wrr

:wq