【转】双机高可用、负载均衡、MySQL(读写分离、主从自动切换)架构设计

架构简介

前几天网友来信说帮忙实现这样一个架构：只有两台机器，需要实现其中一台死机之后另一台能接管这台机器的服务，并且在两台机器正常服务时，两台机器都能用上。于是设计了如下的架构。

此架构主要是由keepalived实现双机高可用，维护了一个外网VIP,一个内网VIP。正常情况时，外网VIP和内网VIP都绑定在server1服务器，web请求发送到server1的nginx，nginx对于静态资源请求就直接在本机检索并返回，对于php的动态请求，则负载均衡到server1和server2。对于SQL请求，会将此类请求发送到Atlas MySQL中间件，Atlas接收到请求之后，把涉及写操作的请求发送到内网VIP，读请求操作发送到mysql从，这样就实现了读写分离。

当主服务器server1宕机时，keepalived检测到后，立即把外网VIP和内网VIP绑定到server2，并把server2的mysql切换成主库。此时由于外网VIP已经转移到了server2，web请求将发送给server2的nginx。nginx检测到server1宕机，不再把请求转发到server1的php-fpm。之后的sql请求照常发送给本地的atlas，atlas把写操作发送给内网VIP，读操作发送给mysql从，由于内网VIP已经绑定到server2了，server2的mysql同时接受写操作和读操作。

当主服务器server1恢复后，server1的mysql自动设置为从，与server2的mysql主同步。keepalived不抢占server2的VIP，继续正常服务。

架构要求

要实现此架构，需要三个条件：

• 1、服务器可以设置内网IP，并且设置的内网IP互通;
• 2、服务器可以随意绑定IDC分配给我们使用的外网IP，即外网IP没有绑定MAC地址;
• 3、MySQL服务器支持GTID，即MySQL-5.6.5以上版本。

环境说明

server1

• eth0: 10.96.153.110(对外IP)
• eth1: 192.168.1.100(对内IP)

server2

• eth0: 10.96.153.114(对外IP)
• eth1: 192.168.1.101(对内IP)

系统都是CentOS-6。

对外VIP: 10.96.153.239
对内VIP: 192.168.1.150

hosts设置

/etc/hosts:
192.168.1.100 server1
192.168.1.101 server2

Nginx PHP MySQL Memcached安装

这几个软件的安装推荐使用EZHTTP来完成。

解决session共享问题

php默认的session存储是在/tmp目录下，现在我们是用两台服务器作php请求的负载，这样会造成session分布在两台服务器的/tmp目录下，导致依赖于session的功能不正常。我们可以使用memcached来解决此问题。
上一步我们已经安装好了memcached，现在只需要配置php.ini来使用memcached，配置如下，打开php.ini配置文件，修改为如下两行的值：

1. session.save_handler = memcache
2. session.save_path = "tcp://192.168.1.100:11211,tcp://192.168.1.101:11211"

之后重启php-fpm生效。

Nginx配置

Server1配置

1. http {
2. [...]
3. upstream php-server {
4. server 192.168.1.101:9000;
5. server 127.0.0.1:9000;
6. keepalive 100;
7. }
8. [...]
9. server {
10. [...]
11. location ~ \.php$ {
12. fastcgi_pass   php-server;
13. fastcgi_index  index.php;
14. fastcgi_param  SCRIPT_FILENAME  $document_root$fastcgi_script_name;
15. include        fastcgi_params;
16. }
17. [...]
18. }
19. [...]
20. }

Server2配置

1. http {
2. [...]
3. upstream php-server {
4. server 192.168.1.100:9000;
5. server 127.0.0.1:9000;
6. keepalive 100;
7. }
8. [...]
9. server {
10. [...]
11. location ~ \.php$ {
12. fastcgi_pass   php-server;
13. fastcgi_index  index.php;
14. fastcgi_param  SCRIPT_FILENAME  $document_root$fastcgi_script_name;
15. include        fastcgi_params;
16. }
17. [...]
18. }
19. [...]
20. }

这两个配置主要的作用是设置php请求的负载均衡。

MySQL配置

mysql util安装

我们需要安装mysql util里的主从配置工具来实现主从切换。

1. cd /tmp
2. wget http://dev.mysql.com/get/Downloads/MySQLGUITools/mysql-utilities-1.5.3.tar.gz
3. tar xzf mysql-utilities-1.5.3.tar.gz
4. cd mysql-utilities-1.5.3
5. python setup.py build
6. python setup.py install

mysql my.cnf配置

server1:

1. [mysql]
2. [...]
3. protocol=tcp
4. [...]
5. [...]
6. [mysqld]
7. [...]
8. # BINARY LOGGING #
9. log-bin = /usr/local/mysql/data/mysql-bin
10. expire-logs-days = 14
11. binlog-format= row
12. log-slave-updates=true
13. gtid-mode=on
14. enforce-gtid-consistency =true
15. master-info-repository=TABLE
16. relay-log-info-repository=TABLE
17. server-id=1
18. report-host=server1
19. report-port=3306
20. [...]

server2:

1. [mysql]
2. [...]
3. protocol=tcp
4. [...]
5. [mysqld]
6. [...]
7. # BINARY LOGGING #
8. log-bin = /usr/local/mysql/data/mysql-bin
9. expire-logs-days = 14
10. binlog-format= row
11. log-slave-updates=true
12. gtid-mode=on
13. enforce-gtid-consistency =true
14. master-info-repository=TABLE
15. relay-log-info-repository=TABLE
16. server-id=2
17. report-host=server2
18. report-port=3306
19. [...]

这两个配置主要是设置了binlog和启用gtid-mode，并且需要设置不同的server-id和report-host。

开放root帐号远程权限

我们需要在两台mysql服务器设置root帐号远程访问权限。

1. mysql> grant all on *.* to 'root'@'192.168.1.%' identified by 'Xp29at5F37' with grant option;
2. mysql> grant all on *.* to 'root'@'server1' identified by 'Xp29at5F37' with grant option;
3. mysql> grant all on *.* to 'root'@'server2' identified by 'Xp29at5F37' with grant option;
4. mysql> flush privileges;

设置mysql主从

在任意一台执行如下命令：

1. mysqlreplicate --master=root:Xp29at5F37@server1:3306 --slave=root:Xp29at5F37@server2:3306 --rpl-user=rpl:o67DhtaW

# master on server1: … connected.
# slave on server2: … connected.
# Checking for binary logging on master…
# Setting up replication…
# …done.

显示主从关系

1. mysqlrplshow --master=root:Xp29at5F37@server1 --discover-slaves-login=root:Xp29at5F37

# master on server1: … connected.
# Finding slaves for master: server1:3306

# Replication Topology Graph
server1:3306 (MASTER)
|
+— server2:3306 – (SLAVE)

检查主从状态

1. mysqlrplcheck --master=root:Xp29at5F37@server1 --slave=root:Xp29at5F37@server2

# master on server1: … connected.
# slave on server2: … connected.
Test Description Status
—————————————————————————
Checking for binary logging on master [pass]
Are there binlog exceptions? [pass]
Replication user exists? [pass]
Checking server_id values [pass]
Checking server_uuid values [pass]
Is slave connected to master? [pass]
Check master information file [pass]
Checking InnoDB compatibility [pass]
Checking storage engines compatibility [pass]
Checking lower_case_table_names settings [pass]
Checking slave delay (seconds behind master) [pass]
# …done.

Keepalived配置

keepalived安装(两台都装)

1. yum -y install keepalived
2. chkconfig keepalived on

keepalived配置(server1)

1. vi /etc/keepalived/keepalived.conf

1. vrrp_sync_group VG_1 {
2. group {
3. inside_network
4. outside_network
5. }
6. }
7. vrrp_instance inside_network {
8. state BACKUP
9. interface eth1
10. virtual_router_id 51
11. priority 101
12. advert_int 1
13. authentication {
14. auth_type PASS
15. auth_pass 3489
16. }
17. virtual_ipaddress {
18. 192.168.1.150/24
19. }
20. nopreempt
21. notify /data/sh/mysqlfailover-server1.sh
22. }
23. vrrp_instance outside_network {
24. state BACKUP
25. interface eth0
26. virtual_router_id 50
27. priority 101
28. advert_int 1
29. authentication {
30. auth_type PASS
31. auth_pass 3489
32. }
33. virtual_ipaddress {
34. 10.96.153.239/24
35. }
36. nopreempt
37. }

keepalived配置(server2)

1. vrrp_sync_group VG_1 {
2. group {
3. inside_network
4. outside_network
5. }
6. }
7. vrrp_instance inside_network {
8. state BACKUP
9. interface eth1
10. virtual_router_id 51
11. priority 100
12. advert_int 1
13. authentication {
14. auth_type PASS
15. auth_pass 3489
16. }
17. virtual_ipaddress {
18. 192.168.1.150
19. }
20. notify /data/sh/mysqlfailover-server2.sh
21. }
22. vrrp_instance outside_network {
23. state BACKUP
24. interface eth0
25. virtual_router_id 50
26. priority 100
27. advert_int 1
28. authentication {
29. auth_type PASS
30. auth_pass 3489
31. }
32. virtual_ipaddress {
33. 10.96.153.239/24
34. }
35. }

此keepalived配置需要注意的是：

• 1、两台server的state都设置为backup，server1增加nopreempt配置，并且server1 priority比server2高，这样用来实现当server1从宕机恢复时，不抢占VIP;
• 2、server1设置notify /data/sh/mysqlfailover-server1.sh,server2设置notify /data/sh/mysqlfailover-server2.sh,作用是自动切换主从

/data/sh/mysqlfailover-server1.sh脚本内容：

1. #!/bin/bash
2. sleep 10
3. state=$3
4. result=`mysql -h127.0.0.1 -P3306 -uroot -pXp29at5F37 -e 'show slave status;'`
5. [[ "$result" == "" ]] && mysqlState="master" || mysqlState="slave"
6. if [[ "$state" == "MASTER" ]];then
7. if [[ "$mysqlState" == "slave" ]];then
8. mysqlrpladmin --slave=root:Xp29at5F37@server1:3306 failover
9. fi
10. elif [[ "$state" == "BACKUP" ]];then
11. if [[ "$mysqlState" == "master" ]];then
12. mysqlreplicate --master=root:Xp29at5F37@server2:3306 --slave=root:Xp29at5F37@server1:3306 --rpl-user=rpl:o67DhtaW
13. fi
14. fi
15. sed -i 's/proxy-read-only-backend-addresses.*/proxy-read-only-backend-addresses = 192.168.1.150:3306/' /usr/local/mysql-proxy/conf/my.cnf
16. mysql -h127.0.0.1 -P2345 -uuser -ppwd -e "REMOVE BACKEND 2;"

/data/sh/mysqlfailover-server2.sh脚本内容：

1. #!/bin/bash
2. sleep 10
3. state=$3
4. result=`mysql -h127.0.0.1 -P3306 -uroot -pXp29at5F37 -e 'show slave status;'`
5. [[ "$result" == "" ]] && mysqlState="master" || mysqlState="slave"
6. if [[ "$state" == "MASTER" ]];then
7. if [[ "$mysqlState" == "slave" ]];then
8. mysqlrpladmin --slave=root:Xp29at5F37@server2:3306 failover
9. fi
10. elif [[ "$state" == "BACKUP" ]];then
11. if [[ "$mysqlState" == "master" ]];then
12. mysqlreplicate --master=root:Xp29at5F37@server1:3306 --slave=root:Xp29at5F37@server2:3306 --rpl-user=rpl:o67DhtaW
13. fi
14. fi
15. sed -i 's/proxy-read-only-backend-addresses.*/proxy-read-only-backend-addresses = 192.168.1.150:3306/' /usr/local/mysql-proxy/conf/my.cnf
16. mysql -h127.0.0.1 -P2345 -uuser -ppwd -e "REMOVE BACKEND 2;"

Atlas设置

atlas安装

到这里下载最新版本，https://github.com/Qihoo360/Atlas/releases

1. cd /tmp
2. wget https://github.com/Qihoo360/Atlas/releases/download/2.2.1/Atlas-2.2.1.el6.x86_64.rpm
3. rpm -i Atlas-2.2.1.el6.x86_64.rpm

atlas配置

1. cd /usr/local/mysql-proxy/conf
2. cp test.cnf my.cnf
3. vi my.cnf

调整如下参数，

1. proxy-backend-addresses = 192.168.1.150:3306
2. proxy-read-only-backend-addresses = 192.168.1.101:3306
3. pwds = root:qtyU1btXOo074Itvx0UR9Q==
4. event-threads = 8

注意：
proxy-backend-addresse设置为内网VIP
proxy-read-only-backend-addresses设置为server2的IP
root:qtyU1btXOo074Itvx0UR9Q==设置数据库的用户和密码，密码是通过/usr/local/mysql-proxy/bin/encrypt Xp29at5F37生成。
更详细参数解释请查看，Atlas配置详解。

启动atlas

1. /usr/local/mysql-proxy/bin/mysql-proxy --defaults-file=/usr/local/mysql-proxy/conf/my.cnf

之后程序里配置mysql就配置127.0.0.1:1234就好。

部署atlas自动维护脚本

在两台机器都部署此脚本，并添加定时任务（如每2分钟运行一次）我们把脚本放在/data/sh/auto_maintain_atlas.sh,脚本内容为：

1. #!/bin/bash
2. count=`mysql -N -h127.0.0.1 -P2345 -uuser -ppwd -e "select * from backends;" | wc -l`
3. if [[ "$count" == "1" ]];then
4. result=`mysql -hserver1 -P3306 -uroot -pXp29at5F37 -e 'show slave status\G'`
5. if echo "$result" | grep Slave_IO_State;then
6. slaveIP=192.168.1.100
7. else
8. result=`mysql -hserver2 -P3306 -uroot -pXp29at5F37 -e 'show slave status\G'`
9. slaveIP=192.168.1.101
10. fi
11. slaveIORunning=`echo "$result" | awk -F':' '/Slave_IO_Running:/{print $2}'`
12. slaveSQLRunning=`echo "$result" | awk -F':' '/Slave_SQL_Running:/{print $2}'`
13. SlaveSQLRunning_State=`echo "$result" | awk -F':' '/Slave_SQL_Running_State:/{print $2}'`
14. if [[ "$slaveIORunning" =~ "Yes" && "$slaveSQLRunning" =~ "Yes" && "$SlaveSQLRunning_State" =~ "Slave has read all relay log" ]];then
15. mysql -h127.0.0.1 -P2345 -uuser -ppwd -e "add slave ${slaveIP}:3306;"
16. fi
17. fi

为什么需要这个脚本呢？假设目前mysql主服务器在s1,s1宕机后，s2接管VIP，接着删除atlas中设置的slave backend，其mysql提升为主。过一段时间后，s1从宕机中恢复，这时候s1的mysql自动切换为从，接着删除atlas中设置的slave backend，开始连接s2的mysql主同步数据。到这个时候我们发现，已经不存在读写分离了，所有的sql都发送给了s2的mysql。auto_maintain_atlas.sh脚本就派上用场了，此脚本会定时的检查主从是否已经同步完成，如果完成就自动增加slave backend，这样读写分离又恢复了，完全不需要人工干预。

server1主宕机测试

测试keepalived是否工作正常

我们来模拟server1宕机。
在server1上执行shutdown关机命令。
此时我们登录server2，执行ip addr命令，输出如下：
1: lo: 
我们看到对外VIP 10.96.153.239和对内IP 192.168.1.150已经转移到server2了，证明keepalived运行正常。

测试是否自动切换了主从

登录server2的mysql服务器，执行show slave status;命令，如下：
mysql> show slave status\G
Empty set (0.00 sec)
我们发现从状态已经为空，证明已经切换为主了。

测试server1是否抢占VIP

为什么要测试这个呢？如果server1恢复之后抢占了VIP，而我们的Atlas里后端设置的是VIP，这样server1启动之后，sql的写操作就会向server1的mysql发送，而server1的mysql数据是旧于server2的，所以这样会造成数据不一致，这个是非常重要的测试。
我们先来启动server1，之后执行ip addr，输出如下：
1: lo: 
我们看到，server1并没有抢占VIP，测试正常。不过另人郁闷的是，在虚拟机的环境并没有测试成功，不知道为什么。

测试server2的atlas是否已经删除slave backend

我们测试这个是为了保证atlas已经没有slave backend，也就是没有从库的设置了，否则当server1恢复时，有可能会把读请求发送给server1的mysql，造成读取了旧数据的问题。

[root@server1 ~]# mysql -h127.0.0.1 -P2345 -uuser -ppwd
mysql> select * from backends;
+————-+——————–+——-+——+
| backend_ndx | address | state | type |
+————-+——————–+——-+——+
| 1 | 192.168.1.150:3306 | up | rw |
+————-+——————–+——-+——+
1 rows in set (0.00 sec)
如果看到只有一个后端，证明运作正常。

测试server1 mysql是否设置为从

serve1恢复后，登录server1的mysql服务器，执行show slave status;命令，如下：

mysql> show slave status\G
*************************** 1. row ***************************
Slave_IO_State: Opening tables
Master_Host: server1
Master_User: rpl
Master_Port: 3306
Connect_Retry: 60
Master_Log_File: mysql-bin.000015
Read_Master_Log_Pos: 48405991
Relay_Log_File: mysql-relay-bin.000002
Relay_Log_Pos: 361
Relay_Master_Log_File: mysql-bin.000015
Slave_IO_Running: Yes
Slave_SQL_Running: yes

测试是否自动恢复读写分离

server1恢复后一段时间，我们可以看是读写分离是否已经恢复。

[root@server1 ~]# mysql -h127.0.0.1 -P2345 -uuser -ppwd
Warning: Using a password on the command line interface can be insecure.
Welcome to the MySQL monitor. Commands end with ; or \g.
Your MySQL connection id is 1
Server version: 5.0.99-agent-admin

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Oracle is a registered trademark of Oracle Corporation and/or its
affiliates. Other names may be trademarks of their respective
owners.

Type ‘help;’ or ‘\h’ for help. Type ‘\c’ to clear the current input statement.

mysql> select * from backends;
+————-+——————–+——-+——+
| backend_ndx | address | state | type |
+————-+——————–+——-+——+
| 1 | 192.168.1.150:3306 | up | rw |
| 2 | 192.168.1.100:3306 | up | ro |
+————-+——————–+——-+——+
2 rows in set (0.00 sec)

我们看到server1已经被添加为slave backend了。这表示已经成功恢复读写分离。

来源： https://www.centos.bz/2014/12/ha-load-balance-mysql-master-slave-architecture/

来自为知笔记(Wiz)