MySQL主库高可用 — 双主单活故障自动切换方案

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前言：（PS：前言是后来修改本文时加的）对于这篇文章，有博友提出了一些疑问和见解，有了博友的关注，也促使我想把这套东西做的更实用、更安全。后来又经过思考，对脚本中一些条件和行为做了些改变。经过几次修改，现在终于敢说让小伙伴本使用这套东西了。

主要目的：

以双主结构配合 keepalived 解决 MySQL 主从结构中主库的单点故障；同时通过具体的查询语句提供更细粒度、更为真实的关于主库可用性的判断。

基本思路：
将 DB1 和 DB2 做成主动被动模式的双主结构：DB1 主动、DB2 被动，通过 keepalived 的 VIP 对外，将 VIP 设置成原 DB1 的 IP，保证改造过程对代码透明
三个前提：

两台 MySQL 的配置文件里需要加上“log_slave_updates = 1”；
并且“备用机”通过“read_only”参数实现除 root 用户之外的只读特性；
分别在两个数据库创建 test.test 表，插入几条数据，供检测脚本使用。
正常时，VIP 在 DB1，通过 keepalived 调用脚本定期检查 mysql 服务可用性（通过一个低权限用户连接 mysql 服务器并执行一个简单查询，根据返回结果来判定 mysql 是否可用）

若无法执行查询：

1. 第一次检测失败后, 检查服务状态,：

若服务异常，则执行切换：关闭 DB1 的 keepalived，使 VIP 漂移至 DB2，通过 DB2 上 keepalived 的 notify_master 机制，触发脚本将 DB2 的 mysql 从被动状态（只读）切换到主动状态（可读写），并发送通知邮件。
若服务正常（则可能是一些临时性因素导致的监测失败），等待 30s 做第二次检查，这 30s 是对瞬时 / 短时因素造成检查失败的容忍时间，本着“能不切则不切”的原则。若第二次检查仍然失败

2. 开始执行系列切换动作

将 DB1 的 MySQL 设置为 read_only 模式（阻止写请继续求进入）
kill 掉当前客户端的线程。原来担心 kill 掉线程会对数据执行造成影响，后来查看了官方文档“mysql shutdown process”，发现 mysql 正常关闭过程也有一步是如此操作，所以这里可以放心了。然后 sleep 2，给 kill 命令一些时间（关于 kill 命令的机制，参考官方解释）
关闭 DB1 的 keepalived，使 DB2 接管 VIP。通过 DB2 上 keepalived 的 notify_master 机制，触发脚本将 DB2 的
mysql 从被动状态（只读）切换到主动状态（可读写），并发送通知邮件。

3. 管理员修复 DB1 后，通过脚本“change_to_backup.sh”将主库切换回 DB1。脚本思路如下：

注：涉及到切换主备，就会有中断时间，所以推荐此步骤在业务低谷期执行

将 DB2 的 read_only 属性置为 1
kill 掉 DB2 上的 client 线程，并重启 DB2 的 keepalived 使 VIP 漂移至 DB1
确定 DB1 跟上了 DB2 的更新，并将 DB1 上的 read_only 属性移除

关于“数据一致性”和“切换时间”：

连续两次失败以后，通过对主 MySQL 设置 read_only 属性，同时 kill 掉用户线程来保证在 DB2 接管服务之前，DB1 上已经没有写操作，避免主从数据不一致。并且切换时间基本上是可确定的：

30s（两次检测间隔）+2s（等待 kill 命令时间）+ 约 1s（keepalived 切换 VIP），总时间不会超过 35s。

以上是大致思路，具体实现看过下面的脚本，就会一目了然了。

DB1 上 keepalived 配置

! Configuration File for keepalived

vrrp_script chk_mysql {
script “/etc/keepalived/check_mysql.sh”
interval 30 #这里我的检查间隔设置的比较长，因为我们数据库前面有 redis 做缓存，数据库一两分钟级别的中断对整体可用性影响不大。这也是我没有采用成熟的方案而自己搞了这一套方案的“定心丸”
}
vrrp_instance VI_1 {
state BACKUP #通过下面的 priority 来区分 MASTER 和 BACKUP，也只有如此，底下的 nopreempt 才有效
interface em2
virtual_router_id 51
priority 100
advert_int 1
nopreempt #防止切换到从库后，主 keepalived 恢复后自动切换回主库
authentication {
auth_type PASS
auth_pass 1111
}
track_script {
chk_mysql
}

virtual_ipaddress {
192.168.1.5/24
}
}

/etc/keepalived/check_mysql.sh 脚本内容如下（主要的判断逻辑都在这里）
#!/bin/sh

### 判断如果上次检查的脚本还没执行完，则退出此次执行
if [`ps -ef|grep -w “$0″|grep “/bin/sh*”|grep “?”|grep “?”|grep -v “grep”|wc -l` -gt 2];then #理论上这里应该是 1，但是实验的结果却是 2
exit 0
fi

alias mysql_con=’mysql -uxxxx -pxxxx’

### 定义一个简单判断 mysql 是否可用的函数
function excute_query {
mysql_con -e “select * from test.test;” 2>>/etc/keepalived/logs/check_mysql.err
}

### 定义无法执行查询，且 mysql 服务异常时的处理函数
function service_error {
echo -e “`date “+%F %H:%M:%S”` —–mysql service error，now stop keepalived—–” >> /etc/keepalived/logs/check_mysql.err
/sbin/service keepalived stop &>> /etc/keepalived/logs/check_mysql.err
echo -e “\n@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@\n” >> /etc/keepalived/logs/check_mysql.err
}

### 定义无法执行查询, 但 mysql 服务正常的处理函数
function query_error {
echo -e “`date “+%F %H:%M:%S”` —–query error, but mysql service ok, retry after 30s—–” >> /etc/keepalived/logs/check_mysql.err
sleep 30
excute_query
if [$? -ne 0];then
echo -e “`date “+%F %H:%M:%S”` —–still can’t execute query—–” >> /etc/keepalived/logs/check_mysql.err

### 对 DB1 设置 read_only 属性
echo -e “`date “+%F %H:%M:%S”` —–set read_only = 1 on DB1—–” >> /etc/keepalived/logs/check_mysql.err
mysql_con -e “set global read_only = 1;” 2>> /etc/keepalived/logs/check_mysql.err

###kill 掉当前客户端连接
echo -e “`date “+%F %H:%M:%S”` —–kill current client thread—–” >> /etc/keepalived/logs/check_mysql.err
rm -f /tmp/kill.sql &>/dev/null
### 这里其实是一个批量 kill 线程的小技巧
mysql_con -e ‘select concat(“kill “,id,”;”) from information_schema.PROCESSLIST where command=”Query” or command=”Execute” into outfile “/tmp/kill.sql”;’
mysql_con -e “source /tmp/kill.sql”
sleep 2 ### 给 kill 一个执行和缓冲时间
### 关闭本机 keepalived
echo -e “`date “+%F %H:%M:%S”` —–stop keepalived—–” >> /etc/keepalived/logs/check_mysql.err
/sbin/service keepalived stop &>> /etc/keepalived/logs/check_mysql.err
echo -e “\n@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@\n” >> /etc/keepalived/logs/check_mysql.err
else
echo -e “`date “+%F %H:%M:%S”` —–query ok after 30s—–” >> /etc/keepalived/logs/check_mysql.err
echo -e “\n@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@\n” >> /etc/keepalived/logs/check_mysql.err
fi
}

### 检查开始: 执行查询
excute_query
if [$? -ne 0];then
/sbin/service mysql status &>/dev/null
if [$? -ne 0];then
service_error
else
query_error
fi
fi

DB2 上 keepalived 配置：
! Configuration File for keepalived

vrrp_instance VI_1 {
state BACKUP
interface em2
virtual_router_id 51
priority 90
advert_int 1
authentication {
auth_type PASS
auth_pass 1111
}
notify_master /etc/keepalived/notify_master_mysql.sh #此条指令告诉 keepalived 发现自己转为 MASTER 后执行的脚本
virtual_ipaddress {
192.168.1.5/24
}
}

/etc/keepalived/notify_master_mysql.sh 脚本内容：
#!/bin/bash
### 当 keepalived 监测到本机转为 MASTER 状态时，执行该脚本

change_log=/etc/keepalived/logs/state_change.log
alias mysql_con=’mysql -uroot -pxxxx -e “show slave status\G;” 2>/dev/null’

echo -e “`date “+%F %H:%M:%S”` —–keepalived change to MASTER—–” >> $change_log

slave_info() {
### 统一定义一个函数取得 slave 的 position、running、和 log_file 等信息
### 根据函数后面所跟参数来决定取得哪些数据
if [$1 = slave_status];then
slave_stat=`mysql_con|egrep -w “Slave_IO_Running|Slave_SQL_Running”`
Slave_IO_Running=`echo $slave_stat|awk ‘{print $2}’`
Slave_SQL_Running=`echo $slave_stat|awk ‘{print $4}’`
elif [$1 = log_file -a $2 = pos];then
log_file_pos=`mysql_con|egrep -w “Master_Log_File|Read_Master_Log_Pos|Exec_Master_Log_Pos”`
Master_Log_File=`echo $log_file_pos|awk ‘{print $2}’`
Read_Master_Log_Pos=`echo $log_file_pos|awk ‘{print $4}’`
Exec_Master_Log_Pos=`echo $log_file_pos|awk ‘{print $6}’`
fi
}

action() {
### 经判断 ’ 应该 & 可以 ’ 切换时执行的动作
echo -e “`date “+%F %H:%M:%S”` —–set read_only = 0 on DB2—–” >> $change_log

### 解除 read_only 属性
mysql_con -e “set global read_only = 0;” 2>> $change_log

echo “DB2 keepalived 转为 MASTER 状态，线上数据库切换至 DB2″|/bin/mailx -s “DB2 keepalived change to MASTER”\
lijiankai@dm.com 2>> $change_log

echo -e “@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@\n” >> $change_log
}

slave_info slave_status
if [$Slave_IO_Running = Yes -a $Slave_SQL_Running = Yes];then
i=0 #一个计数器
slave_info log_file pos
### 判断从 master 接收到的 binlog 是否全部在本地执行(这样仍无法完全确定从库已追上主库，因为无法完全保证 io_thread 没有延时(由网络传输问题导致的从库落后的概率很小)
until [$Read_Master_Log_Pos = $Exec_Master_Log_Pos]
do
if [$i -lt 10];then #将等待 exec_pos 追上 read_pos 的时间限制为 10s
echo -e “`date “+%F %H:%M:%S”` —–Master_Log_File=$Master_Log_File. Exec_Master_Log_Pos($Exec_Master_Log_Pos) is behind Read_Master_Lo
g_Pos($Read_Master_Log_Pos), wait……” >> $change_log #输出消息到日志，等待 exec_pos=read_pos
i=$(($i+1))
sleep 1
slave_info log_file pos
else
echo -e “The waits time is more than 10s,now force change. Master_Log_File=$Master_Log_File Read_Master_Log_Pos=$Read_Master_Log_Pos Exec_Ma
ster_Log_Pos=$Exec_Master_Log_Pos” >> $change_log
action
exit 0
fi
done
action

else
slave_info log_file pos
echo -e “DB2’s slave status is wrong,now force change. Master_Log_File=$Master_Log_File Read_Master_Log_Pos=$Read_Master_Log_Pos Exec_Master_Log_Po
s=$Exec_Master_Log_Pos” >> $change_log
action
fi

DB2 上手动切换回 DB1 的脚本 change_to_backup.sh：
#!/bin/sh
### 手动执行将主库切换回 DB1 的操作

alias mysql_con=’mysql -uxxxx -pxxxx’

echo -e “`date “+%F %H:%M:%S”` —–change to BACKUP manually—–” >> /etc/keepalived/logs/state_change.log
echo -e “`date “+%F %H:%M:%S”` —–set read_only = 1 on DB2—–” >> /etc/keepalived/logs/state_change.log
mysql_con -e “set global read_only = 1;” 2>> /etc/keepalived/logs/state_change.log

###kill 掉当前客户端连接
echo -e “`date “+%F %H:%M:%S”` —–kill current client thread—–” >> /etc/keepalived/logs/state_change.log
rm -f /tmp/kill.sql &>/dev/null
### 这里其实是一个批量 kill 线程的小技巧
mysql_con -e ‘select concat(“kill “,id,”;”) from information_schema.PROCESSLIST where command=”Query” or command=”Execute” into outfile “/tmp/kill.sql”;’
mysql_con -e “source /tmp/kill.sql” 2>> /etc/keepalived/logs/state_change.log
sleep 2 ### 给 kill 一个执行和缓冲时间

### 确保 DB1 已经追上了, 下面的 repl 为复制所用的账户，- h 后跟 DB1 的内网 IP
pos=`mysql -urepl -pxxxx -h192.168.1.x -e “show slave status\G;”|grep “Master_Log_Pos”|awk ‘{printf (“%s”,$NF “\t”)}’`
read_pos=`echo $pos|awk ‘{print $1}’`
exec_pos=`echo $pos|awk ‘{print $2}’`
until [$read_pos = $exec_pos]
do
echo -e “`date “+%F %H:%M:%S”` —–DB1 Exec_Master_Log_Pos($exec_pos) is behind Read_Master_Log_Pos($read_pos), wait……” >> /etc/keepalived/logs/state_change.log
sleep 1
done

### 然后解除 DB1 的 read_only 属性
echo -e “`date “+%F %H:%M:%S”` —–set read_only = 0 on DB1—–” >> /etc/keepalived/logs/state_change.log
ssh 192.168.1.x ‘mysql -uxxxx -pxxxx -e “set global read_only = 0;” && /etc/init.d/keepalived start’ 2>> /etc/keepalived/logs/state_change.log

### 重启 DB2 的 keepalived 使 VIP 漂移到 DB1
echo -e “`date “+%F %H:%M:%S”` —–make VIP move to DB1—–” >> /etc/keepalived/logs/state_change.log
/sbin/service keepalived restart &>> /etc/keepalived/logs/state_change.log

echo “DB2 keepalived 转为 BACKUP 状态，线上数据库切换至 DB1″|/bin/mailx -s “DB2 keepalived change to BACKUP” xxx@xxxx.com 2>> /etc/keepalived/logs/state_change.log

echo -e “@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@\n” >> /etc/keepalived/logs/state_change.log