4 构建Mysql+heartbeat+DRBD+LVS集群应用系统系列之Lvs为Mysql-slave做负载均衡

preface

Mysql+drbd+heart能够实现Mysql的高可用了，master出现故障的时候能够快速切换。在现在的业务情况下，读操作多，写操作少的情况下，一台DB server明显扛不住，这时候我们需要读写分离，一台master承担写操作，多台承担读操作。如果仍然采用heartbeat+DRBD来实现Slave的高可用性，那么成本太大了。而且，有时候DB slave宕机是在夜间，这个时候也就要求不及时处理故障也不会影响业务（也就是一有故障就会自动退出服务集群），这个时候我们可以采用LVS+Keepalived来实现我们要的功能。

切换mysql slave的master服务器IP

我们之前做mysql主从同步的时候，slave使用的是172.16.22.81作为master的IP，这个时候我们需要修改成heartbeat的VIP。
在master上查看master当前log-bin的状态：

mysql> show master status;            # 在172.16.22.136上操作，因为VIP在这里
+-------------------+----------+--------------+------------------+
| File              | Position | Binlog_Do_DB | Binlog_Ignore_DB |
+-------------------+----------+--------------+------------------+
| mysqld-bin.000017 |      387 |              |                  |
+-------------------+----------+--------------+------------------+

在所有的slave上操作下面的语句，host为mysql的VIP

mysql> stop slave;
mysql> change master to master_host='172.16.22.250',master_user='rep',master_password='123456',master_log_file='mysqld-bin.000017',master_log_pos=387;
mysql> start slave;
mysql> show slave statusG;
*************************** 1. row ***************************
               Slave_IO_State: Waiting for master to send event
                  Master_Host: 172.16.22.250 
                  Master_User: rep
                  Master_Port: 3306
                Connect_Retry: 60
              Master_Log_File: mysqld-bin.000017
          Read_Master_Log_Pos: 387
               Relay_Log_File: mysqld-relay-bin.000002
                Relay_Log_Pos: 253
        Relay_Master_Log_File: mysqld-bin.000017
             Slave_IO_Running: Yes       #确认同步状态
            Slave_SQL_Running: Yes       #确认同步状态

安装LVS+keepalived

我们采用yum安装keepalived和LVS。
在172.16.22.162和172.16.22.163上安装ipvsadm keepalived Mysql。要安装mysql，因为后面的健康探测脚本需要使用mysql命令。还有说下，安装完以后并没有对keepalived做开机自启动，自己根据实际情况做开机自启动。

[root@lvsbackup192 ~]# yum -y install ipvsadm keepalived  mysql  

安装好以后， 我们配置172.16.22.162的keepalived

[root@lvsmaster162 keepalived]# cat /etc/keepalived/keepalived.conf
! Configuration File for keepalived

global_defs {
   notification_email {
     18500777133@sina.cn
   }
   notification_email_from Alexandre.Cassen@firewall.loc
   router_id lvs1
}

vrrp_instance VI_1 {
    state MASTER
    interface eth0
    virtual_router_id 51
    priority 100
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass 1111
    }
    virtual_ipaddress {
         172.16.22.251
    }
}

virtual_server 172.16.22.251  3306 {
    delay_loop 6
    lb_algo rr
    lb_kind DR
    nat_mask 255.255.255.0
    persistence_timeout 50
    protocol TCP

    real_server 172.16.22.134  3306 {
        MISC_CHECK {
            misc_path "/etc/keepalived/check_alive.sh 172.16.22.134"
            misc_dynamic
        }
        }
    real_server 172.16.22.142  3306 {
        MISC_CHECK {
            misc_path "/etc/keepalived/check_alive.sh 172.16.22.142"
            misc_dynamic
        }
        }
    }

然后是172.16.22.163的

[root@lvsbackup163 ~]# cat /etc/keepalived/keepalived.conf 
! Configuration File for keepalived

global_defs {
   notification_email {
     18500777133@sina.cn
   }
   notification_email_from Alexandre.Cassen@firewall.loc
   router_id lvs2
}

vrrp_instance VI_1 {
    state BACKUP
    interface eth0
    virtual_router_id 51
    priority 90
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass 1111
    }
    virtual_ipaddress {
         172.16.22.251
    }
}

virtual_server 172.16.22.251  3306 {
    delay_loop 6
    lb_algo rr
    lb_kind DR
    nat_mask 255.255.255.0
    persistence_timeout 50
    protocol TCP

    real_server 172.16.22.134  3306 {
        MISC_CHECK {
            misc_path "/etc/keepalived/check_alive.sh 172.16.22.134"
            misc_dynamic
        }
        }
    real_server 172.16.22.142  3306 {
        MISC_CHECK {
            misc_path "/etc/keepalived/check_alive.sh 172.16.22.142"
            misc_dynamic
        }
        }
    }

这里说说MISC_CHECK的配置
misc_path里面指定的脚本需要返回值的，不同的返回值决定了RS是否健康。

1. exit 0:健康检查正常,keepalived状态正常。
2. exit 1:检测失败,keepalived 状态异常。

这里贴下脚本/etc/keepalived/check_alive.sh的内容，顺便说说脚本的思路。

监控项：
Seconds_Behind_Master： 表示slave上SQL thread与IO thread之间的延迟。
Slave_IO_Running: IO线程的是否正常运行。
Slave_SQL_Running: SQL线程是否正常运行。

脚本思路如下：

1. 通过mysql命令远程对目标服务器执行show slave statusG。然后把输出结果获取。
2. 通过grep命令匹配输出结果。首先匹配“Slave_IO_Running: Yes”，匹配成功设置标志位f为0，否则退出。
3. 通过grep命令匹配输出结果。第二匹配“Slave_SQL_Running: Yes”，匹配成功设置标志位f为0，否则退出。
4. 通过grep命令匹配输出结果，最后匹配“Seconds_Behind_Master: [0-9]*”，如果超过设定时间，那么退出，否则如果三个匹配都匹配上了，那么就说明RS服务正常。

脚本内容

[root@lvsbackup163 ~]# cat /etc/keepalived/check_alive.sh 
#!/bin/bash
user='root';
passwd='123456';
command='show slave statusG;'
port=3306

rt=`mysql -u$user -p$passwd -h $1 -e "$command" `
echo $rt | grep -e "Slave_IO_Running: Yes" -o  >/dev/null 2>&1
if [ $? -ne 0 ];then
    exit 1
else
    f1="0"
fi
echo $rt | grep -e "Slave_SQL_Running: Yes" -o >/dev/null 2>&1
if [ $? -ne 0 ];then
    exit 1
else
   f2="0"
fi
behind_time=`echo $rt | grep  -e "Seconds_Behind_Master: [0-9]* "  -o|awk '{print $2}'`
if [ $behind_time -ge 120 ];then
    exit 1;
elif [ $f1 -eq 0 -a $f2 -eq 0 ];then
    exit 0
fi

记得脚本赋值777的权限

[root@lvsmaster162 keepalived]# chmod 777 /etc/keepalived/check_alive.sh

两端都启动keepalived

[root@lvsmaster162 keepalived]# service  keepalived start

[root@lvsmaster162 keepalived]# ip a|grep 'inet '   # master端上有VIP了，启动成功
    inet 127.0.0.1/8 scope host lo
    inet 172.16.22.162/24 brd 172.16.22.255 scope global eth0
    inet 172.16.22.251/32 scope global eth0

此时我们再看看ipvsadm调度情况

[root@lvsmaster162 keepalived]# ipvsadm -Ln
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
  -> RemoteAddress:Port           Forward Weight ActiveConn InActConn
TCP  172.16.22.251:3306 rr persistent 50
  -> 172.16.22.134:3306           Route   1      0          0         
  -> 172.16.22.142:3306           Route   1      0          0   

配置RS(两台sql slave)

两台RS服务器一模一样的配置。
我们使用的LVS-DR模式，所以需要在RS配置VIP，以及更改arp的响应模式，LVS-DR模式原理流程请看我的另一篇博客：http://www.cnblogs.com/liaojiafa/p/6059652.html

[root@dbrepslave134 ~]# ifconfig lo:0 172.16.22.251 netmask 255.255.255.255 broadcast 172.16.22.251
[root@dbrepslave134 ~]# route add -host 172.16.22.251 dev lo:0
[root@dbrepslave142 ~]# tail /etc/sysctl.conf 
'''''
net.ipv4.conf.all.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.lo.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.all.arp_announce = 2
net.ipv4.conf.lo.arp_announce = 2
[root@dbrepslave142 ~]# sysctl -p     # 启用刚才的新添加在sysct.conf配置

个人建议不要忘记在rc.local里面写入增加VIP的添加命令，省去开机后人工配置的麻烦：

[root@dbrepslave142 ~]# cat /etc/rc.local 
ifconfig lo:0 172.16.22.251 netmask 255.255.255.255 broadcast 172.16.22.251
route add -host 172.16.22.251 dev lo:0

检测LVS-keepalived是否能够正常切换如果master宕机后。

我们拿一台mysql-client(172.16.160.191)来测试，

[root@lvsmaster191 ~]# mysql -uroot -p123456 -h172.16.22.251 
mysql> show databases           # 登陆成功，命令执行正确
+--------------------+ 
| Database           |
+--------------------+
| information_schema |
| hello              |
| mysql              |
| test               |
+--------------------+
4 rows in set (0.15 sec) 

查看lvs-keepalived-master(172.16.22.162)状态

[root@bogon ~]# ipvsadm -Ln
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
  -> RemoteAddress:Port           Forward Weight ActiveConn InActConn
TCP  172.16.22.251:3306 rr persistent 50
  -> 172.16.22.134:3306           Route   1      1          0         
  -> 172.16.22.142:3306           Route   1      2          0   

下面我们关闭keepalived-master。模拟keepalived-master宕机,

[root@bogon ~]# ip a|grep 'inet '
    inet 127.0.0.1/8 scope host lo
    inet 172.16.22.162/24 brd 172.16.22.255 scope global eth0
    inet 172.16.22.251/32 scope global eth0
[root@bogon ~]# halt

查看keepalived-backup(172.16.22.163)的状态

[root@lvsbackup163 ~]# ipvsadm -Ln
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
  -> RemoteAddress:Port           Forward Weight ActiveConn InActConn
TCP  172.16.22.251:3306 rr persistent 50
  -> 172.16.22.134:3306           Route   1      0          0         
  -> 172.16.22.142:3306           Route   1      0          0         
[root@lvsbackup163 ~]# ip a|grep 'inet '
    inet 127.0.0.1/8 scope host lo
    inet 172.16.22.163/24 brd 172.16.22.255 scope global eth0
    inet 172.16.22.251/32 scope global eth0

再在客户端上查看

mysql> use hello;  #没有报错，正常使用

检测RS宕机后LVS是否能够正常剔除服务。

模拟服务宕机
在172.16.22.134上关闭数据库

[root@dbrepslave134 ~]# service  mysqld stop
Stopping mysqld:                                           [  OK  ]

在LVS-keepalived-master上看lvs负载状态：

[root@lvsmaster162 ~]# ipvsadm -Lm
Illegal 'forwarding-method' option with the 'list' command
[root@lvsmaster162 ~]# ipvsadm -Ln
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
  -> RemoteAddress:Port           Forward Weight ActiveConn InActConn
TCP  172.16.22.251:3306 rr persistent 50
  -> 172.16.22.142:3306           Route   1      0          0      # 已经把故障节点172.16.22.134提出服务了。

模拟主从不一致了

造成主从不一致的状态，很简单，

1. 在Master上上创建一张表，然后插入数据后，确认此时在两者是同步状态。
2. 我们在172.16.22.134删除我们刚才新建的那张表，然后再在DBMaster上向刚才新建的表插入数据，一插就完蛋了，主从不同步了，因为172.16.22.134没有这个表了，导致两者数据库不一致，所以不同步了。
   在172.16.22.134上查看当前状态

mysql> show slave statusG;
*************************** 1. row ***************************
               Slave_IO_State: Waiting for master to send event
                  Master_Host: 172.16.22.250
                  Master_User: rep
                  Master_Port: 3306
                Connect_Retry: 60
              Master_Log_File: mysqld-bin.000019
          Read_Master_Log_Pos: 788
               Relay_Log_File: mysqld-relay-bin.000012
                Relay_Log_Pos: 815
        Relay_Master_Log_File: mysqld-bin.000019
             Slave_IO_Running: Yes
            Slave_SQL_Running: No           #  IO线程不行了，因为缺少库

我们在LVSmaster上查看状态：

[root@lvsmaster162 ~]# ipvsadm -Ln
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
  -> RemoteAddress:Port           Forward Weight ActiveConn InActConn
TCP  172.16.22.251:3306 rr persistent 50
  -> 172.16.22.142:3306           Route   1      0          0     # 检测到134有问题，主从不同步了，剔除了服务。

至此，我们LVS+Keepalived+Mysql-Slave已经能够正常工作了。到此我们这套架构已经可以正常工作了。

Mysql+heartbeat+DRBD 作用于 Mysql写操作。
Lvs+keepalived+Mysql（Slave）作用于Mysql读操作。

高可用Slave集群的一些注意点。

1. LVS有多种负载算法，采用DR模式是LVS发挥最大性能，
2. 当Slave增加很多时候，超过10台以上建议通过垂直拆分来解决压力问题。因为后端RS健康检测是脚本定义的，性能问题会导致LVS机器负载过高。
3. 目前DR模式在一个广播域（LAN）中部署。不能够实现多IDC容灾问题，IDC容灾问题需要另行考虑。

部署Mysql集群需要考虑的问题。

我们这个方案需要考虑以下几个问题：

1. heartbeat+DRBD+MySql这个方案不能够实现毫秒级别切换速度，他的切换速度主要受两个因素影响：文件系统和表的恢复需要时间。这里需要说明的是，MyISAM引擎不适合做HA，因为MyISAM类型的表在宕机后需要 很长的修复时间，这违背了HA的初衷，所以把除系统表之外的所有表类型都修改为innodb引擎。
2. 如果对可靠性要求比较高。写入的并发量非常大的时候，建议在my.cnf中修改“innodb_flush_log_at_trx_commit = 1”，以保证事务的安全性。但是这对I/O提出挑战。如何抉择，最终需要根据情况具体做出权衡。
3. 如果写入量不大，可以考虑在my.cnf中加入"sync_bing = 0"来避免在某种特殊情况下Master突然宕机，出现Slave上关于Master的binlog位置（master_log_pos）点超于master宕机时写入的binlog点的情况。这对I/O很有挑战性。
4. 在Slave上变更主库连接信息时，最好指定“Master_connect_retry”的值为一个合适的数值。在出现VIP漂移的时候，Slave可以更快的去重新连接VIP，避免因为切换master造成同步延迟的问题。
5. 要为my.cnf中的“innodb_log_file_size”的“innodb_log_buffer_size”参数设置合适的值，设置太大会导致恢复时间比较长，降低故障切换的速度。
6. 建议在ha.cf中使用“auto_failback off”选项，如果使用“on”选项会导致主备机之间来回切换，增加成本。
7. 使用dopd保证在数据不一致时不进行切换，需要人工干预，同时要对drbd的同步进行监控，不同步时报警通知DBA。
8. 如果是OS是64位，建议使用/usr/lib64/heartbeat目录下的ipfail和dopd。
9. 在使用非3306端口或多个端口运行一台物理机时，修改/etc/init.d/mysqld的脚本使其支持status,start,stop参数。虽然可以在一台主机上部署多个DRBD分区，但建议一台主机部署一个DRBD分区，一个端口。这样做资源有一定的浪费，但是管理成本低。不建议在一台服务器上部署多个DRBD分区和搭建多个MYSQL,例如/dev/drbd0(primary/Secondary),/dev/drbd1(Secondary/Primary),这种模式下减少了机器成本，但是增加了管理成本以及恢复的复杂度，同时违背了这个方案的初衷，便捷管理，故障后修复速度快。
10. HA也有自己的适合场所，不能利用它解决所有问题（因为HA并不能监控Mysql的服务状态，当Mysql主节点的连接断开出现宕机时，HA默认监控不到），这时候需要通过heartbeat的crm模式来实现对Mysql端口或者服务的监控。CRM可以参考这位兄台的博客：http://blog.csdn.net/kobeyan/article/details/7587899
11. 顶起检测Mysql服务和系统是否正常运行，小概率事件往往是导致大故障的根源。