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数据库高可用架构：MHA + Zebra

前言

随着互联网技术和大数据的快速发展，数据库成为了企业重要的数据资产。一旦数据库出现故障，就可能导致整个系统瘫痪，进而影响企业的正常运营。因此，数据库高可用性成为了企业数据资产保护的重要策略之一。

本文将介绍一种数据库高可用架构，即MHA+Zebra架构。通过一个故事，详细介绍MHA+Zebra架构的实现原理和技术细节，并引入实际案例，说明该架构的权威性和实用性。

故事

小明是一家互联网公司的DBA，负责公司的数据库架构设计和日常维护工作。公司的数据库使用MySQL，因为MySQL是一种稳定、高效和成本低廉的开源数据库系统，深受企业欢迎。

在公司的日常运营中，小明经常会遇到数据库故障的情况。一旦数据库发生故障，业务将停止运营，所有数据都将无法访问，因此小明非常重视数据库的高可用性和容错性。

小明所在的公司采用了Master/Slave架构来保证数据库的高可用性。Master/Slave架构是一种常见的数据库高可用性技术，通过一个主节点和多个从节点来保证数据的持久性和容错性。当主节点发生故障时，从节点会接替主节点的工作，确保数据的连续性和可访问性。

然而，在使用Master/Slave架构的过程中，小明发现该架构存在一些缺陷：

  • 主节点的单点故障问题。当主节点发生故障时，整个系统将不可用，从节点无法提供正常的服务。
  • 从节点的数据延迟问题。从节点的数据来自主节点的复制，因此无法保证数据的实时性和一致性。
  • 切换时间过长。当主节点发生故障时，需要手动切换到从节点。这个过程需要一定的时间，可能会导致业务停顿或数据丢失。

因此，小明开始思考如何解决这些问题，提高数据库的高可用性和容错性。

经过调研和实践，小明决定采用MHA+Zebra架构来实现数据库的高可用性和容错性。

MHA+Zebra架构介绍

MHA

MHA全称为Master High Availability Manager，是一种开源的MySQL高可用性管理工具。它通过监控主节点的状态，发现主节点发生故障时，自动将从节点切换为主节点，确保数据的连续性和可访问性。

MHA的优点如下：

  • 自动化：MHA可以自动化地发现主节点故障，并自动将从节点切换为主节点，降低了人工干预的工作量。
  • 可扩展性：MHA支持多主节点的管理，可以满足多个数据中心的需求。
  • 可靠性：MHA采用了心跳检测和复制状态监测等技术来确保切换的正确性和可靠性。

MHA的架构图如下所示：

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-dPvGxVTv-1691982524217)(https://i.imgur.com/2zOcH7k.png)]

上图中，MHA为每个MySQL实例配置一个管理代理器，通过检查主节点的状态来确定哪个从节点将成为新的主节点。在主节点发生故障时，管理代理器将协调从节点之间的自动故障转移，确保数据的连续性和可访问性。

Zebra

Zebra是一种高性能、可扩展、分布式的MySQL数据库代理，可以提供负载均衡、故障转移和数据路由等功能。Zebra作为一个中间件，可以将多个MySQL实例转换为一个MySQL部署，从而提高性能和可用性。

Zebra的优点如下：

  • 分布式：Zebra支持分布式部署，可以在多个节点上部署，避免了单点故障的问题。
  • 可扩展性：Zebra支持水平扩展，在高并发访问的情况下，可以增加实例数来提高吞吐量和性能。
  • 自动化：Zebra提供了自动故障转移和数据复制功能，可以自动地将失败的节点切换为正常的节点，并确保数据的一致性。

Zebra的架构图如下所示：

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-qJQdvK8h-1691982524218)(https://i.imgur.com/fS8KvUu.png)]

上图中，Zebra包含多个节点，每个节点上都安装了MySQL实例，Zebra通过负载均衡器分配客户端请求到不同的节点。当某个节点发生故障时，Zebra会自动将请求切换到其他正常的节点，确保系统的可用性和数据的一致性。

MHA+Zebra架构的实现

在MHA+Zebra架构中，MHA用于实现数据库的自动故障转移，Zebra用于实现数据库的负载均衡和自动故障转移。下面将介绍如何实现MHA+Zebra架构。

步骤一：安装MHA

安装MHA前，需要在MySQL主节点和从节点上创建一个MHA用户，并授予REPLICATION客户端和root权限，具体步骤如下：

CREATE USER 'mha'@'%' IDENTIFIED BY 'mhapass';
GRANT REPLICATION CLIENT, REPLICATION SLAVE, PROCESS, SUPER ON *.* TO 'mha'@'%';
GRANT ALL PRIVILEGES ON *.* TO 'mha'@'%';
FLUSH PRIVILEGES;

接下来，安装MHA，具体步骤如下：

  1. 安装perl和MySQL客户端库。
$ sudo yum install perl perl-ExtUtils-MakeMaker
$ sudo yum install mysql mysql-devel mysql-server
  1. 下载MHA软件包。
$ wget https://github.com/mysql-master-ha/mha4mysql-manager/archive/rel-0.56.tar.gz
$ tar zxvf rel-0.56.tar.gz
  1. 安装MHA软件包。
$ cd mha4mysql-manager-rel-0.56
$ perl Makefile.PL
$ make
$ sudo make install

步骤二：配置MHA

在主节点上创建一个配置文件，指定MHA的管理代理器、MySQL实例的位置和故障转移的方式等信息。配置文件的格式如下：

[server default]
manager_log=/var/log/masterha/app1/manager.log
manager_workdir=/var/log/masterha/app1
remote_workdir=/var/log/masterha/app1
ssh_user=mha
user=mha
password=mhapass
repl_password=mhapass
ping_interval=1
ping_type=SELECT
master_ip_failover_script=/etc/masterha/app1/master_ip_failover
process_monitor_script=/etc/masterha/app1/process_monitor

[server1]
hostname=node1
master_binlog_dir=/data/mysql/mysql-bin
slave_binlog_dir=/data/mysql/mysql-bin
ping_ip=192.168.1.101
candidate_master=1
check_repl_delay=1
shutdown_script=/etc/masterha/app1/shutdown_script

在从节点上创建一个配置文件，指定MHA的管理代理器、MySQL实例的位置和故障转移的方式等信息。配置文件的格式与主节点相同。