詳解MySQL高可用方案：MySQL MHA架構、原理、應用場景等
概述
MySQL高可用，顧名思義就是當MySQL主機或服務發生任何故障時能夠立馬有其他主機頂替其工作，并且最低要求是要保證數據一致性。因此，對于一個MySQL高可用系統需要達到的目標有以下幾點：
- 數據一致性保證--這個是最基本的同時也是前提，如果主備的數據不一致，那么切換就無法進行，當然這里的一致性也是一個相對的，但是要做到最終一致性。
- 故障快速切換--當master故障時這里可以是機器故障或者是實例故障，要確保業務能在最短時間切換到備用節點，使得業務受影響時間最短。
- 簡化日常維護--通過高可用平臺來自動完成高可用的部署、維護、監控等任務，能夠最大程度的解放DBA手動操作，提高日常運維效率。
- 統一管理--當復制集很多的情況下，能夠統一管理高可用實例信息、監控信息、切換信息等。
- 高可用的部署--要對現有的數據庫架構無影響，如果因為部署高可用，需要更改或者調整數據庫架構則會導致成本增加。
MySQL MHA
MHA是一位日本MySQL大牛用Perl寫一套MySQL故障切換方案，來保證數據庫系統的高可用，在宕機的事件內(通常10-30秒)，完成故障轉意，部署MHA，可避免主從一致性問題，節約購買新服務器的費用，不影響服務器性能，易安裝，不改變現有部署架構。
MHA(Master HA)為MySQL主從復制架構提供了automating master failover 功能。MHA在監控到master節點故障時，會提升其中擁有最新數據的slave節點成為新的master節點，在此期間，MHA會通過與其它從節點獲取額外信息來避免一致性方面的問題。MHA還提供了master節點的在線切換功能，即按需切換master/slave節點。
相較于其它HA軟件，MHA的目的在于維持MySQL Replication中Master庫的高可用性，其最大特點是可以修復多個Slave之間的差異日志，最終使所有Slave保持數據一致，然后從中選擇一個充當新的Master，并將其它Slave指向它。
應用場景
一主多從的環境下，MySQL的主從復制是異步或是半同步。
Master發生故障的時候，有可能一部分(或者全部)的Slave未能獲取到最新的binlog，造成Slave之間的binlog轉發發生偏差。
如下圖所示，Master宕機之后，id=102的binlog未能被發送到任何一個Slave上，id=101的binlog只有save2上有，slave3上未能收到id=100和id=101的binlog
如果想要正確恢復：
- Master必須發出的ID=102的binlog
- 還要消除各個Slave之間的差異性
而MHA可以全自動的處理以上這些問題。
MHA架構
MHA架構如下：
可實現master工作狀態的監控以及宕機時的故障轉移
MHA原理
MHA原理如下圖：
- 1、等待SQL線程執行完畢
- 2、解析最新的Slave上的中繼日志(relay log)的日志頭(log Header)，為其他各個服務器確定出差異位置
- 3、將i1-->i2-->X 全部組成一個二進制日志
MHA的主要特性
- 從master的監控到故障轉移全部都能自動完成，故障轉移也可手動執行
- 可在秒級單位內實現故障轉移
- 可將任意Slave提升至master
- 具備在多個點上調用外部腳本(擴展)的技能，可以用在電源OFF或者IP地址的故障轉移上。
- 安裝和卸載不用停止當前的mysql進程
- MHA 自身不會增加服務器負擔，不會降低性能，不用追加服務器
- 不依賴Storage Engine
- 不依賴二進制文件的格式(不論是statement模式還是Row模式)
MHA組件
1、 Manager工具:
– masterha_check_ssh : 檢查MHA的SSH配置。
– masterha_check_repl : 檢查MySQL復制。
– masterha_manager : 啟動MHA。
– masterha_check_status : 檢測當前MHA運行狀態。
– masterha_master_monitor : 監測master是否宕機。
– masterha_master_switch : 控制故障轉移(自動或手動)。
– masterha_conf_host : 添加或刪除配置的server信息。
2、 Node工具(這些工具通常由MHAManager的腳本觸發,無需人手操作)。
– save_binary_logs : 保存和復制master的二進制日志。
– apply_diff_relay_logs : 識別差異的中繼日志事件并應用于其它slave。
– filter_mysqlbinlog : 去除不必要的ROLLBACK事件(MHA已不再使用這個工具)。
– purge_relay_logs : 清除中繼日志(不會阻塞SQL線程)。
3、自定義擴展：
-secondary_check_script：通過多條網絡路由檢測master的可用性;
-master_ip_failover_script：更新application使用的masterip; (需要修改)
-shutdown_script：強制關閉master節點;
-report_script：發送報告;
-init_conf_load_script：加載初始配置參數;
-master_ip_online_change：更新master節點ip地址;(需要修改)
總結
目前MySQL高可用方案可以一定程度上實現數據庫的高可用，比如MMM，heartbeat+drbd，NDB Cluster等。還有MariaDB的Galera Cluster，以及MySQL 5.7.17 Group Replication等。這些高可用軟件各有優劣。在進行高可用方案選擇時，主要是看業務對數據一致性方面的要求。不過出于對數據庫的高可用和高可靠的要求，個人比較推薦使用MHA架構。
