淺談秒級故障切換！用MHA輕松實現MySQL高可用（一）

MHA簡介

MHA是由日本人youshimaton（原就職于DeNA，現就職于FaceBook）開發的比較成熟的MySQL高可用方案。MHA能夠在30秒內實現故障切換，并能在故障切換中，最大可能的保證數據一致性。目前淘寶也正在開發相似產品TMHA，目前已支持一主一從。

MHA架構

MHA由MHA Manager和MHA Node組成。如下圖：

MHA Manager

運行一些工具，比如masterha_manager工具實現自動監控MySQL Master和實現master故障切換，其它工具實現手動實現master故障切換、在線mater轉移、連接檢查等等。一個Manager可以管理多個master-slave集群。

MHA Node

部署在所有運行MySQL的服務器上，無論是master還是slave。主要作用有三個。

Ⅰ、保存二進制日志

如果能夠訪問故障master，會拷貝master的二進制日志

II、應用差異中繼日志

從擁有最新數據的slave上生成差異中繼日志，然后應用差異日志。

III、清除中繼日志

在不停止SQL線程的情況下刪除中繼日志

MHA工作原理

當master出現故障時，通過對比slave之間I/O線程讀取masterbinlog的位置，選取最接近的slave做為latestslave。其它slave通過與latest slave對比生成差異中繼日志。在latest slave上應用從master保存的binlog，同時將latest slave提升為master。最后在其它slave上應用相應的差異中繼日志并開始從新的master開始復制。

在MHA實現Master故障切換過程中，MHA Node會試圖訪問故障的master（通過SSH），如果可以訪問（不是硬件故障，比如InnoDB數據文件損壞等），會保存二進制文件，以最大程度保證數據不丟失。MHA和半同步復制一起使用會大大降低數據丟失的危險。

當前高可用方案

• Heartbeat+DRBD

開銷：需要額外添加處于被動狀態的master server（并不處理應用流量）

性能：為了實現DRBD復制環境的高可用，innodb-flush-log-at-trx-commit和sync-binlog必須設置為1，這樣會導致寫性能下降。

一致性：在master上必要的binlog時間可能會丟失，這樣slave就無法進行復制，導致產生數據一致性問題。

• MySQL Cluster

MySQL Cluster真正實現了高可用，但是使用的是NDB存儲引擎，并且SQL節點有單點故障問題。

• 半同步復制(5.5+)

半同步復制大大減少了“binlog events只存在故障master上”的問題。

在提交時，保證至少一個slave（并不是所有的）接收到binlog，因此一些slave可能沒有接收到binlog。

• 全局事務ID

在二進制文件中添加全局事務ID（global transaction id）需要更改binlog格式，在5.1/5.5版本中不支持。

在應用方面有很多方法可以直線全局事務ID，但是仍避免不了復雜度、性能、數據丟失或者一致性的問題。

• PXC

PXC實現了服務高可用，數據同步時是并發復制。但是僅支持InnoDB引擎，所有的表都要有主鍵。鎖沖突、死鎖問題相對較多等等問題。

MHA的優勢

1、故障切換快

在主從復制集群中，只要從庫在復制上沒有延遲，MHA通常可以在數秒內實現故障切換。9-10秒內檢查到master故障，可以選擇在7-10秒關閉master以避免出現裂腦，幾秒鐘內，將差異中繼日志（relay log）應用到新的master上，因此總的宕機時間通常為10-30秒。恢復新的master后，MHA并行的恢復其余的slave。即使在有數萬臺slave，也不會影響master的恢復時間。

DeNA在超過150個MySQL（主要5.0/5.1版本）主從環境下使用了MHA。當mater故障后，MHA在4秒內就完成了故障切換。在傳統的主動/被動集群解決方案中，4秒內完成故障切換是不可能的。

2、master故障不會導致數據不一致

當目前的master出現故障是，MHA自動識別slave之間中繼日志（relay log）的不同，并應用到所有的slave中。這樣所有的salve能夠保持同步，只要所有的slave處于存活狀態。和Semi-Synchronous Replication一起使用，（幾乎）可以保證沒有數據丟失。

3、無需修改當前的MySQL設置

MHA的設計的重要原則之一就是盡可能地簡單易用。MHA工作在傳統的MySQL版本5.0和之后版本的主從復制環境中。和其它高可用解決方法比，MHA并不需要改變MySQL的部署環境。MHA適用于異步和半同步的主從復制。

啟動/停止/升級/降級/安裝/卸載MHA不需要改變（包擴啟動/停止）MySQL復制。當需要升級MHA到新的版本，不需要停止MySQL，僅僅替換到新版本的MHA，然后重啟MHA　Manager就好了。

MHA運行在MySQL 5.0開始的原生版本上。一些其它的MySQL高可用解決方案需要特定的版本（比如MySQL集群、帶全局事務ID的MySQL等等），但并不僅僅為了master的高可用才遷移應用的。在大多數情況下，已經部署了比較舊MySQL應用，并且不想僅僅為了實現Master的高可用，花太多的時間遷移到不同的存儲引擎或更新的前沿發行版。MHA工作的包括5.0/5.1/5.5的原生版本的MySQL上，所以并不需要遷移。

4、無需增加大量的服務器

MHA由MHA Manager和MHA Node組成。MHA Node運行在需要故障切換/恢復的MySQL服務器上，因此并不需要額外增加服務器。MHA Manager運行在特定的服務器上，因此需要增加一臺（實現高可用需要2臺），但是MHA Manager可以監控大量（甚至上百臺）單獨的master，因此，并不需要增加大量的服務器。即使在一臺slave上運行MHA Manager也是可以的。綜上，實現MHA并沒用額外增加大量的服務。

5、無性能下降

MHA適用與異步或半同步的MySQL復制。監控master時，MHA僅僅是每隔幾秒（默認是3秒）發送一個ping包，并不發送重查詢。可以得到像原生MySQL復制一樣快的性能。

6、適用于任何存儲引擎

MHA可以運行在只要MySQL復制運行的存儲引擎上，并不僅限制于InnoDB，即使在不易遷移的傳統的MyISAM引擎環境，一樣可以使用MHA。