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Docker环境下的前后端分离项目部署与运维（六）搭建MySQL集群

2019-05-13 02:07 1646 查看

单节点数据库的弊病

  • 大型互联网程序用户群体庞大,所以架构必须要特殊设计
  • 单节点的数据库无法满足性能上的要求
  • 单节点的数据库没有冗余设计,无法满足高可用

单节点MySQL的性能瓶领颈

2016年春节微信红包巨大业务量,数据库承受巨大负载

[root@localhost ~]# docker pull percona/percona-xtradb-cluster
Using default tag: latest
Trying to pull repository docker.io/percona/percona-xtradb-cluster ...
latest: Pulling from docker.io/percona/percona-xtradb-cluster
ff144d3c0ab1: Pull complete
eafdff1524b5: Pull complete
c281665399a2: Pull complete
c27d896755b2: Pull complete
c43c51f1cccf: Pull complete
6eb96f41c54d: Pull complete
4966940ec632: Pull complete
2bafadcea292: Pull complete
3c2c0e21b695: Pull complete
52a8c2e9228e: Pull complete
f3f28eb1ce04: Pull complete
d301ece75f56: Pull complete
3d24904bec3c: Pull complete
1053c2982c37: Pull complete
Digest: sha256:17c64dacbb9b62bd0904b4ff80dd5973b2d2d931ede2474170cbd642601383bd
Status: Downloaded newer image for docker.io/percona/percona-xtradb-cluster:latest
[root@localhost ~]# docker images
REPOSITORY                                 TAG                 IMAGE ID            CREATED             SIZE
docker.io/percona/percona-xtradb-cluster   latest              70b3670450ef        2 months ago        408 MB
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  • 重命名镜像：（名称太长，重命名一下）
    docker tag percona/percona-xtradb-cluster:latest pxc
    然后原来的镜像就可以删除掉了

    [root@localhost ~]# docker images
REPOSITORY                                 TAG                 IMAGE ID            CREATED             SIZE
docker.io/percona/percona-xtradb-cluster   latest              70b3670450ef        2 months ago        408 MB
pxc                                        latest              70b3670450ef        2 months ago        408 MB
docker.io/java                             latest              d23bdf5b1b1b        2 years ago         643 MB
[root@localhost ~]# docker rmi docker.io/percona/percona-xtradb-cluster
Untagged: docker.io/percona/percona-xtradb-cluster:latest
Untagged: docker.io/percona/percona-xtradb-cluster@sha256:17c64dacbb9b62bd0904b4ff80dd5973b2d2d931ede2474170cbd642601383bd
[root@localhost ~]# docker images
REPOSITORY          TAG                 IMAGE ID            CREATED             SIZE
pxc                 latest              70b3670450ef        2 months ago        408 MB
docker.io/java      latest              d23bdf5b1b1b        2 years ago         643 MB
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  • 出于安全考虑，给PXC集群创建Docker内部网络
     
    # 创建网段
docker network create --subnet=172.18.0.0/24 net1
# 查看网段
docker network inspect net1
# 删除网段
# docker network rm net1
  • 创建Docker卷：
    使用Docker时，业务数据应保存在宿主机中，采用目录映射，这样可以使数据与容器独立。但是容器中的PXC无法直接使用映射目录，解决办法是采用Docker卷来映射
    # 创建名称为v1的数据卷，--name可以省略
docker volume create --name v1

    查看数据卷

    docker inspect v1

    结果：

    [root@localhost ~]# docker inspect v1
[
{
"Driver": "local",
"Labels": {},
"Mountpoint": "/var/lib/docker/volumes/v1/_data",#这里是在宿主机的保存位置
"Name": "v1",
"Options": {},
"Scope": "local"
}
]

    删除数据卷

    docker volume rm v1

    创建5个数据卷

    # 创建5个数据卷
docker volume create --name v1
docker volume create --name v2
docker volume create --name v3
docker volume create --name v4
docker volume create --name v5
  • 创建5个PXC容器：
    # 创建5个PXC容器构成集群
# 第一个节点
docker run -d -p 3306:3306 -e MYSQL_ROOT_PASSWORD=abc123456 -e CLUSTER_NAME=PXC -e XTRABACKUP_PASSWORD=abc123456 -v v1:/var/lib/mysql --name=node1 --network=net1 --ip 172.18.0.2 pxc
# 在第一个节点启动后要等待一段时间，等候mysql启动完成。

# 第二个节点
docker run -d -p 3307:3306 -e MYSQL_ROOT_PASSWORD=abc123456 -e CLUSTER_NAME=PXC -e XTRABACKUP_PASSWORD=abc123456 -e CLUSTER_JOIN=node1 -v v2:/var/lib/mysql --name=node2 --net=net1 --ip 172.18.0.3 pxc
# 第三个节点
docker run -d -p 3308:3306 -e MYSQL_ROOT_PASSWORD=abc123456 -e CLUSTER_NAME=PXC -e XTRABACKUP_PASSWORD=abc123456 -e CLUSTER_JOIN=node1 -v v3:/var/lib/mysql --name=node3 --net=net1 --ip 172.18.0.4 pxc
# 第四个节点
docker run -d -p 3309:3306 -e MYSQL_ROOT_PASSWORD=abc123456 -e CLUSTER_NAME=PXC -e XTRABACKUP_PASSWORD=abc123456 -e CLUSTER_JOIN=node1 -v v4:/var/lib/mysql --name=node4 --net=net1 --ip 172.18.0.5 pxc
# 第五个节点
docker run -d -p 3310:3306 -e MYSQL_ROOT_PASSWORD=abc123456 -e CLUSTER_NAME=PXC -e XTRABACKUP_PASSWORD=abc123456 -e CLUSTER_JOIN=node1 -v v5:/var/lib/mysql --name=node5 --net=net1 --ip 172.18.0.6 pxc

    查看：

    [root@localhost ~]# docker ps
CONTAINER ID        IMAGE               COMMAND             CREATED              STATUS              PORTS                                   NAMES
f4708ce32209        pxc                 "/entrypoint.sh "   About a minute ago   Up About a minute   4567-4568/tcp, 0.0.0.0:3309->3306/tcp   node4
bf612f9586bc        pxc                 "/entrypoint.sh "   17 minutes ago       Up 17 minutes       4567-4568/tcp, 0.0.0.0:3310->3306/tcp   node5
9fdde5e6becd        pxc                 "/entrypoint.sh "   17 minutes ago       Up 17 minutes       4567-4568/tcp, 0.0.0.0:3308->3306/tcp   node3
edd5794175b6        pxc                 "/entrypoint.sh "   18 minutes ago       Up 18 minutes       4567-4568/tcp, 0.0.0.0:3307->3306/tcp   node2
33d842de7f42        pxc                 "/entrypoint.sh "   21 minutes ago       Up 21 minutes       0.0.0.0:3306->3306/tcp, 4567-4568/tcp   node1

    • 数据库负载均衡的必要性

    虽然搭建了集群,但是不使用数据库负载均衡,单节点处理所有请求，负载高，性能差

    [root@localhost ~]# docker images
REPOSITORY          TAG                 IMAGE ID            CREATED             SIZE
docker.io/haproxy   latest              11fa4d7ff427        11 days ago         72.2 MB
    View Code
  • 创建Haproxy配置文件。供Haproxy容器使用（docker中未生成配置文件，我们需要在宿主机中自己创建配置文件）
    配置文件详情参考：https://www.cnblogs.com/wyt007/p/10829184.html

    # 启动容器时使用目录映射技术使容器读取该配置文件
touch /home/soft/haproxy/haproxy.cfg

    haproxy.cfg

    # haproxy.cfg
global
#工作目录
chroot /usr/local/etc/haproxy
#日志文件，使用rsyslog服务中local5日志设备（/var/log/local5），等级info
log 127.0.0.1 local5 info
#守护进程运行
daemon

defaults
log    global
mode    http
#日志格式
option    httplog
#日志中不记录负载均衡的心跳检测记录
option    dontlognull
#连接超时（毫秒）
timeout connect 5000
#客户端超时（毫秒）
timeout client  50000
#服务器超时（毫秒）
timeout server  50000

#监控界面
listen  admin_stats
#监控界面的访问的IP和端口
bind  0.0.0.0:8888
#访问协议
mode        http
#URI相对地址
stats uri   /dbs
#统计报告格式
stats realm     Global\ statistics
#登陆帐户信息
stats auth  admin:abc123456
#数据库负载均衡
listen  proxy-mysql
#访问的IP和端口
bind  0.0.0.0:3306
#网络协议
mode  tcp
#负载均衡算法（轮询算法）
#轮询算法：roundrobin
#权重算法：static-rr
#最少连接算法：leastconn
#请求源IP算法：source
balance  roundrobin
#日志格式
option  tcplog
#在MySQL中创建一个没有权限的haproxy用户，密码为空。Haproxy使用这个账户对MySQL数据库心跳检测
option  mysql-check user haproxy
server  MySQL_1 172.18.0.2:3306 check weight 1 maxconn 2000
server  MySQL_2 172.18.0.3:3306 check weight 1 maxconn 2000
server  MySQL_3 172.18.0.4:3306 check weight 1 maxconn 2000
server  MySQL_4 172.18.0.5:3306 check weight 1 maxconn 2000
server  MySQL_5 172.18.0.6:3306 check weight 1 maxconn 2000
#使用keepalive检测死链
option  tcpka

     

  • 在数据库集群中创建空密码、无权限用户haproxy，来供Haproxy对MySQL数据库进行心跳检测
    create user 'haproxy'@'%' identified by '';
  • 创建Haproxy容器(name=h1的原因是为了高可用)
    # 这里要加 --privileged
docker run -it -d -p 4001:8888 -p 4002:3306 -v /home/soft/haproxy:/usr/local/etc/haproxy --name h1 --net=net1 --ip 172.18.0.7 --privileged haproxy
  • 进入容器
    docker exec -it h1 bash
  • 在容器bash中启动Haproxy
    haproxy -f /usr/local/etc/haproxy/haproxy.cfg
  • 接下来便可以在浏览器中打开Haproxy监控界面，端口4001，在配置文件中定义有用户名admin，密码abc123456。
    我这边访问的是http://192.168.63.144:4001/dbs，并且要使用用户名密码进行登录（小插曲，使用的是Basic登录，我的Chrome不知为何被屏蔽了，我最后用的火狐）

    这时候我们手动挂掉一个Docker节点，看一下变化（我们会发现已经显示挂掉了）

  • Haproxy不存储数据，只转发数据。可以在数据库中建立Haproxy的连接，端口4002，用户名和密码为数据库集群的用户名和密码

    • 为什么要采用双机热备

    　　单节点Haproxy不具备高可用,必须要有冗余设计

    　　双机就是两个请求处理程序，比如两个haproxy，当一个挂掉的时候，另外 一个可以顶上。热备我理解就是keepalive。在haproxy 容器中安装keepalive。

    虚拟IP地址

    　　linux系统可以在一个网卡中定义多个IP地址，把这些地址分配给多个应用程序，这些地址就是虚拟IP，Haproxy的双机热备方案最关键的技术就是虚拟IP。

    　　关键就是虚拟ip，定义一个虚拟ip，然后比如两个haproxy分别安装keepalive镜像，因为haproxy是ubuntu系统的，所以安装用apt-get，keepalive是作用是抢占虚拟ip，抢到的就是主服务器，没有抢到的就是备用服务器，然后两个keepalive进行心跳检测（就是创建一个用户到对方那里试探，看是否还活着，mysql的集群之间也是心跳检测），如果 挂掉抢占ip。所以在启动keepalive 之前首先要编辑好他的配置文件，怎么抢占，权重是什么，虚拟ip是什么，创建的用户交什么。配置完启动完以后可以ping一下看是否正确，然后将虚拟ip映射到局域网的ip

    利用Keepalived实现双机热备

    • 定义虚拟IP
    • 在Docker中启动两个Haproxy容器，每个容器中还需要安装Keepalived程序（以下简称KA）
    • 两个KA会争抢虚拟IP，一个抢到后，另一个没抢到就会等待，抢到的作为主服务器，没抢到的作为备用服务器
    • 两个KA之间会进行心跳检测，如果备用服务器没有受到主服务器的心跳响应，说明主服务器发生故障，那么备用服务器就可以争抢虚拟IP，继续工作
    • 我们向虚拟IP发送数据库请求，一个Haproxy挂掉，可以有另一个接替工作

    Нaproxy双机热备方案

    • Docker中创建两个Haproxy，并通过Keepalived抢占Docker内地虚拟IP
    • Docker内的虚拟IP不能被外网，所以需要借助宿主机Keepalived映射成外网可以访问地虚拟IP

    安装Keepalived

    1. 进入Haproxy容器，安装Keepalived：
      $ docker exec -it h1 bash
apt-get update
apt-get install keepalived
    2. Keepalived配置文件(Keepalived.conf)：
      Keepalived的配置文件是/etc/keepalived/keepalived.conf
      # vim /etc/keepalived/keepalived.conf
vrrp_instance  VI_1 {
state  MASTER  # Keepalived的身份（MASTER主服务要抢占IP，BACKUP备服务器不会抢占IP）。
interface  eth0    # docker网卡设备，虚拟IP所在
virtual_router_id  51  # 虚拟路由标识，MASTER和BACKUP的虚拟路由标识必须一致。从0～255
priority  100  # MASTER权重要高于BACKUP数字越大优先级越高
advert_int  1  # MASTER和BACKUP节点同步检查的时间间隔，单位为秒，主备之间必须一致
authentication {  # 主从服务器验证方式。主备必须使用相同的密码才能正常通信
auth_type  PASS
auth_pass  123456
}
virtual_ipaddress {  # 虚拟IP。可以设置多个虚拟IP地址，每行一个
172.18.0.201
}
}
    3. 启动Keepalived
      service keepalived start
      启动成功后，通过 ip a 可以查看网卡中虚拟IP是否成功，另外可以在宿主机中ping成功虚拟IP  172.18.0.201 
    4. 可以按照以上步骤，再另外创建一个Haproxy容器，注意映射的宿主机端口不能重复，Haproxy配置一样。然后在容器中安装Keepalived，配置也基本一样（可以修改优先权重）。这样便基本实现了Haproxy双机热备方案
      命令如下：

      创建Haproxy容器(name=h2的原因是为了高可用)

      # 这里要加 --privileged
docker run -it -d -p 4003:8888 -p 4004:3306 -v /home/soft/haproxy:/usr/local/etc/haproxy --name h2 --net=net1 --ip 172.18.0.8 --privileged haproxy

      进入容器

      docker exec -it h2 bash

      在容器bash中启动Haproxy

      haproxy -f /usr/local/etc/haproxy/haproxy.cfg

      接下来便可以在浏览器中打开Haproxy监控界面，端口4003，在配置文件中定义有用户名admin，密码abc123456。
      我这边访问的是http://192.168.63.144:4003/dbs，并且要使用用户名密码进行登录（小插曲，使用的是Basic登录，我的Chrome不知为何被屏蔽了，我最后用的火狐）

      安装Keepalived：
      apt-get update
apt-get install keepalived

      Keepalived配置文件(Keepalived.conf)：
      Keepalived的配置文件是/etc/keepalived/keepalived.conf

      # vim /etc/keepalived/keepalived.conf
vrrp_instance  VI_1 {
state  MASTER  # Keepalived的身份（MASTER主服务要抢占IP，BACKUP备服务器不会抢占IP）。
interface  eth0    # docker网卡设备，虚拟IP所在
virtual_router_id  51  # 虚拟路由标识，MASTER和BACKUP的虚拟路由标识必须一致。从0～255
priority  100  # MASTER权重要高于BACKUP数字越大优先级越高
advert_int  1  # MASTER和BACKUP节点同步检查的时间间隔，单位为秒，主备之间必须一致
authentication {  # 主从服务器验证方式。主备必须使用相同的密码才能正常通信
auth_type  PASS
auth_pass  123456
}
virtual_ipaddress {  # 虚拟IP。可以设置多个虚拟IP地址，每行一个
172.18.0.201
}
}

      启动Keepalived

      service keepalived start

      启动成功后，通过 ip a 可以查看网卡中虚拟IP是否成功，另外可以在宿主机中ping成功虚拟IP 172.18.0.201 

    实现外网访问虚拟IP

    查看当前局域网IP分配情况：

    yum install nmap -y
nmap -sP 192.168.1.0/24
    1. 在宿主机中安装Keepalived
      yum install keepalived
    2. 宿主机Keepalived配置如下(/etc/keepalived/keepalived.conf)：
      vrrp_instance VI_1 {
state MASTER
#这里是宿主机的网卡，可以通过ip a查看当前自己电脑上用的网卡名是哪个
interface ens33
virtual_router_id 100
priority 100
advert_int 1
authentication {
auth_type PASS
auth_pass 1111
}
virtual_ipaddress {
#这里是指定的一个宿主机上的虚拟ip，一定要和宿主机网卡在同一个网段，
#我的宿主机网卡ip是192.168.63.144，所以指定虚拟ip是160
192.168.63.160
}
}

#接受监听数据来源的端口，网页入口使用
virtual_server 192.168.63.160 8888 {
delay_loop 3
lb_algo rr
lb_kind NAT
persistence_timeout 50
protocol TCP
#把接受到的数据转发给docker服务的网段及端口，由于是发给docker服务，所以和docker服务数据要一致
real_server 172.18.0.201 8888 {
weight 1
}
}

#接受数据库数据端口，宿主机数据库端口是3306，所以这里也要和宿主机数据接受端口一致
virtual_server 192.168.63.160 3306 {
delay_loop 3
lb_algo rr
lb_kind NAT
persistence_timeout 50
protocol TCP
#同理转发数据库给服务的端口和ip要求和docker服务中的数据一致
real_server 172.18.0.201 3306 {
weight 1
}
}
    3. 启动Keepalived服务
      service keepalived start
#service keepalived status
#service keepalived stop
      之后其他电脑便可以通过虚拟IP 192.168.63.160 的8888和3306端口来访问宿主机Docker中的 172.18.0.201 的相应端口。

    暂停PXC集群的办法

    vi /etc/sysctl.conf
#文件中添加net.ipv4.ip_forward=1这个配置
systemctl restart network

    然后把虚拟机挂起

    热备份数据

    冷备份

    • 冷备份是关闭数据库时候的备份方式，通常做法是拷贝数据文件
    • 是简单安全的一种备份方式，不能在数据库运行时备份。
    • 大型网站无法做到关闭业务备份数据,所以冷备份不是最佳选择

    热备份

    热备份是在系统运行状态下备份数据
    MySQL常见的热备份有LVM和XtraBackup两种方案

    • LVM：linux的分区备份命令，可以备份任何数据库；但是会对数据库加锁，只能读取；而且命令复杂
    • XtraBackup：不需要锁表，而且免费

    XtraBackup

    XtraBackup是一款基于InnoDB的在线热备工具,具有开源免费,支持在线热备,占用磁盘空间小,能够非常快速地备份与恢复mysql数据库

    • 备份过程中不锁表，快速可靠
    • 备份过程中不会打断正在执行地事务
    • 备份数据经过压缩，占用磁盘空间小

    全量备份和增量备份

    • 全量备份：备份全部数据。备份过程时间长，占用空间大。第一次备份要使用全量备份
    • 增量备份： 只备份变化的那部分数据。备份的时间短，占用空间小。第二次以后使用增量备份

    PXC全量备份

    1. 备份要在某个PXC节点的容器内进行，但应该把备份数据保存到宿主机内。所以采用目录映射技术。先新建Docker卷：
      docker volume create backup

    2. 挑选一个PXC节点node1，将其容器停止并删除，然后重新创建一个增加了backup目录映射的node1容器

      docker stop node1
docker rm node1    # 数据库数据保存在Docker卷v1中，不会丢失
# 参数改变：
# 1. -e CLUSTER_JOIN=node2;原来其他节点是通过node1加入集群的，现在node1重新创建，需要选择一个其他节点加入集群
# 2. -v backup:/data;将Docker卷backup映射到容器的/data目录
docker run -d -u root -p 3306:3306 -e MYSQL_ROOT_PASSWORD=abc123456 -e CLUSTER_NAME=PXC -e XTRABACKUP_PASSWORD=abc123456 -e CLUSTER_JOIN=node2 -v v1:/var/lib/mysql -v backup:/data --network=net1 --ip 172.18.0.2 --name=node1 pxc

    3. 在node1容器中安装 

      percona-xtrabackup-24

      docker exec -it node1 bash
apt-get update
apt-get install percona-xtrabackup-24

      之后便可以执行如下命令进行全量备份，备份后的数据会保存在 

      /data/backup/full
       目录下：

      mkdir /data/backup
mkdir /data/backup/full
#不建议，已过时 innobackupex --backup -u root -p abc123456 --target-dir=/data/backup/full
xtrabackup --backup -uroot -pabc123456 --target-dir=/data/backup/full

      官方文档已经不推荐使用 

      innobackupex
      ，而推荐使用 
      xtrabackup
       命令

    PXC全量还原

    数据库可以热备份，但是不能热还原，否则会造成业务数据和还原数据的冲突。

    对于PXC集群为了避免还原过程中各节点数据同步冲突的问题，我们要先解散原来的集群，删除节点。然后新建节点空白数据库，执行还原，最后再建立起其他集群节点。

    还原前还要将热备份保存的未提交的事务回滚，还原之后重启MySQL

    1. 停止并删除PXC集群所有节点
      docker stop node1 node2 node3 node4 node5
docker rm node1 node2 node3 node4 node5
docker volume rm v1 v2 v3 v4 v5

    2. 按照之前的步骤重新创建node1容器，并进入容器，执行冷还原

      # 创建卷
docker volume create v1
# 创建容器
docker run -d -p 3306:3306 -e MYSQL_ROOT_PASSWORD=abc123456 -e CLUSTER_NAME=PXC -e XTRABACKUP_PASSWORD=abc123456 -v v1:/var/lib/mysql -v backup:/data --name=node1 --network=net1 --ip 172.18.0.2 pxc
# 以root身份进入容器
docker exec -it -uroot node1 bash
# 删除数据
rm -rf /var/lib/mysql/*
# 准备阶段
xtrabackup --prepare --target-dir=/data/backup/full/
# 执行冷还原
xtrabackup --copy-back --target-dir=/data/backup/full/
# 更改还原后的数据库文件属主
chown -R mysql:mysql /var/lib/mysql
# 退出容器后，重启容器
docker stop node1
docker start node1

       

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