如何设置链路冗余数据库

如何设置链路冗余数据库

链路冗余数据库的设置可以通过主从复制、读写分离、自动故障转移来实现。其中，自动故障转移能在主数据库发生故障时迅速切换到备用数据库，保证系统的高可用性与数据完整性。下面将详细介绍如何设置自动故障转移。

一、主从复制

1、什么是主从复制

主从复制是指在数据库系统中，主数据库（Master）将其变更操作（如插入、更新、删除等）通过二进制日志（Binary Log）记录下来，并将这些日志发送给从数据库（Slave），从数据库再根据这些日志在自己的数据库中执行相应的操作，从而保持与主数据库数据的一致性。

2、主从复制的优点

高可用性：主从复制为数据库提供了备份机制，一旦主数据库发生故障，可以迅速切换到从数据库，保证系统的高可用性。

读写分离：通过将读操作分配到从数据库，可以减轻主数据库的负担，提高系统的整体性能。

数据备份：从数据库可以作为主数据库的数据备份，提高数据的安全性。

3、设置主从复制的步骤

（1）配置主数据库

首先，需要在主数据库的配置文件（如MySQL的my.cnf）中启用二进制日志，并设置唯一的服务器ID：

[mysqld]
log-bin=mysql-bin
server-id=1

然后，重启数据库服务，使配置生效：

sudo service mysql restart

（2）配置从数据库

在从数据库的配置文件中，设置唯一的服务器ID，并指定要复制的主数据库：

[mysqld]
server-id=2
relay-log=relay-bin

重启从数据库服务：

sudo service mysql restart

（3）在从数据库中执行CHANGE MASTER命令

使用CHANGE MASTER TO命令，在从数据库中指定主数据库的连接信息和复制开始的位置：

CHANGE MASTER TO
MASTER_HOST='主数据库的IP地址',
MASTER_USER='复制用户',
MASTER_PASSWORD='复制用户的密码',
MASTER_LOG_FILE='mysql-bin.000001',
MASTER_LOG_POS=0;

（4）启动复制进程

在从数据库中，启动复制进程：

START SLAVE;

通过SHOW SLAVE STATUS命令，可以查看复制状态：

SHOW SLAVE STATUSG;

二、读写分离

1、什么是读写分离

读写分离是指将数据库的读操作和写操作分离开来，通常写操作由主数据库处理，读操作由从数据库处理。这样可以减轻主数据库的负担，提高系统的性能和并发处理能力。

2、读写分离的实现方式

应用层代码实现：在应用程序的代码中，根据操作类型（读或写）选择相应的数据库连接。

中间件实现：使用数据库中间件（如MyCat、MaxScale等）实现读写分离，中间件根据SQL语句的类型自动选择相应的数据库实例。

3、读写分离的配置

（1）应用层代码实现

在应用程序中，可以使用不同的数据库连接池分别处理读操作和写操作。例如，在Java中，可以使用Spring框架的多数据源配置实现读写分离：

@Configuration
public class DataSourceConfig {
    @Bean(name = "writeDataSource")
    @Primary
    @ConfigurationProperties(prefix = "spring.datasource.write")
    public DataSource writeDataSource() {
        return DataSourceBuilder.create().build();
    }
    @Bean(name = "readDataSource")
    @ConfigurationProperties(prefix = "spring.datasource.read")
    public DataSource readDataSource() {
        return DataSourceBuilder.create().build();
    }
    @Bean
    public DataSourceRouting dataSourceRouting(@Qualifier("writeDataSource") DataSource writeDataSource,
                                               @Qualifier("readDataSource") DataSource readDataSource) {
        DataSourceRouting dataSourceRouting = new DataSourceRouting();
        Map<Object, Object> targetDataSources = new HashMap<>();
        targetDataSources.put(DatabaseType.WRITE, writeDataSource);
        targetDataSources.put(DatabaseType.READ, readDataSource);
        dataSourceRouting.setTargetDataSources(targetDataSources);
        dataSourceRouting.setDefaultTargetDataSource(writeDataSource);
        return dataSourceRouting;
    }
}

（2）中间件实现

以MyCat为例，配置MyCat的server.xml文件，定义数据源和读写规则：

<dataHost name="localhost" maxCon="1000" minCon="10" balance="1" writeType="0">
    <heartbeat>select user()</heartbeat>
    <writeHost host="hostM1" url="主数据库的JDBC URL" user="用户名" password="密码"/>
    <readHost host="hostS1" url="从数据库的JDBC URL" user="用户名" password="密码"/>
</dataHost>

三、自动故障转移

1、什么是自动故障转移

自动故障转移（Failover）是指在主数据库发生故障时，系统能够自动切换到备用数据库，从而保证服务的连续性和数据的可用性。

2、自动故障转移的实现方式

数据库自带的高可用解决方案：例如，MySQL的MHA（Master High Availability）、Oracle的Data Guard等。

第三方高可用工具：例如，Keepalived、HAProxy等。

3、自动故障转移的配置

（1）使用MHA实现自动故障转移

MHA（Master High Availability）是MySQL的一种高可用解决方案，它能够在主数据库发生故障时，自动将某个从数据库提升为新的主数据库，并重新配置其他从数据库与新的主数据库同步。

安装MHA

首先，在所有数据库服务器上安装MHA管理节点和MHA节点：

# 在管理节点上安装MHA管理工具 sudo apt-get install mha4mysql-manager 在数据库服务器上安装MHA节点工具 sudo apt-get install mha4mysql-node

配置MHA

在MHA管理节点上，创建配置文件（app1.cnf），定义数据库服务器信息：

[server default]
manager_workdir=/var/log/mha/app1
manager_log=/var/log/mha/app1/manager.log
user=复制用户
password=复制用户的密码
ping_interval=1
[server1]
hostname=主数据库的IP地址
port=3306
[server2]
hostname=从数据库1的IP地址
port=3306
[server3]
hostname=从数据库2的IP地址
port=3306

启动MHA

在MHA管理节点上，启动MHA：

masterha_manager --conf=/etc/mha/app1.cnf

MHA将会监控数据库的健康状态，一旦主数据库发生故障，MHA将自动进行故障转移，将某个从数据库提升为新的主数据库。

（2）使用Keepalived和HAProxy实现自动故障转移

Keepalived和HAProxy可以结合使用，实现数据库的高可用性和负载均衡。

安装Keepalived和HAProxy

在所有数据库服务器上，安装Keepalived和HAProxy：

sudo apt-get install keepalived haproxy

配置Keepalived

在主数据库服务器上，配置Keepalived（keepalived.conf）：

vrrp_script chk_mysql {
    script "pidof mysqld"
    interval 2
    weight 2
}
vrrp_instance VI_1 {
    state MASTER
    interface eth0
    virtual_router_id 51
    priority 100
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass 1234
    }
    virtual_ipaddress {
        192.168.0.100
    }
    track_script {
        chk_mysql
    }
}

在从数据库服务器上，配置Keepalived：

vrrp_instance VI_1 {
    state BACKUP
    interface eth0
    virtual_router_id 51
    priority 90
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass 1234
    }
    virtual_ipaddress {
        192.168.0.100
    }
    track_script {
        chk_mysql
    }
}

配置HAProxy

在所有数据库服务器上，配置HAProxy（haproxy.cfg）：

global log /dev/log local0 log /dev/log local1 notice chroot /var/lib/haproxy stats socket /run/haproxy/admin.sock mode 660 level admin stats timeout 30s user haproxy group haproxy daemon defaults log global mode http option httplog option dontlognull timeout connect 5000 timeout client 50000 timeout server 50000 frontend mysql_frontend bind *:3306 default_backend mysql_backend backend mysql_backend balance roundrobin server mysql1 主数据库的IP地址:3306 check server mysql2 从数据库1的IP地址:3306 check server mysql3 从数据库2的IP地址:3306 check

启动Keepalived和HAProxy

在所有数据库服务器上，启动Keepalived和HAProxy：

sudo service keepalived start sudo service haproxy start

Keepalived将管理虚拟IP地址的漂移，HAProxy将实现数据库的负载均衡和高可用。

四、监控和维护

1、定期监控

为了确保链路冗余数据库的高可用性，需要定期监控数据库的运行状态。可以使用一些监控工具，如Prometheus、Grafana等，实时监控数据库的性能指标和健康状态。

2、定期备份

虽然链路冗余可以提高系统的可用性，但仍然需要定期备份数据库，以防止数据丢失。可以使用数据库自带的备份工具（如mysqldump、pg_dump等），或者使用第三方备份工具（如Percona XtraBackup等）进行备份。

3、故障排除

在设置链路冗余数据库的过程中，可能会遇到各种问题，如复制延迟、故障转移失败等。需要及时排除故障，确保系统的正常运行。可以通过查看日志、分析监控数据等方式，找出问题的根源，并采取相应的措施进行修复。

总之，通过主从复制、读写分离、自动故障转移等技术，可以实现链路冗余数据库的高可用性。在实际应用中，还需要根据具体的业务需求和系统架构，选择合适的方案，并进行合理的配置和维护。