Mysql中Keepalived+双主架构的详细讲解

在 MySQL 的高可用性架构中，结合 Keepalived 和 双主架构（Master-Master Replication） 是一种常见的设计方法，以提高系统的可用性和负载均衡能力。以下将详细讲解这一架构的概念、工作原理、设置步骤、使用场景及其优势与局限性。

1. 概述

1.1 双主架构

双主架构是指在一个 MySQL 集群中存在两个主服务器，两台服务器之间实现双向的主从复制。每台服务器既可以接收写请求，也能够将数据同步给另一台主服务器。这种模式的优点是可以实现负载均衡并提高系统的容错能力。

1.2 Keepalived

Keepalived 是一种基于 VRRP（Virtual Router Redundancy Protocol，虚拟路由冗余协议）的高可用性解决方案。它可以监控和管理网络服务的可用性，并在主服务器发生故障时自动切换流量到备用服务器。在 MySQL 环境中，Keepalived 可以配置虚拟 IP 地址（VIP），确保数据库服务在多台主服务器之间无缝切换。

2. 架构图示

双主架构结合 Keepalived 的示意图：

+-----------------------+  
                 |       Keepalived      |  
                 +-----------+-----------+  
                             |  
                             |     Virtual IP (VIP)  
                             |  
                   +---------+---------+  
                   |                   |  
                   |                   |  
               +---+---+           +---+---+  
               | Master 1|         | Master 2|  
               +---------+           +---------+  
                   |  ^                   |  ^  
                   |  |                   |  |  
                   |  +-------------------+  |  
                   |                      |  
              +----+-------+      +-----+-------+  
              |   Slave 1  |      |   Slave 2   |  
              +------------+      +-------------+

3. 工作原理

数据同步：在双主架构中，Master 1 和 Master 2 之间通过双向复制进行数据同步。它们各自接收写请求并将数据同步给对方。
VIP 管理：Keepalived 管理一个虚拟 IP（VIP），该 IP 可以在主服务器发生故障时自动切换到备用服务器。这意味着客户端始终使用同一个 IP 地址来访问数据库服务。
故障转移：当 Master 1 发生故障时，Keepalived 会通过 VRRP 协议检测到故障，并将 VIP 迁移到 Master 2。这时，所有的数据库请求将通过 Master 2 继续服务。
健康检查：Keepalived 定期检查数据库节点的健康状况，确保系统的可用性和一致性。

4. 设置步骤

以下是在 Linux 环境中配置 Keepalived 和双主架构的详细步骤：

4.1 环境准备

确保你有两个安装了 MySQL 的服务器（例如，Master 1 和 Master 2），以及安装了 Keepalived 的环境。

4.2 安装 Keepalived

在每个主服务器上安装 Keepalived：

sudo apt-get update  
sudo apt-get install keepalived

4.3 配置双主复制

4.3.1 配置 MySQL

在 Master 1 和 Master 2 中进行以下配置：

在 master1.cnf 和 master2.cnf 中设置：

# Master 1 Configuration  
[mysqld]  
server-id = 1  
log-bin = mysql-bin  
binlog-do-db = your_database  # 需要同步的数据库  
auto-increment-increment = 2  
auto-increment-offset = 1

# Master 2 Configuration  
[mysqld]  
server-id = 2  
log-bin = mysql-bin  
binlog-do-db = your_database  # 需要同步的数据库  
auto-increment-increment = 2  
auto-increment-offset = 2

重启 MySQL 服务：

sudo systemctl restart mysql

创建复制用户：

在 Master 1 上执行：

CREATE USER 'replication_user'@'%' IDENTIFIED BY 'password';  
GRANT REPLICATION SLAVE ON *.* TO 'replication_user'@'%';  
FLUSH PRIVILEGES;

在 Master 2 上执行相同的操作，确保复制用户相同。

4.3.2 配置复制

在 Master 1 和 Master 2 中执行以下步骤：

获取 Master 1 的状态（在 Master 1 上执行）：

FLUSH TABLES WITH READ LOCK;  
SHOW MASTER STATUS;

记下 File 和 Position 的值。

在 Master 2 上执行配置：

CHANGE MASTER TO  
    MASTER_HOST='master1_ip',  
    MASTER_USER='replication_user',  
    MASTER_PASSWORD='password',  
    MASTER_LOG_FILE='mysql-bin.xxxxxx',  -- 记下的 File  
    MASTER_LOG_POS=xxxx;                  -- 记下的 Position  

START SLAVE;

获取 Master 2 的状态（在 Master 2 上执行）：

FLUSH TABLES WITH READ LOCK;  
SHOW MASTER STATUS;

记下 File 和 Position 的值，然后在 Master 1 上执行相同的配置：

CHANGE MASTER TO  
    MASTER_HOST='master2_ip',  
    MASTER_USER='replication_user',  
    MASTER_PASSWORD='password',  
    MASTER_LOG_FILE='mysql-bin.xxxxxx',  -- 记下的 File  
    MASTER_LOG_POS=xxxx;                  -- 记下的 Position  

START SLAVE;

4.4 配置 Keepalived

4.4.1 配置 Keepalived

在每个主服务器上创建和编辑 Keepalived 配置文件 /etc/keepalived/keepalived.conf：

在 Master 1 上：

vrrp_instance VI_1 {  
    state MASTER  
    interface eth0  # 根据实际网卡调整  
    virtual_router_id 51  
    priority 100  
    advert_int 1  
    authentication {  
        auth_type PASS  
        auth_pass YourAuthPass  # 设置认证密码  
    }  
    virtual_ipaddress {  
        192.168.1.100  # VIP 地址  
    }  
}

在 Master 2 上：

vrrp_instance VI_1 {  
    state BACKUP  
    interface eth0  # 根据实际网卡调整  
    virtual_router_id 51  
    priority 90  
    advert_int 1  
    authentication {  
        auth_type PASS  
        auth_pass YourAuthPass  # 设置认证密码  
    }  
    virtual_ipaddress {  
        192.168.1.100  # VIP 地址  
    }  
}

4.4.2 启动 Keepalived

在每个主服务器上启动并设置 Keepalived 为自启动：

sudo systemctl start keepalived  
sudo systemctl enable keepalived

4.5 验证配置

检查 Keepalived 状态：

使用以下命令确认 VIP 已分配至 Master 1：

ip addr show

检查 MySQL 主从复制状态：

在 Master 1 和 Master 2 上执行：

SHOW SLAVE STATUS\G;

确保 Slave_IO_Running 和 Slave_SQL_Running 都是 Yes，表明复制正常。

5. 使用场景

高可用性数据库：对可用性要求高的业务场景，可以暑以双主架构搭配 Keepalived 提升可靠性。
读写分离：在确保可用性的同时，实现读取负载的分散，双主架构允许同时处理写请求。
容灾备份：在一台主服务器发生故障时，另一台主服务器可即时接管服务。

6. 优势与局限性

6.1 优势

自动故障转移：借助 Keepalived 实现自动故障转移，减少了人工干预的需要。
负载均衡：双主架构能够在多台服务器之间分担负载，提高整体性能。
高可用性：保持较高的可用性和恢复能力，适用于关键业务系统。

6.2 局限性

数据冲突：双主架构可能会在写入操作上产生数据冲突，需谨慎设计应用的写入逻辑。
复杂性：相较于单主单从架构，双主架构的配置和维护会更加复杂。
网络瓶颈：网络延迟和带宽可能会成为性能瓶颈，影响主从之间的同步速度。

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