MySQL 高可用架构方案

核心概念

高可用（High Availability）是指系统能够持续提供服务的能力，即使部分组件发生故障。

高可用指标

高可用核心要素

1. 冗余：多个数据库实例
2. 监控：实时健康检查
3. 故障检测：快速发现故障
4. 自动切换：故障自动转移
5. 数据一致性：切换后数据不丢失

MHA 高可用方案

MHA 架构

MHA（Master High Availability） 是 MySQL 主从复制的高可用解决方案。

架构：
    MHA Manager（监控节点）
         ↓
    MySQL Master
       ↓   ↓
    Slave1  Slave2

组件：

• MHA Manager：监控和管理主从
• MHA Node：部署在 MySQL 服务器上
• VIP：虚拟 IP，指向当前主库

MHA 故障切换流程

1. MHA Manager 检测到主库故障
2. 选择最新从库（binlog 最接近）
3. 等待其他从库追平 binlog
4. 提升新主库
5. 更新 VIP 指向新主库
6. 通知应用层

切换时间： 10-30 秒

MHA 配置

# MHA Manager 配置
[server default]
user=mha_repl
password=password
ssh_user=ssh_user
repl_user=repl
repl_password=password
ping_interval=1

[server1]
hostname=192.168.1.100
port=3306
candidate_master=1

[server2]
hostname=192.168.1.101
port=3306
candidate_master=1

[server3]
hostname=192.168.1.102
port=3306

# 启动 MHA
masterha_manager --conf=/etc/mha/app.cnf

# 检查状态
masterha_check_status --conf=/etc/mha/app.cnf

# 手动切换
masterha_master_switch --conf=/etc/mha/app.cnf --master_state=dead

MHA 优缺点

Orchestrator 高可用方案

Orchestrator 架构

Orchestrator 是 GitHub 开源的 MySQL 高可用工具。

架构：
    Orchestrator（Web UI + API）
         ↓
    MySQL Master
       ↓   ↓
    Slave1  Slave2

特点：

• Web 界面可视化
• API 自动化
• 拓扑发现
• 故障恢复

Orchestrator 功能

1. 拓扑管理
   - 自动发现主从关系
   - 可视化展示

2. 故障恢复
   - 自动故障检测
   - 自动切换

3. 维护操作
   - 主从切换
   - 负载均衡
   - 数据一致性检查

配置示例

{
  "DatabaseSQLType": "MYSQL",
  "DatabaseHost": "orchestrator-db",
  "DatabasePort": 3306,
  "DatabaseUser": "orchestrator",
  "DatabasePassword": "password",
  "DefaultRecoveryPeriod": 60,
  "FailureDetectionPeriodBlock": 60,
  "CoMasterRecoveryMustChooseCoMaster": true
}

# 启动 Orchestrator
orchestrator --config=/etc/orchestrator.conf.json

# API 调用
# 获取拓扑
curl http://orchestrator:3000/api/topology/cluster.alias

# 故障切换
curl -X POST http://orchestrator:3000/api/graceful-master-takeover/cluster.alias

Orchestrator 优缺点

MGR 高可用方案

MGR 架构

MGR（MySQL Group Replication） 是 MySQL 官方高可用方案。

多主模式：
    Node1 ↔ Node2 ↔ Node3
    （所有节点都可读写）

单主模式：
    Primary（写）
       ↓
    Secondary1（读）
    Secondary2（读）

特点：

• 基于 Paxos 协议
• 强一致性
• 自动故障恢复
• 官方支持

MGR 配置

[mysqld]
# 基础配置
server_id = 1
gtid_mode = ON
enforce_gtid_consistency = ON
log_bin = mysql-bin
binlog_format = ROW

# MGR 配置
plugin_load_add = 'group_replication.so'
group_replication_group_name = 'aaaaaaaa-aaaa-aaaa-aaaa-aaaaaaaaaaaa'
group_replication_start_on_boot = ON
group_replication_local_address = '192.168.1.100:33061'
group_replication_group_seeds = '192.168.1.100:33061,192.168.1.101:33061,192.168.1.102:33061'
group_replication_bootstrap_group = OFF
group_replication_single_primary_mode = ON

-- 启动 MGR
INSTALL PLUGIN group_replication SONAME 'group_replication.so';

-- 引导集群（首次）
SET GLOBAL group_replication_bootstrap_group = ON;
START GROUP_REPLICATION;
SET GLOBAL group_replication_bootstrap_group = OFF;

-- 加入集群（其他节点）
START GROUP_REPLICATION;

-- 查看状态
SELECT * FROM performance_schema.replication_group_members;

MGR 优缺点

PXC 高可用方案

PXC 架构

PXC（Percona XtraDB Cluster） 基于 Galera 的同步复制集群。

架构：
    Node1 ↔ Node2 ↔ Node3
    （所有节点对等，都可读写）

特点：

• 多主模式
• 同步复制
• 强一致性
• 自动故障恢复

PXC 配置

[mysqld]
# PXC 配置
server_id = 1
wsrep_provider = /usr/lib/galera/libgalera_smm.so
wsrep_cluster_name = 'pxc-cluster'
wsrep_cluster_address = 'gcomm://192.168.1.100,192.168.1.101,192.168.1.102'
wsrep_node_name = 'node1'
wsrep_node_address = '192.168.1.100'
wsrep_sst_method = xtrabackup-v2
wsrep_sst_auth = 'sstuser:sstpassword'

# 启动第一个节点
service mysql bootstrap-pxc

# 启动其他节点
service mysql start

# 查看状态
mysql -e "SHOW STATUS LIKE 'wsrep_%'"

PXC 优缺点

云厂商高可用方案

AWS RDS

架构：
    Primary（主库）
       ↓（同步）
    Standby（备库，不同 AZ）
    
特点：
- 自动故障切换（30-60 秒）
- 自动备份
- 只读副本
- 多 AZ 部署

阿里云 RDS

架构：
    主库（可用区 A）
       ↓（半同步）
    备库（可用区 B）
    
特点：
- 自动故障切换（30 秒内）
- 读写分离（最多 5 个只读实例）
- 跨地域灾备

腾讯云 CDB

架构：
    主库
       ↓
    从库（同城双活）
    
特点：
- 自动故障切换
- 读写分离
- 异地灾备

高可用方案对比

方案对比

选型建议

1. 自建机房 + 成本敏感：
   → MHA

2. 自建机房 + 自动化要求高：
   → Orchestrator

3. 核心业务 + 强一致性：
   → MGR

4. 多主写入场景：
   → PXC

5. 云上业务：
   → 云 RDS 高可用版

最佳实践

监控告警

# Prometheus 监控
groups:
  - name: mysql_ha
    rules:
      - alert: MySQLDown
        expr: mysql_up == 0
        for: 1m
        labels:
          severity: critical
          
      - alert: ReplicationLag
        expr: mysql_slave_status_seconds_behind_master > 60
        for: 5m
        labels:
          severity: warning

故障演练

# 定期演练故障切换
# 1. 手动关闭主库
service mysql stop

# 2. 观察自动切换
# 3. 验证应用正常
# 4. 恢复主库
service mysql start

参考资料

• MHA 官方文档
• Orchestrator 官方文档
• MySQL MGR 官方文档