利用MySQL Cluster 7.0 + LVS 搭建高可用环境

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1、前言

随着数据量规模的扩大，企业对 MySQL 的要求就不仅仅是能用了，也在寻求各种高可用方案。以前我们的大部分高可用方案其实还存在一定缺陷，例如 MySQL Replication 方案，Master 是否存活检测需要一定时间，而和 Slave 的切换也需要时间，因此其高可用程度较大依赖监控软件或自动化管理工具。而早先的 MySQL Cluster 实在不能令人满意，性能差的不行，也让我们的期待一次次落空。本次 MySQL Cluster 7.0 的推出，终于实现了质的飞跃，性能上得到了很大提高。MySQL Cluster 7.0 新特性主要体现在以下几个方面：

• 数据节点多线程
• 可以在线增加节点
• 大记录存取改进
• 支持windows平台

本身MySQL Cluster已经实现了高可用，不过由于SQL节点无法对外部负载均衡，因此我们采用 LVS 来实现这一需求。

2、安装

环境描述：

内核：2.6.9-78.0.17.ELsmp
硬件：DELL 2950, 146G 15K RPM SAS * 6(raid 1+0), 8G Ram

各个节点描述：

IP	描述
192.168.0.2	ndb mgm node
192.168.0.3	data node1, sql node 1, LVS DR Server
192.168.0.4	data node2, sql node 2
192.168.0.5	data node3, sql node 3
192.168.0.6	data node4, sql node 4
192.168.0.7	sql node 5
192.168.0.8	sql node 6
192.168.0.9	sql node 7
192.168.0.10	sql node 8

是这样安排这些服务器的，192.168.0.2 作为 MySQL Cluster 的管理节点，2 ~ 6 既做数据节点(DATA node)，也做SQL节点(SQL node)，7 ~ 10 也做SQL节点。LVS采用 VS/DR 的模式，因此把 192.168.0.2 也同时作为 LVS 的 DR Server。
分配好机器，接下来就是安装响应的软件包了。

2.1 LVS 安装、配置

老实说，我对LVS并不十分在行，以前折腾过一次，差点快崩溃了，后来才发现是我下载的版本太高了，没想到这次也是这样 :(，白折腾了1天。其实过程比较简单，只要下载的版本能对的上就快了。
在这里，我下载的是源码rpm包，因此需要用rpmbuild编译一次。

[[e-mail] ~]# rpm -ivhU ~/kernel-2.6.9-78.0.17.EL.src.rpm
[[e-mail] ~]# cd /usr/src/redhat/SPECS
[[e-mail] ~]# rpmbuild -bp kernel-2.6.spec #解开源码包，打上各种pache
[[e-mail] ~]# rpm -ivhU ~/ipvsadm-1.24-5.src.rpm #安装ipvsadm的源码包
[[e-mail] SPECS]# ls
ipvsadm.spec  kernel-2.6.spec
#需要做一下链接，编译ipvsadm时用得着
[[e-mail] SPECS]# ln -s /usr/src/redhat/BUILD/kernel-2.6.9/linux-2.6.9 /usr/src/linux
[[e-mail] SPECS]# rpm -bb ipvsadm.spec #编译出ipvsadm的rpm包
[[e-mail] SPECS]# ls -l /usr/src/redhat/RPMS/x86_64/
total 36
-rw-r--r--  1 root root 30941 May  4 18:06 ipvsadm-1.24-5.x86_64.rpm
-rw-r--r--  1 root root  2968 May  4 18:06 ipvsadm-debuginfo-1.24-5.x86_64.rpm
[[e-mail] ~]# rpm -ivhU /usr/src/redhat/RPMS/x86_64/ipvsadm-1.24-5.x86_64.rpm

看到了吧，其实很简单。网上的有些资料说要把 ipvsadm.spec 中的 Copyright 这个 Tag 改成 License，可能是因为版本较老，我用的这个版本就不需要这样。
接下来就是加载 ip_vs 模块，然后开始做 LVS DR 转发了。

[[e-mail] ~]# /sbin/modprobe ip_vs
[[e-mail] ~]# lsmod | grep ip_vs
ip_vs                 103169  3 ip_vs_rr

直接编辑 /etc/sysconfig/ipvsadm 文件：

[[e-mail] ~]# cat /etc/sysconfig/ipvsadm
-C
-A -t lvs_vip:mysql -s rr
-a -t lvs_vip:mysql -r ndb_data_node_1:mysql -g -w 1
-a -t lvs_vip:mysql -r ndb_data_node_2:mysql -g -w 1
-a -t lvs_vip:mysql -r ndb_data_node_3:mysql -g -w 1
-a -t lvs_vip:mysql -r ndb_data_node_4:mysql -g -w 1
-a -t lvs_vip:mysql -r ndb_sql_node_1:mysql -g -w 1
-a -t lvs_vip:mysql -r ndb_sql_node_2:mysql -g -w 1
-a -t lvs_vip:mysql -r ndb_sql_node_3:mysql -g -w 1
-a -t lvs_vip:mysql -r ndb_sql_node_4:mysql -g -w 1

保存退出。上面显示的是 hostname 的格式，因为我都在 /etc/hosts 里设置各自对应的 hostname 了。
然后就是在 DR Server 上绑定 vip，然后打开 ip_forward，启动 ipvsadm，LVS 就可以开始工作了。

[[e-mail] ~]# echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward #修改内核，打开转发
[[e-mail] ~]# /sbin/ifconfig eth0:0 192.168.0.11 netmask 255.255.255.0 #绑定vip
[[e-mail] ~]# /etc/init.d/ipvsadm start #启动ipvsadm
[[e-mail] ~]# ipvsadm -L #查看列表
ipvsadm -L
IP Virtual Server version 1.2.0 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
-> RemoteAddress:Port           Forward Weight ActiveConn InActConn
TCP  lvs_vip:mysql rr
-> gs_ndb_sql_node_1:mysql      Route   1      0          0
-> gs_ndb_sql_node_2:mysql      Route   1      0          0
-> gs_ndb_sql_node_3:mysql      Route   1      0          0
-> gs_ndb_sql_node_4:mysql      Route   1      0          0
-> gs_ndb_data_node_1:mysql     Route   1      0          0
-> gs_ndb_data_node_2:mysql     Route   1      0          0
-> gs_ndb_data_node_3:mysql     Route   1      0          0
-> gs_ndb_data_node_4:mysql     Route   1      0          0
[[e-mail] ~]# lsmod | ip_vs #查看已加载模块
lsmod | grep ip_vs
ip_vs_rr                3649  1
ip_vs                 103169  3 ip_vs_rr

DR Server 上设置完后，再在 Real Server 上绑定 vip，然后测试，没问题的话，就可以用了。

[[e-mail] ~]# /sbin/ifconfig lo:0 192.168.0.11 netmask 255.255.255.255 broadcast 192.168.0.11
#设定noarp
[[e-mail] ~]# echo '2' > /proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_announce;echo '1' > /proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_ignore;echo '2' > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce;echo '1' > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore

2.2 MySQL Cluster安装

MySQL Cluster的安装重点在于管理节点的配置文件，只要把配置文件设置好了，其他的就很快了。我在这里是直接用 rpm 包安装的，因为下载整个预编译好的 tar.gz 文件实在太大了，这点上 MySQL 是越来越臃肿了 :(

[[e-mail] ~]# cat /home/mysql/config.ini
[TCP DEFAULT]
SendBufferMemory=2M
ReceiveBufferMemory=2M
[NDB_MGMD DEFAULT]
PortNumber=1186
Datadir=/home/mysql/
[NDB_MGMD]
id=1
Datadir=/home/mysql/
Hostname=192.168.0.2
[NDBD DEFAULT]
NoOfReplicas=2
Datadir=/home/mysql/
DataMemory=2048M
IndexMemory=1024M
LockPagesInMainMemory=1
MaxNoOfConcurrentOperations=100000
StringMemory=25
MaxNoOfTables=4096
MaxNoOfOrderedIndexes=2048
MaxNoOfUniqueHashIndexes=512
MaxNoOfAttributes=24576
DiskCheckpointSpeedInRestart=100M
FragmentLogFileSize=256M
InitFragmentLogFiles=FULL
NoOfFragmentLogFiles=6
RedoBuffer=32M
TimeBetweenLocalCheckpoints=20
TimeBetweenGlobalCheckpoints=1000
TimeBetweenEpochs=100
MemReportFrequency=30
BackupReportFrequency=10
### Params for setting logging
LogLevelStartup=15
LogLevelShutdown=15
LogLevelCheckpoint=8
LogLevelNodeRestart=15
### Params for increasing Disk throughput
BackupMaxWriteSize=1M
BackupDataBufferSize=16M
BackupLogBufferSize=4M
BackupMemory=20M
#Reports indicates that odirect=1 can cause io errors (os err code 5) on some systems. You must test.
#ODirect=1
### Watchdog
TimeBetweenWatchdogCheckInitial=30000
### TransactionInactiveTimeout  - should be enabled in Production
#TransactionInactiveTimeout=30000
### CGE 6.3 - REALTIME EXTENSIONS
#RealTimeScheduler=1
#SchedulerExecutionTimer=80
#SchedulerSpinTimer=40
### DISK DATA
#SharedGlobalMemory=384M
#read my blog how to set this:
#DiskPageBufferMemory=3072M
### Multithreading
MaxNoOfExecutionThreads=8
[NDBD]
id=2
Datadir=/home/mysql/
Hostname=192.168.221.3
#LockExecuteThreadToCPU=X
#LockMaintThreadsToCPU=Y
[NDBD]
id=3
Datadir=/home/mysql/
Hostname=192.168.0.4
#LockExecuteThreadToCPU=X
#LockMaintThreadsToCPU=Y
[NDBD]
id=4
Datadir=/home/mysql/
Hostname=192.168.0.5
#LockExecuteThreadToCPU=X
#LockMaintThreadsToCPU=Y
[NDBD]
id=5
Datadir=/home/mysql/
Hostname=192.168.0.6
#LockExecuteThreadToCPU=X
#LockMaintThreadsToCPU=Y
[MYSQLD]
id=6
Hostname=192.168.0.3
[MYSQLD]
id=7
Hostname=192.168.0.4
[MYSQLD]
id=8
Hostname=192.168.0.5
[MYSQLD]
id=9
Hostname=192.168.0.6
[MYSQLD]
id=10
Hostname=192.168.0.7
[MYSQLD]
id=11
Hostname=192.168.0.8
[MYSQLD]
id=12
Hostname=192.168.0.9
[MYSQLD]
id=13
Hostname=192.168.0.10

然后启动 ndb_mgmd 进程：

[[e-mail] ~]# /usr/sbin/ndb_mgmd -f /home/mysql/config.ini --configdir=/home/mysql/

如果是修改了配置文件里的某些参数，则需要先关闭 ndb_mgmd 进程，然后重新启动，不过必须加上 --reload 选项，因为 7.0 版本中，会把配置文件放在 cache 里，如果不注意到这点，可能会被搞得莫名其妙的。

[[e-mail] ~]# /usr/sbin/ndb_mgmd -f /home/mysql/config.ini --configdir=/home/mysql/ --reload

然后在数据节点上启动 ndbd 进程：

[[e-mail] ~]# /usr/sbin/ndbd --initial

首次启动，需要加上 --initial 选项，其后的启动后就不需要了。
最后，修改SQL节点上的配置文件 my.cnf，然后启动 mysqld 进程：

[[e-mail] ~]# cat /etc/my.cnf
#my.cnf
[mysql_cluster]
ndb-connectstring="192.168.0.2:1186"
[MYSQLD]
......
ndb-cluster-connection-pool=1
ndbcluster
ndb-connectstring="192.168.0.2:1186"
ndb-force-send=1
ndb-use-exact-count=0
ndb-extra-logging=1
ndb-autoincrement-prefetch-sz=256
engine-condition-pushdown=1
......
[[e-mail] ~]# /etc/init.d/mysql start
[[e-mail] ~]# mysqladmin pr
+------+-------------+-----------+----+---------+------+-----------------------------------+------------------+
| Id   | User        | Host      | db | Command | Time | State                             | Info             |
+------+-------------+-----------+----+---------+------+-----------------------------------+------------------+
| 1    | system user |           |    | Daemon  | 0    | Waiting for event from ndbcluster |                  |
| 1579 | root        | localhost |    | Query   | 0    |                                   | show processlist |
+------+-------------+-----------+----+---------+------+-----------------------------------+------------------+

在管理节点上看下 cluster 的状态：

[[e-mail] ~]# ndb_mgm
-- NDB Cluster -- Management Client --
ndb_mgm> show
Connected to Management Server at: localhost:1186
Cluster Configuration
---------------------
[ndbd(NDB)]     4 node(s)
id=2    @192.168.0.3  (mysql-5.1.32 ndb-7.0.5, Nodegroup: 0, Master)
id=3    @192.168.0.4  (mysql-5.1.32 ndb-7.0.5, Nodegroup: 0)
id=4    @192.168.0.5  (mysql-5.1.32 ndb-7.0.5, Nodegroup: 1)
id=5    @192.168.0.6  (mysql-5.1.32 ndb-7.0.5, Nodegroup: 1)
[ndb_mgmd(MGM)] 1 node(s)
id=1    @192.168.0.2  (mysql-5.1.32 ndb-7.0.5)
[mysqld(API)]   10 node(s)
id=6    @192.168.0.3  (mysql-5.1.32 ndb-7.0.5)
id=7    @192.168.0.4  (mysql-5.1.32 ndb-7.0.5)
id=8    @192.168.0.5  (mysql-5.1.32 ndb-7.0.5)
id=9    @192.168.0.6  (mysql-5.1.32 ndb-7.0.5)
id=10   @192.168.0.7  (mysql-5.1.32 ndb-7.0.5)
id=13   @192.168.0.8  (mysql-5.1.32 ndb-7.0.5)
id=14   @192.168.0.9  (mysql-5.1.32 ndb-7.0.5)
id=15   @192.168.0.10  (mysql-5.1.32 ndb-7.0.5)
ndb_mgm> exit

可以看到，一切正常。

3、测试

我们主要进行一下对比测试，看看新版本的 ndbcluster 引擎相对 MyISAM 和 InnoDB 到底区别多大。

3.1 mysqlslap测试结果

纵坐标是总共运行时间。
mysqlslap完整执行参数类似下面：

mysqlslap -hlocalhost -uroot --engine=myisam --auto-generate-sql-write-number=100000 --auto-generate-sql-guid-primary \
--concurrency=50,100,200 --number-of-queries=500000 --iterations=2 --number-char-cols=10 --number-int-cols=10 \
--auto-generate-sql --create-schema=ndb --auto-generate-sql-load-type=mixed

3.2 sysbench测试结果

纵坐标是每秒运行的事务数。
sysbench完整执行参数类似下面：

sysbench --mysql-user=root --test=oltp --mysql-host=localhost --oltp-test-mode=complex \
--mysql-table-engine=ndbcluster --oltp-table-size=10000000 --mysql-db=ndb --oltp-table-name=mdb_1kw \
--num-threads=200 --max-requests=500000 run

从上面的测试结果我们也可以看到，单独的mysqld实例下，MyISAM适合并发很小的业务，InnoDB适合类似连接池模式下的高并发业务，不适合非常大并发的情景，而采用了LVS后的ndbcluster则是真正的适合高并发环境，尽管其性能相对InnoDB来说不是太好，不过比以往版本也已经提升了很多，用于正式生产环境的时候真是指日可待了。