数据库之MHA高可用集群部署及故障切换

2023-08-18 14:04:16

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在上篇的传统主从架构中存在着一些问题（例如：单点故障等），将在这篇的博客新增内容解决这些问题。

一、MHA概念

  • MHA（MasterHigh Availability）是一套优秀的MySQL高可用环境下故障切换和主从复制的软件。
  • MHA 的出现就是解决MySQL 单点的问题。
  • MySQL故障切换过程中，MHA能做到0-30秒内自动完成故障切换操作。
  • MHA能在故障切换的过程中最大程度上保证数据的一致性，以达到真正意义上的高可用。

1、MHA 的组成

  • MHA Node（数据节点）
    • MHA Node 运行在每台 MySQL 服务器上。
  • MHA Manager（管理节点）
    • MHA Manager 可以单独部署在一*立的机器上，管理多个 master-slave 集群；也可以部署在一台 slave 节点上。
    • MHA Manager 会定时探测集群中的 master 节点。当 master 出现故障时，它可以自动将最新数据的 slave 提升为新的 master， 然后将所有其他的 slave 重新指向新的 master。整个故障转移过程对应用程序完全透明。

2、MHA 的特点

  • 自动故障切换过程中，MHA试图从宕机的主服务器上保存二进制日志，最大程度的保证数据不丢失
  • 使用半同步复制，可以大大降低数据丢失的风险，如果只有一个slave已经收到了最新的二进制日志，MHA可以将最新的二进制日志应用于其他所有的slave服务器上，因此可以保证所有节点的数据一致性
  • 目前MHA支持一主多从架构，最少三台服务，即一主两从

二、搭建MySQL+MHA

安装mysql数据库：shell脚本之编辑安装MySQL
mha4mysql-manager-0.57.tar.gz
mha4mysql-node-0.57.tar.gz

链接：相关安装包
提取码：1234
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实验思路
1、MHA架构

  • 数据库安装
  • 一主两从
  • MHA搭建

2、故障模拟

  • 模拟主库失效
  • 备选主库成为主库
  • 原故障主库恢复重新加入到MHA成为从库

实验准备

主机 操作系统 IP地址 所需组件
MHAmanager CentOS7 192.168.163.10 MHAnode组件、MHAmanager组件
mysql1 CentOS7 192.168.163.11 mysql-boost-5.7.20.tar.gz、MHAnode组件
mysql2 CentOS7 192.168.163.12 mysql-boost-5.7.20.tar.gz、MHAnode组件
mysql3 CentOS7 192.168.163.13 mysql-boost-5.7.20.tar.gz、MHAnode组件
  • 现在三台mysql主机上安装mysql,可以使用上面链接中的脚本安装
  • 关闭防火墙和安全机制
systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld
setenforce 0

数据库之MHA高可用集群部署及故障切换
数据库之MHA高可用集群部署及故障切换
 


1、修改mysql节点的主机名
 

mysql1（192.168.163.11）
 

hostnamectl set-hostname mysql1
su -

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mysql2（192.168.163.12）

hostnamectl set-hostname mysql2
su -

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mysql3（192.168.163.13）

hostnamectl set-hostname mysql3
su -

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2、修改三台MySQL服务器的主配置文件/etc/my.cnf，并创建命令软链接

mysql1（192.168.163.11）

vim /etc/my.cnf
[mysqld]
server-id = 11
log_bin = master-bin
log-slave-updates = true

systemctl restart mysqld

ln -s /usr/local/mysql/bin/mysql /usr/sbin/
ln -s /usr/local/mysql/bin/mysqlbinlog /usr/sbin/

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mysql2（192.168.163.12）
mysql3（192.168.163.13）

vim /etc/my.cnf
server-id = 12  
#server-id = 13  mysql3则为13，三台服务器 server-id 不能一样
log_bin = master-bin
relay-log = relay-log-bin
relay-log-index = slave-relay-bin.index

systemctl restart mysqld

ln -s /usr/local/mysql/bin/mysql /usr/sbin/
ln -s /usr/local/mysql/bin/mysqlbinlog /usr/sbin/

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3、配置MySQL一主两从

（1）所有MySQL服务器进行MySQL授权
mysql1（192.168.163.11）
mysql2（192.168.163.12）
mysql3（192.168.163.13）

mysql -uroot -p123456
grant replication slave on *.* to 'myslave'@'192.168.163.%' identified by '123456';
grant all privileges on *.* to 'mha'@'192.168.163.%' identified by 'manager';
grant all privileges on *.* to 'mha'@'mysql1' identified by 'manager';
grant all privileges on *.* to 'mha'@'mysql2' identified by 'manager';
grant all privileges on *.* to 'mha'@'mysql3' identified by 'manager';
flush privileges;

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（2）在Master节点查看二进制文件和同步点
mysql1（192.168.163.11）

show master status;
#每个人的二进制文件名或者偏移量都可能不一样，记住自己的

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（3）在 Slave1、Slave2 节点执行同步操作
mysql2（192.168.163.12）
mysql3（192.168.163.13）

change master to master_host='192.168.163.11',master_user='myslave',master_password='123456',master_log_file='master-bin.000001',master_log_pos=1747;

start slave;

show slave status\G
Slave_IO_Running: Yes
Slave_SQL_Running: Yes

#一般 Slave_IO_Running: No 的可能性：
#网络不通
#my.cnf配置有问题
#密码、file文件名、pos偏移量不对
#防火墙没有关闭

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（4）Slave1、Slave2 节点设置为只读模式
mysql2（192.168.163.12）
mysql3（192.168.163.13）

set global read_only=1;
#改回读写状态set global read_only=0;

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（5）主从复制验证
mysql1（192.168.163.11）
创建库

create database test;
use test;
create table test(id int);
insert into test values(1);

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mysql2（192.168.163.12）
mysql3（192.168.163.13）
查询库验证

show databases;

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4、安装 MHA 软件

（1）所有服务器上都安装 MHA 依赖的环境
MHAmanager（192.168.163.10）
mysql1（192.168.163.11）
mysql2（192.168.163.12）
mysql3（192.168.163.13）

  • 首先安装 epel 源，需要在线源安装
  • 再在所有服务器上安装 node 组件
#安装在线源
mv /etc/yum.repos.d/repos.bak/CentOS-* /etc/yum.repos.d/
yum list

yum install epel-release --nogpgcheck -y

yum install -y perl-DBD-MySQL
perl-Config-Tiny
perl-Log-Dispatch
perl-Parallel-ForkManager
perl-ExtUtils-CBuilder
perl-ExtUtils-MakeMaker
perl-CPAN

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（2）安装MHA node软件包
MHAmanager（192.168.163.10）
mysql1（192.168.163.11）
mysql2（192.168.163.12）
mysql3（192.168.163.13）

  • 对于每个操作系统版本不一样，这里 CentOS7.4 必须选择 0.57 版本。
  • 在所有服务器上必须先安装 node 组件，最后在 MHA-manager 节点上安装 manager 组件，因为 manager 依赖 node 组件。
#将软件包mha4mysql-node-0.57.tar.gz放入/opt目录下
cd /opt
tar zxvf mha4mysql-node-0.57.tar.gz
cd mha4mysql-node-0.57
perl Makefile.PL
make && make install

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（3）在 MHA manager 节点上安装 manager 组件
MHAmanager（192.168.163.10）

#将软件包mha4mysql-manager-0.57.tar.gz放入/opt目录下
cd /opt
tar zxvf mha4mysql-manager-0.57.tar.gz
cd mha4mysql-manager-0.57
perl Makefile.PL
make && make install

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  • manager 组件安装后在/usr/local/bin 下面会生成几个工具
    数据库之MHA高可用集群部署及故障切换
    主要包括以下几个：
组件 作用
masterha_check_ssh 检查 MHA 的 SSH 配置状况
masterha_check_repl 检查 MySQL 复制状况
masterha_manger 启动 manager的脚本
masterha_check_status 检测当前 MHA 运行状态
masterha_master_monitor 检测 master 是否宕机
masterha_master_switch 控制故障转移（自动或者手动）
masterha_conf_host 添加或删除配置的 server 信息
masterha_stop 关闭manager
  • node 组件安装后也会在/usr/local/bin 下面会生成几个脚本（这些工具通常由 MHAManager 的脚本触发，无需人为操作）
    数据库之MHA高可用集群部署及故障切换

主要如下：

脚本 作用
save_binary_logs 保存和复制 master 的二进制日志
apply_diff_relay_logs 识别差异的中继日志事件并将其差异的事件应用于其他的 slave
filter_mysqlbinlog 去除不必要的 ROLLBACK 事件（MHA 已不再使用这个工具）
purge_relay_logs 清除中继日志（不会阻塞 SQL 线程）

5、在所有服务器上配置无密码认证

（1）在 manager 节点上配置到所有数据库节点的无密码认证
MHAmanager（192.168.163.10）

ssh-keygen -t rsa 				#一路按回车键
ssh-copy-id 192.168.163.11
ssh-copy-id 192.168.163.12
ssh-copy-id 192.168.163.13

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  • 三台mysql服务器一样，太占篇幅，就不贴图了。

（2）在 mysql1 上配置到数据库节点 mysql2 和 mysql3 的无密码认证 ssh-keygen -t rsa
mysql1（192.168.163.11）

ssh-keygen -t rsa
ssh-copy-id 192.168.163.12
ssh-copy-id 192.168.163.13

（3）在 mysql2 上配置到数据库节点 mysql1 和 mysql3 的无密码认证
mysql2（192.168.163.12）

ssh-keygen -t rsa
ssh-copy-id 192.168.163.11
ssh-copy-id 192.168.163.13

（4）在 mysql3 上配置到数据库节点 mysql1 和 mysql2 的无密码认证
mysql3（192.168.163.13）

ssh-keygen -t rsa
ssh-copy-id 192.168.163.11
ssh-copy-id 192.168.163.12

6、在 manager 节点上配置 MHA

MHAmanager（192.168.163.10）
（1）在 manager 节点上复制相关脚本到/usr/local/bin 目录

cp -rp /opt/mha4mysql-manager-0.57/samples/scripts /usr/local/bin

#复制后会有四个执行文件
ll /usr/local/bin/scripts/

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文件名 作用
master_ip_failover 自动切换时 VIP 管理的脚本
master_ip_online_change 在线切换时 vip 的管理
power_manager 故障发生后关闭主机的脚本
send_report 因故障切换后发送报警的脚本

（2）复制上述的自动切换时 VIP 管理的脚本到 /usr/local/bin 目录，这里使用master_ip_failover脚本来管理 VIP 和故障切换

cp /usr/local/bin/scripts/master_ip_failover /usr/local/bin

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#先清空原有内容
echo '' > /usr/local/bin/master_ip_failover

#直接复制并修改vip相关参数
vim /usr/local/bin/master_ip_failover
#!/usr/bin/env perl
use strict;
use warnings FATAL => 'all';

use Getopt::Long;

my (
$command, $ssh_user, $orig_master_host, $orig_master_ip,
$orig_master_port, $new_master_host, $new_master_ip, $new_master_port
);
#############################添加内容部分#########################################
my $vip = '192.168.163.200';							#指定vip的地址
my $brdc = '192.168.163.255';							#指定vip的广播地址
my $ifdev = 'ens33';									#指定vip绑定的网卡
my $key = '1';											#指定vip绑定的虚拟网卡序列号
my $ssh_start_vip = "/sbin/ifconfig ens33:$key $vip";	#代表此变量值为ifconfig ens33:1 192.168.163.200
my $ssh_stop_vip = "/sbin/ifconfig ens33:$key down";	#代表此变量值为ifconfig ens33:1 down
my $exit_code = 0;										#指定退出状态码为0
#my $ssh_start_vip = "/usr/sbin/ip addr add $vip/24 brd $brdc dev $ifdev label $ifdev:$key;/usr/sbin/arping -q -A -c 1 -I $ifdev $vip;iptables -F;";
#my $ssh_stop_vip = "/usr/sbin/ip addr del $vip/24 dev $ifdev label $ifdev:$key";
##################################################################################
GetOptions(
'command=s' => \$command,
'ssh_user=s' => \$ssh_user,
'orig_master_host=s' => \$orig_master_host,
'orig_master_ip=s' => \$orig_master_ip,
'orig_master_port=i' => \$orig_master_port,
'new_master_host=s' => \$new_master_host,
'new_master_ip=s' => \$new_master_ip,
'new_master_port=i' => \$new_master_port,
);

exit &main();

sub main {

print "\n\nIN SCRIPT TEST====$ssh_stop_vip==$ssh_start_vip===\n\n";

if ( $command eq "stop" || $command eq "stopssh" ) {

my $exit_code = 1;
eval {
print "Disabling the VIP on old master: $orig_master_host \n";
&stop_vip();
$exit_code = 0;
};
if ($@) {
warn "Got Error: $@\n";
exit $exit_code;
}
exit $exit_code;
}
elsif ( $command eq "start" ) {

my $exit_code = 10;
eval {
print "Enabling the VIP - $vip on the new master - $new_master_host \n";
&start_vip();
$exit_code = 0;
};
if ($@) {
warn $@;
exit $exit_code;
}
exit $exit_code;
}
elsif ( $command eq "status" ) {
print "Checking the Status of the script.. OK \n";
exit 0;
}
else {
&usage();
exit 1;
}
}
sub start_vip() {
`ssh $ssh_user\@$new_master_host \" $ssh_start_vip \"`;
}
## A simple system call that disable the VIP on the old_master
sub stop_vip() {
`ssh $ssh_user\@$orig_master_host \" $ssh_stop_vip \"`;
}

sub usage {
print
"Usage: master_ip_failover --command=start|stop|stopssh|status --orig_master_host=host --orig_master_ip=ip --orig_master_port=port --new_master_host=host --new_master_ip=ip --new_master_port=port\n";
}


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（3）创建 MHA 软件目录并拷贝配置文件，这里使用app1.cnf配置文件来管理 mysql 节点服务器
 

mkdir /etc/masterha
cp /opt/mha4mysql-manager-0.57/samples/conf/app1.cnf /etc/masterha

vim /etc/masterha/app1.cnf
[server default]
manager_log=/var/log/masterha/app1/manager.log
manager_workdir=/var/log/masterha/app1
master_binlog_dir=/usr/local/mysql/data
master_ip_failover_script=/usr/local/bin/master_ip_failover
master_ip_online_change_script=/usr/local/bin/master_ip_online_change
user=mha
password=manager
ping_interval=1
remote_workdir=/tmp
repl_user=myslave
repl_password=123456
secondary_check_script=/usr/local/bin/masterha_secondary_check -s 192.168.163.12 -s 192.168.163.13
shutdown_script=""
ssh_user=root

[server1]
hostname=192.168.163.11
port=3306

[server2]
candidate_master=1
check_repl_delay=0
hostname=192.168.163.12
port=3306

[server3]
hostname=192.168.163.13
port=3306

#--------------------------配置文件解释--------------------------------------------------------------------------
[server default]
manager_log=/var/log/masterha/app1/manager.log　　　 #manager日志
manager_workdir=/var/log/masterha/app1.log　　　　	#manager工作目录
master_binlog_dir=/usr/local/mysql/data/　　　　　　　#master保存binlog的位置，这里的路径要与master里配置的binlog的路径一致，以便MHA能找到
master_ip_failover_script=/usr/local/bin/master_ip_failover　          　#设置自动failover时候的切换脚本，也就是上面的那个脚本
master_ip_online_change_script=/usr/local/bin/master_ip_online_change　　#设置手动切换时候的切换脚本
user=mha					#设置监控用户root
password=manager			#设置mysql中root用户的密码，这个密码是前文中创建监控用户的那个密码
ping_interval=1				#设置监控主库，发送ping包的时间间隔1秒，默认是3秒，尝试三次没有回应的时候自动进行failover
remote_workdir=/tmp			#设置远端mysql在发生切换时binlog的保存位置
repl_user=myslave			#设置复制用户的用户
repl_password=123456		#设置复制用户的密码
report_script=/usr/local/send_report　　#设置发生切换后发送的报警的脚本
secondary_check_script=/usr/local/bin/masterha_secondary_check -s 192.168.163.12 -s 192.168.163.13	#指定检查的从服务器IP地址
shutdown_script=""			#设置故障发生后关闭故障主机脚本（该脚本的主要作用是关闭主机防止发生脑裂,这里没有使用）
ssh_user=root				#设置ssh的登录用户名

[server1]
hostname=192.168.163.11
port=3306

[server2]
hostname=192.168.163.12
port=3306
candidate_master=1
#设置为候选master，设置该参数以后，发生主从切换以后将会将此从库提升为主库，即使这个主库不是集群中最新的slave
check_repl_delay=0
#默认情况下如果一个slave落后master 超过100M的relay logs的话，MHA将不会选择该slave作为一个新的master， 因为对于这个slave的恢复需要花费很长时间；通过设置check_repl_delay=0，MHA触发切换在选择一个新的master的时候将会忽略复制延时，这个参数对于设置了candidate_master=1的主机非常有用，因为这个候选主在切换的过程中一定是新的master

[server3]
hostname=192.168.163.13
port=3306


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7、第一次配置需要在 Master 节点上手动开启虚拟IP
 

Master（192.168.163.11）
 

/sbin/ifconfig ens33:1 192.168.163.200/24


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8、在 manager 节点上测试 ssh 无密码认证
 

MHAmanager（192.168.163.10）
 

masterha_check_ssh -conf=/etc/masterha/app1.cnf
#如果正常最后会输出 successfully；


#如果失败可以去配置服务器无密码认证的地方看看有没有问题


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9、在 manager 节点上测试 mysql 主从连接情况
 

MHAmanager（192.168.163.10）
 

masterha_check_repl -conf=/etc/masterha/app1.cnf
#最后出现 MySQL Replication Health is OK 字样说明正常；
#出现MySQL Replication Health is NOT OK!的，可以去看一下mysql服务器上的软链接是否少创建-->本文位置：2、修改三台MySQL服务器的主配置文件/etc/my.cnf，并创建命令软链接


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10、在 manager 节点上启动 MHA
 

MHAmanager（192.168.163.10）
 

nohup masterha_manager --conf=/etc/masterha/app1.cnf --remove_dead_master_conf --ignore_last_failover < /dev/null > /var/log/masterha/app1/manager.log 2>&1 &


#------------------------组件解释----------------------------------------------------------------------------------
--remove_dead_master_conf：该参数代表当发生主从切换后，老的主库的 ip 将会从配置文件中移除。
--manger_log：日志存放位置。
--ignore_last_failover：在缺省情况下，如果 MHA 检测到连续发生宕机，且两次宕机间隔不足 8 小时的话，则不会进行 Failover， 之所以这样限制是为了避免 ping-pong 效应。该参数代表忽略上次 MHA 触发切换产生的文件，默认情况下，MHA 发生切换后会在日志记目录，也就是上面设置的日志app1.failover.complete文件，下次再次切换的时候如果发现该目录下存在该文件将不允许触发切换，除非在第一次切换后收到删除该文件，为了方便，这里设置为--ignore_last_failover。


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11、查看相关状态
 

MHAmanager（192.168.163.10）
  • 查看 MHA 状态，可以看到当前的 master 是 Mysql1 节点。
masterha_check_status --conf=/etc/masterha/app1.cnf


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MHAmanager（192.168.163.10）
  • 查看 MHA 日志，也以看到当前的 master 是 192.168.163.11
cat /var/log/masterha/app1/manager.log | grep "current master"


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mysql1（192.168.163.11）
  • 查看 Mysql1 的 VIP 地址，查看 Mysql1 的 VIP 地址 192.168.163.200 是否存在，这个 VIP 地址不会因为 manager 节点停止 MHA 服务而消失。
ifconfig


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补充：若要关闭 manager 服务，可以使用如下命令。
 

masterha_stop --conf=/etc/masterha/app1.cnf
或者可以直接采用 kill 进程 ID 的方式关闭。



三、故障模拟
 


1、故障模拟
 

（1）在 manager 节点上监控观察日志记录
MHAmanager（192.168.163.10）
 

tail -f /var/log/masterha/app1/manager.log


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（2）在 Master 节点 Mysql1 上停止mysql服务
mysql1（192.168.163.11）
 

systemctl stop mysqld
或
pkill -9 mysql


正常自动切换一次后，MHA 进程会退出。HMA 会自动修改 app1.cnf 文件内容，将宕机的 mysql1 节点删除。
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（3）查看 mysql2 是否接管 VIP
mysql2（192.168.163.12）
 

ifconfig


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（4）回到manager 节点上监控观察日志记录
MHAmanager（192.168.163.10）
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故障切换备选主库的算法：
 1、一般判断从库的是从（position/GTID）判断优劣，数据有差异，最接近于master的slave，成为备选主。
 2、数据一致的情况下，按照配置文件顺序，选择备选主库。
 3、设定有权重（candidate_master=1），按照权重强制指定备选主。
 （1）默认情况下如果一个slave落后master 100M的relay logs的话，即使有权重，也会失效。
 （2）如果check_repl_delay=0的话，即使落后很多日志，也强制选择其为备选主。
 

             
 


2、故障修复步骤
 

（1）修复mysql
mysql1（192.168.163.11）
 

systemctl restart mysqld


数据库之MHA高可用集群部署及故障切换
 

（2）修复主从
  • 在现主库服务器 Mysql2 查看二进制文件和同步点
    mysql2（192.168.163.12） 
mysql -uroot -p123456 -e 'show master status;'
#在数据库中执行show master status;


数据库之MHA高可用集群部署及故障切换
  • 在原主库服务器 mysql1 执行同步操作
    mysql1（192.168.163.11） 
change master to master_host='192.168.163.12',master_user='myslave',master_password='123456',master_log_file='master-bin.000001',master_log_pos=1747;

start slave;
show slave status\G


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（3）在 manager 节点上修改配置文件app1.cnf
MHAmanager（192.168.163.10）
  • 再把这个记录添加进去，因为它检测掉失效时候会自动消失
vim /etc/masterha/app1.cnf
……
secondary_check_script=/usr/local/bin/masterha_secondary_check -s 192.168.163.11 -s 192.168.163.13
......
[server1]
hostname=192.168.163.12
port=3306

[server2]
candidate_master=1
check_repl_delay=0
hostname=192.168.163.11
port=3306

[server3]
hostname=192.168.163.13
port=3306


数据库之MHA高可用集群部署及故障切换
（4）在 manager 节点上启动 MHA
MHAmanager（192.168.163.10）
 

masterha_stop --conf=/etc/masterha/app1.cnf

nohup masterha_manager --conf=/etc/masterha/app1.cnf --remove_dead_master_conf --ignore_last_failover < /dev/null > /var/log/masterha/app1/manager.log 2>&1 &

masterha_check_status --conf=/etc/masterha/app1.cnf


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