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MySQL中腦裂是什麼

青灯夜游原創: 2022-06-27 10:59:315308瀏覽

在MySQL中，腦裂是指在一個高可用（HA）系統中，當聯繫著的兩個節點斷開聯繫時，本來為一個整體的系統，分裂為兩個獨立節點，這時兩個節點開始爭搶共享資源，結果會導致系統混亂，資料損壞。對於無狀態服務的HA系統，無所謂腦裂不腦裂；但對有狀態服務（例如MySQL）的HA，必須嚴格防止腦裂。

MySQL中腦裂是什麼

本教學操作環境：windows7系統、mysql8版本、Dell G3電腦。

腦裂（split-brain）

#指在一個高可用（HA）系統中，當連結的兩個節點斷開啟聯繫時，本來為一個整體的系統，分裂為兩個獨立節點，這時兩個節點開始爭搶共享資源，結果會導致系統混亂，資料損壞。

在一個高可用性叢集環境中有一個活動節點和一個或多個備用節點，當活動節點發生故障或停止回應時，它們將接手服務。

在考慮節點之間的網路層之前，這聽起來像是一個合理的假設。如果節點之間的網路路徑故障怎麼辦？

任何一個節點現在都無法與另一個節點通信，在這種情況下，備用伺服器可能會在它認為活動節點發生故障的基礎上將自己提升為活動伺服器。這導致兩個節點都變得“活躍”，因為每個節點都會認為另一個節點已經死了。結果，資料完整性和一致性受到損害，因為兩個節點上的資料都會改變。這稱為「裂腦」 .

對於無狀態服務的HA，無所謂腦裂不腦裂；但對有狀態服務(例如MySQL)的HA，必須要嚴格防止腦裂。（但有些生產環境下的系統依照無狀態服務HA的那一套去配置有狀態服務，結果可想而知...）

##如何防止HA群集腦裂

一般採用2個方法 1）仲裁當兩個節點出現分歧時，由第3方的仲裁者決定聽誰的。這個仲裁者，可能是一個鎖服務，一個共享碟或者其它什麼東西。

2）fencing 當無法確定某個節點的狀態時，透過fencing把對方幹掉，確保共享資源被完全釋放，前提是必須要有可靠的fence設備。

理想的情況下，以上兩者都不能少。但是，如果節點沒有使用共享資源，例如基於主從複製的資料庫HA，也可以安全的省掉fence設備，只保留仲裁。而且很多時候我們的環境裡也沒有可用的fence設備，像是在雲端主機裡。

那麼可不可以省掉仲裁，只留fence設備呢？不可以。因為，當兩個節點互相失去聯絡時會同時fencing對方。如果fencing的方式是reboot，那麼兩台機器就會不停的重啟。如果fencing的方式是power off，那麼結局有可能是2個節點同歸於盡，也有可能活下來一個。但如果兩個節點互相失去聯絡的原因是其中一個節點的網卡故障，而活下來的正好又是那個故障的節點，那麼結局一樣是悲劇。所以，單純的雙節點，無論如何也防止不了腦裂。

如何實作上面的策略

可以自己完全從頭開始實作一套符合上述邏輯的腳本。推薦使用基於成熟的集群軟體去搭建，例如Pacemaker Corosync 合適的資源Agent。 Keepalived不太適合用於有狀態服務的HA，即使把仲裁和fence那些東西都加到方案裡，總覺得彆扭。

使用Pacemaker Corosync的方案也有一些注意事項 1）了解資源Agent的功能與原理了解資源Agent的功能和原理，才能知道它適用的場景。例如pgsql的資源Agent是比較完善的，支援同步和非同步流複製，並且可以在兩者之前自動切換，並且可以保證同步複製下資料不會遺失。但目前MySQL的資源Agent就很弱了，沒有使用GTID又沒有日誌補償，很容易丟數據，還是不要用的好，繼續用MHA吧（但是，部署MHA時務必防範腦裂）。

2）確保法定票數(quorum) quorum可以認為是Pacemkaer自帶的仲裁機制，集群的所有節點中的多數選出一個協調者，集群的所有指令都由這個協調者發出，可以完美的杜絕腦裂問題。為了讓這套機制有效運轉，叢集中至少有3個節點，並且把no-quorum-policy設定成stop，這也是預設值。（很多教學為了方便演示，都把no-quorum-policy設置成ignore，生產環境如果也這麼搞，又沒有其它仲裁機制，是很危險的！）

但是，如果只有2個節點怎麼辦？

一是拉一个机子借用一下凑足3个节点，再设置location限制，不让资源分配到那个节点上。
二是把多个不满足quorum小集群拉到一起，组成一个大的集群，同样适用location限制控制资源的分配的位置。

但是如果你有很多双节点集群，找不到那么多用于凑数的节点，又不想把这些双节点集群拉到一起凑成一个大的集群（比如觉得不方便管理）。那么可以考虑第三种方法。第三种方法是配置一个抢占资源，以及服务和这个抢占资源的colocation约束，谁抢到抢占资源谁提供服务。这个抢占资源可以是某个锁服务，比如基于zookeeper包装一个，或者干脆自己从头做一个，就像下面这个例子。这个例子是基于http协议的短连接，更细致的做法是使用长连接心跳检测，这样服务端可以及时检出连接断开而释放锁）但是，一定要同时确保这个抢占资源的高可用，可以把提供抢占资源的服务做成lingyig高可用的，也可以简单点，部署3个服务，双节点上个部署一个，第三个部署在另外一个专门的仲裁节点上，至少获取3个锁中的2个才视为取得了锁。这个仲裁节点可以为很多集群提供仲裁服务（因为一个机器只能部署一个Pacemaker实例，否则可以用部署了N个Pacemaker实例的仲裁节点做同样的事情。但是，如非迫不得已，尽量还是采用前面的方法，即满足Pacemaker法定票数，这种方法更简单，可靠。

--------------------------------------------------------------keepalived的脑裂问题----------------------------------------------

1）解决keepalived脑裂问题

检测思路：正常情况下keepalived的VIP地址是在主节点上的，如果在从节点发现了VIP，就设置报警信息。脚本（在从节点上）如下：

[root@slave-ha ~]# vim split-brainc_check.sh
#!/bin/bash
# 检查脑裂的脚本，在备节点上进行部署
LB01_VIP=192.168.1.229
LB01_IP=192.168.1.129
LB02_IP=192.168.1.130
while true
do
  ping -c 2 -W 3 $LB01_VIP &>/dev/null
    if [ $? -eq 0 -a `ip add|grep "$LB01_VIP"|wc -l` -eq 1 ];then
        echo "ha is brain."
    else
        echo "ha is ok"
    fi
    sleep 5
done

执行结果如下：
[root@slave-ha ~]# bash check_split_brain.sh 
ha is ok
ha is ok
ha is ok
ha is ok
当发现异常时候的执行结果：
[root@slave-ha ~]# bash check_split_brain.sh 
ha is ok
ha is ok
ha is ok
ha is ok
ha is brain.
ha is brain.

2）曾经碰到的一个keepalived脑裂的问题（如果启用了iptables，不设置"系统接收VRRP协议"的规则，就会出现脑裂）

曾经在做keepalived+Nginx主备架构的环境时，当重启了备用机器后，发现两台机器都拿到了VIP。这也就是意味着出现了keepalived的脑裂现象，检查了两台主机的网络连通状态，发现网络是好的。然后在备机上抓包：

[root@localhost ~]#  tcpdump -i eth0|grep VRRP  
tcpdump: verbose output suppressed, use -v or -vv for full protocol decode  
listening on eth0, link-type EN10MB (Ethernet), capture size 65535 bytes  
22:10:17.146322 IP 192.168.1.54 > vrrp.mcast.net: VRRPv2, Advertisement, vrid 51, prio 160, authtype simple, intvl 1s, length 20  
22:10:17.146577 IP 192.168.1.96 > vrrp.mcast.net: VRRPv2, Advertisement, vrid 51, prio 50, authtype simple, intvl 1s, length 20  
22:10:17.146972 IP 192.168.1.54 > vrrp.mcast.net: VRRPv2, Advertisement, vrid 51, prio 160, authtype simple, intvl 1s, length 20  
22:10:18.147136 IP 192.168.1.96 > vrrp.mcast.net: VRRPv2, Advertisement, vrid 51, prio 50, authtype simple, intvl 1s, length 20  
22:10:18.147576 IP 192.168.1.54 > vrrp.mcast.net: VRRPv2, Advertisement, vrid 51, prio 160, authtype simple, intvl 1s, length 20  
22:10:25.151399 IP 192.168.1.96 > vrrp.mcast.net: VRRPv2, Advertisement, vrid 51, prio 50, authtype simple, intvl 1s, length 20  
22:10:25.151942 IP 192.168.1.54 > vrrp.mcast.net: VRRPv2, Advertisement, vrid 51, prio 160, authtype simple, intvl 1s, length 20  
22:10:26.151703 IP 192.168.1.96 > vrrp.mcast.net: VRRPv2, Advertisement, vrid 51, prio 50, authtype simple, intvl 1s, length 20  
22:10:26.152623 IP 192.168.1.54 > vrrp.mcast.net: VRRPv2, Advertisement, vrid 51, prio 160, authtype simple, intvl 1s, length 20  
22:10:27.152456 IP 192.168.1.96 > vrrp.mcast.net: VRRPv2, Advertisement, vrid 51, prio 50, authtype simple, intvl 1s, length 20  
22:10:27.153261 IP 192.168.1.54 > vrrp.mcast.net: VRRPv2, Advertisement, vrid 51, prio 160, authtype simple, intvl 1s, length 20  
22:10:28.152955 IP 192.168.1.96 > vrrp.mcast.net: VRRPv2, Advertisement, vrid 51, prio 50, authtype simple, intvl 1s, length 20  
22:10:28.153461 IP 192.168.1.54 > vrrp.mcast.net: VRRPv2, Advertisement, vrid 51, prio 160, authtype simple, intvl 1s, length 20  
22:10:29.153766 IP 192.168.1.96 > vrrp.mcast.net: VRRPv2, Advertisement, vrid 51, prio 50, authtype simple, intvl 1s, length 20  
22:10:29.155652 IP 192.168.1.54 > vrrp.mcast.net: VRRPv2, Advertisement, vrid 51, prio 160, authtype simple, intvl 1s, length 20  
22:10:30.154275 IP 192.168.1.96 > vrrp.mcast.net: VRRPv2, Advertisement, vrid 51, prio 50, authtype simple, intvl 1s, length 20  
22:10:30.154587 IP 192.168.1.54 > vrrp.mcast.net: VRRPv2, Advertisement, vrid 51, prio 160, authtype simple, intvl 1s, length 20  
22:10:31.155042 IP 192.168.1.96 > vrrp.mcast.net: VRRPv2, Advertisement, vrid 51, prio 50, authtype simple, intvl 1s, length 20  
22:10:31.155428 IP 192.168.1.54 > vrrp.mcast.net: VRRPv2, Advertisement, vrid 51, prio 160, authtype simple, intvl 1s, length 20  
22:10:32.155539 IP 192.168.1.96 > vrrp.mcast.net: VRRPv2, Advertisement, vrid 51, prio 50, authtype simple, intvl 1s, length 20  
22:10:32.155986 IP 192.168.1.54 > vrrp.mcast.net: VRRPv2, Advertisement, vrid 51, prio 160, authtype simple, intvl 1s, length 20  
22:10:33.156357 IP 192.168.1.96 > vrrp.mcast.net: VRRPv2, Advertisement, vrid 51, prio 50, authtype simple, intvl 1s, length 20  
22:10:33.156979 IP 192.168.1.54 > vrrp.mcast.net: VRRPv2, Advertisement, vrid 51, prio 160, authtype simple, intvl 1s, length 20  
22:10:34.156801 IP 192.168.1.96 > vrrp.mcast.net: VRRPv2, Advertisement, vrid 51, prio 50, authtype simple, intvl 1s, length 20  
22:10:34.156989 IP 192.168.1.54 > vrrp.mcast.net: VRRPv2, Advertisement, vrid 51, prio 160, authtype simple, intvl 1s, length 20  

备机能接收到master发过来的VRRP广播，那为什么还会有脑裂现象？
接着发现重启后iptables开启着，检查了防火墙配置。发现系统不接收VRRP协议。
于是修改iptables，添加允许系统接收VRRP协议的配置：
-A INPUT -i lo -j ACCEPT   
-----------------------------------------------------------------------------------------
我自己添加了下面的iptables规则：
-A INPUT -s 192.168.1.0/24 -d 224.0.0.18 -j ACCEPT       #允许组播地址通信
-A INPUT -s 192.168.1.0/24 -p vrrp -j ACCEPT             #允许VRRP（虚拟路由器冗余协）通信
-----------------------------------------------------------------------------------------

最后重启iptables，发现备机上的VIP没了。
虽然问题解决了，但备机明明能抓到master发来的VRRP广播包，却无法改变自身状态。只能说明网卡接收到数据包是在iptables处理数据包之前发生的事情。

3）预防keepalived脑裂问题

1）可以采用第三方仲裁的方法。由于keepalived体系中主备两台机器所处的状态与对方有关。如果主备机器之间的通信出了网题，就会发生脑裂，此时keepalived体系中会出现双主的情况，产生资源竞争。 2）一般可以引入仲裁来解决这个问题，即每个节点必须判断自身的状态。最简单的一种操作方法是，在主备的keepalived的配置文件中增加check配置，服务器周期性地ping一下网关，如果ping不通则认为自身有问题。 3）最容易的是借助keepalived提供的vrrp_script及track_script实现。如下所示：

# vim /etc/keepalived/keepalived.conf
   ......
   vrrp_script check_local {
    script "/root/check_gateway.sh" 
    interval 5
    }
   ......

   track_script {     
   check_local                   
   }

   脚本内容：
   # cat /root/check_gateway.sh
   #!/bin/sh
   VIP=$1
   GATEWAY=192.168.1.1 
   /sbin/arping -I em1 -c 5 -s $VIP $GATEWAY &>/dev/null

   check_gateway.sh 就是我们的仲裁逻辑，发现ping不通网关，则关闭keepalived service keepalived stop。

4）推荐自己写脚本

写一个while循环，每轮ping网关，累计连续失败的次数，当连续失败达到一定次数则运行service keepalived stop关闭keepalived服务。如果发现又能够ping通网关，再重启keepalived服务。最后在脚本开头再加上脚本是否已经运行的判断逻辑，将该脚本加到crontab里面。

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