主库自动切换“漂移” ——基于zookeeper分布式选举和一致性保证

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主库自动切换“漂移”
——基于zookeeper分布式选举和一致性保证
朱金清 (穆公)
[email protected]
微博: suinking
大纲
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背景
基于zk的分布式选举
切换的数据一致性保证
zk的监控
效果页面
总结
背景
• 互联网应用以普通的PC服务器为主
• 免费的开源软件: Linux平台、mysql
• 分布式系统的本质困难
– Partial failure 部分故障
• 如果要么一个都不坏,要么全坏,那处理简单多了
• 无法及时准确定位出故障的原因
背景-可靠性衡量
• 可靠性指标MTBF
– Mean Time between failures
• 1million hours的含义
– 10,000台服务器同时运行100小时就会坏一台
• 服务器主要部件MTBF
– 主板、CPU、硬盘 1million hours (厂家标称值)
– 内存 4million hours(8根内存 ~ 1million hours)
• 整体的MTBF~1million/4=250000h~1万天
– 年故障率约2%-4%
Ref URL: 分布式系统的工程化开发方法http://wenku.baidu.com/view/7943585c3b3567ec102d8a0f.html
背景—mysql切换
• mysql的replication部署
• master挂了,如何?
– 需根据IO/SQL的binlog位置
– 因此,数据库的leader
election是有状态的分布式
选举,不像分布式中由其它任何一台就可以替
代(如hbase中的HMaster)
• 着重问题:
– 新主库的选举 / 应用程序感知
– 选举完后各个数据的一致性保证
相关工作
• Master采用虚IP的方式
– 前提:备库与主库在同一网段
– 阿里云的云聊PHPWind [1]
– 腾讯的CDB[2]
• DB对外的接口是DNS
– 优势:备库与主库可以在不同机房
– 阿里云在考虑的自动切换
– 缺点:受限于DNS,若DNS故障,服务不可用
– [1] http://app.phpwind.com/
– [2] http://wiki.opensns.qq.com/wiki/CDB
分布式系统常用方法
• Paxos:一半机器存活即可
• 实践中,常用master + lease来提高效率
• 分布式系统协调服务
– Chubby (Google: Bigtable, MapReduce)
– Zookeeper (Yahoo!: hbase, hadoop子项目)
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[1] The Chubby lock service for loosely-coupled distributed systems (google论文)
[2] http://nosql-wiki.org/wiki/bin/view/Main/ThePartTimeParliament
[3] http://hadoop.apache.org/zookeeper
[4] PaxosLease: PaxosLease: Diskless Paxos for Leases
我们的方式:漂移
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拆分成很多套数据库
Master(read-only)-Master-slave
数据库中间层部署在程序端,配置推送
CM3机房
CM4机房
CM6机房
采用IP的方式
优势
主库(Read-only)
– 备库与主库可以在不同机房
Agent
– 不受限于DNS
– 全页面操作
– 人工情况下可以将 Zookeeper
主库
Agent
Zookeeper
从库-容灾库
Agent
Zookeeper
大纲
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背景
基于zk的分布式选举
切换的数据一致性保证
zk的监控
效果页面
总结
zk介绍
• Yahoo!参考Chubby开发的分布式协调服务
– Chubby采用Paxos算法
– zk采用zab协议,基于TCP来保证消息有序性
• 服务器端Java实现,客户端目前支持Perl,
Python,Java,C等编程语言(有第三方
PHP)
• 我们的系统(漂移):C++ / PHP
zookeeper的配置
• Stand-alone模式 & Cluster模式
– 有三种端口配置
• 客户端通信端口
• 服务器通信端口
• 服务器选举端口
• 超时设置(2~20倍限制)
– zk服务器之间的超时
• initLimit (连接+同步)
• syncLimit (同步)
– 客户端程序与zk的超时
• zookeeper_init(host, wacher, int recv_timeout …);
主库切换逻辑
• 主库切换选举
/lock
– 每个mysql的客户端对应一个节点
– 主库对应的节点为第一个节点
– 若主库挂了,节点消失
– 发起选举,只有一个节点获得lock
即成为新主库
watcher
事件
/x-0001
/x-0002
/x-0003
watcher
事件
部署场景
• 可靠的zk集群保障
– zk机器可靠性可以保障
– 半数以上机器存活即可
CM3机房
– 稳定的第三方
• 场景:有三个机房
– zk部署在三个机房
– mysql:cm3,4,6
– mysql:agent=1:1
主库(Read-only)
Agent
Zookeeper
CM4机房
主库
Agent
Zookeeper
CM6机房
从库-容灾库
Agent
Zookeeper
主库切换的触发条件
• agent异常
– a1:agent异常退出
CM3机房
– a2:agent与mysql的通信异常
– a3:agent与zk之间的网络异常
主库(Read-only)
– a4:机器死机
• mysql数据库
– m1:访问异常
– m2:机器死机(同a4)
– m3:机器的网络异常(同a3)
– m4:所在的整个机房down掉
Agent
Zookeeper
CM4机房
主库
Agent
Zookeeper
主库切换的触发条件-agent
• a1:异常退出
– 要求在recv_timeout的时间内可重启
CM3机房
– 否则将会进行切换
• 需要记住client端的session
• 否则进行自动recover
• 无法设置read-only,需第三方
• a2:与mysql的通信异常
主库(Read-only)
Agent
CM4机房
主库
Agent
– 与mysql进行读写测试
Zookeeper
Zookeeper
– 重试机制,重试次数、间隔可控制
– 若mysql正常,通信问题可以忽略(同一台机器)
主库切换的触发条件-agent(2)
• a3:与zk之间的网络异常(设置read-only)
– 通过超时来控制,大于recv_timeout则切换
CM3机房
CM4机房
– 由于session的绑定无法恢复,需进行切换
• a4:机器死机(设置read-only)
主库(Read-only)
– agent与zk的通信中断
– 在大于recv_timeout之后
进行自动切换
Agent
Zookeeper
主库
Agent
Zookeeper
主库切换的触发条件-mysql
• m1:访问异常
• 定期进行读写(设置read-only)
– 主库:插入时间戳(可重试,重试间隔可设置)
» 若mysql连接被kill掉,重新创建连接
CM3机房
– 从库:读取时间戳(同上)
– 若异常,认为mysql挂断,进行切换
• m2:机器死机(同a4)
• m3:机器的网络异常(同a3)
• m4:所在的整个机房down掉
• zookeeper也挂掉,被踢出集群
• 类似于mysql机器与majority隔离
发起自动切换
主库(Read-only)
Agent
Zookeeper
CM4机房
主库
Agent
Zookeeper
故障测试—影响写入时间
• 1. 超时设置4秒钟
• 影响写入的时间为4-5秒钟。
故障测试—mysql挂掉
• 按照设置的检测超时来定(即为影响写入
的时间)
故障测试—watch事件的迁移
• zk集群上结点各有watch事件
• Client A注册上来后watch比如在zk的M上
– 如上图的,***00031结点
• 将zk的M进行shutdown
• 再进行主库切换,发现Client A成为主库
– Watch照样生效,即watch可以在zk间无缝迁移
故障测试—agent的自动重启
• agent的退出某种程度代表了主库的退出
– 1. 自动重启agent (需要将session保持到本地)
– [REF: hadoop the definitive guide chapter 13]
大纲
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背景
基于zk的分布式选举
切换的数据一致性保证
zk的监控
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总结
数据可能丢失的地方
• 挂掉的master的binlog能否获取到
• Slave机器上的relay-log损坏
REF : http://code.google.com/p/mysql-master-ha/
数据可能丢失的地方-Cont.
• binlog能否获取到
– ssh获取直接获取
– 否则,semi-replication
• DBA自己开发的ESR
– 采用DRC:
• DBA自己开发的类IO线程的模块
• Slave机器上的relay-log损坏
• Slave的relay-log损坏
– 判断Exec和Read的pos
– 若无法相等说明可能有丢失
大纲
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背景
基于zk的分布式选举
切换的数据一致性保证
zk的监控
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总结
官方支持的监控
• 4-letter monitoring (mntr)
• jmx监控
URL: http://zookeeper.apache.org/doc/r3.3.3/zookeeperJMX.html
4-letter monitoring
• 版本3.3.3需要添加patch-744方可(ant编译)
• 版本3.4自动支持(另外,3.4引入observer)
• mntr监控
Ganglia监控
Nagios监控
• http://10.232.31.61/nagios/
大纲
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背景
基于zk的分布式选举
切换的数据一致性保证
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漂移切换界面
大纲
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背景
基于zk的分布式选举
切换的数据一致性保证
zk的监控
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总结
总结
• 主从库构成分布式环境,但是有状态
– 确保agent可重启,可以任意次重启
– 但是有超时限制
• 主库切换逻辑可以通过zookeeper实现
– 锁的升级实现
• read-only的设置显得尤为重要,
• 故障切换 + APP切换
Q&A
微博:
http://www.weibo.com/suinking
Email: [email protected]
关注方向: mysql、hbase、HDFS

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