1. PXC简介

Percona XtraDB Cluster（下文简称PXC）是一个开源的MySQL高可用的解决方案，它集成了Percona服务器和Percona XtraBackup和Galera库共同运用的同步多主复制，也就是说PXC是基于Galere协议的高可用方案，Galera是Codership提供的多主数据同步复制机制，可以实现多个节点间的数据同步复制以及读写，并且可保障数据库的服务高可用及数据一致性。基于Galera的高可用方案主要有MariaDB Galera Cluster和Percona XtraDB Cluster，目前PXC用的会比较多一些，

  • PXC是由节点组成的，推荐配置至少3个节点，但是也可以运行在2个节点上；
  • 每个节点都是普通的MySQL/Percona服务器，可以将现有的数据库服务器组成集群，反之，也可以将集群拆分成单独的服务器；
  • 每个节点都包含完整的数据副本；
  • MariaDB的集群原理跟PXC一样,maridb-cluster其实就是PXC，两者原理是一样的。

2. PXC特性

  1. 同步复制，事务要么在节点中都提交要么不提交；
  2. 多主复制，可以在任意节点进行Write-Read操作；
  3. 在从服务器上并行应用事件，真正意义上的并行复制；
  4. 节点自动配置，数据一致性，不再是异步复制；
  5. PXC最大的优势：强一致性、无同步延迟

3. PXC优缺点

  • 优点：
    1. 服务高可用；
    2. 数据同步复制（并发复制），几乎无延迟；
    3. 多个节点支持同时读写，可实现写扩展，不过最好事先进行分库分表，让各个节点分别写不同的库或者表，避免让galera解决数据冲突；
    4. 新节点可以自动部署，部署操作简单；
    5. 数据严格一致性，尤其适合电商类应用（订单，金额等敏感数据）；
    6. 完全兼容MySQL。
  • 缺点：
    1. 只支持InnoDB引擎；低版本（5.6.20）的复制只支持InnoDB引擎，其他存储引擎的更改不复制。然而，DDL（Data Definition Language） 语句在statement级别被复制，并且，对mysql.*表的更改会基于此被复制。例如CREATE USER…语句会被复制，但是 INSERT INTO mysql.user…语句则不会；
    2. PXC集群一致性控制机制，事有可能被终止，原因如下：集群允许在两个节点上同时执行操作同一行的两个事务，但是只有一个能执行成功，另一个会被终止，集群会给被终止的。客户端返回死锁错误(Error: 1213 SQLSTATE: 40001 (ER_LOCK_DEADLOCK))；
    3. 写入效率取决于节点中最弱的一台，因为PXC集群采用的是强一致性原则，一个更改操作在所有节点都成功才算执行成功；
    4. 所有表都需要有主键；
    5. 集群吞吐量/性能取决于短板；
    6. 新加入节点采用SST时代价高；
    7. 锁冲突、死锁问题相对更多。

4. PXC常识

  • 端口号

    3306：数据库对外服务的端口号；

    4444：请求SST SST: 指数据一个镜像传输 xtrabackup , rsync ,mysqldump；

    4567: 组成员之间进行沟通的一个端口号；

    4568: 传输IST用的。相对于SST来说的一个增量。

  • 名词介绍

    WS：write set 写数据集

    IST: Incremental State Transfer 增量同步

    SST：State Snapshot Transfer 全量同步

  • 状态机变化阶段

    OPEN: 节点启动成功，尝试连接到集群，如果失败则根据配置退出或创建新的集群；

    PRIMARY: 节点处于集群PC中，尝试从集群中选取donor进行数据同步；

    JOINER: 节点处于等待接收/接收数据文件状态，数据传输完成后在本地加载数据；

    JOINED: 节点完成数据同步工作，尝试保持和集群进度一致；

    SYNCED：节点正常提供服务：数据的读写，集群数据的同步，新加入节点的sst请求；

    DONOR(贡献数据者)：节点处于为新节点准备或传输集群全量数据状态，对客户端不可用。

  • 状态机变化因素

    新节点加入集群；

    节点故障恢复；

    节点同步失败。

  • 传输SST的方法

    mysqldump、xtrabackup、rsync

  • 配置文件各项配置意义
    wsrep_provider：指定Galera库的路径

    wsrep_cluster_name：Galera集群的名称

    wsrep_cluster_address：Galera集群中各节点地址。地址使用组通信协议gcomm://(group communication)

    wsrep_node_name：本节点在Galera集群中的名称

    wsrep_node_address：本节点在Galera集群中的通信地址

    wsrep_sst_method：state_snapshot_transfer(SST)使用的传输方法，可用方法有mysqldump、rsync和xtrabackup，前两者在传输时都需要对Donor加全局只读锁(FLUSH TABLES WITH READ LOCK)，xtrabackup则不需要(它使用percona自己提供的backup lock)。强烈建议采用xtrabackup

    wsrep_sst_auth：在SST传输时需要用到的认证凭据，格式为：”用户：密码”

    pxc_strict_mode：是否限制PXC启用正在试用阶段的功能，ENFORCING是默认值，表示不启用

    binlog_format：二进制日志的格式。Galera只支持row格式的二进制日志

    default_storage_engine：指定默认存储引擎。Galera的复制功能只支持InnoDB

    innodb_autoinc_lock_mode：只能设置为2，设置为0或1时会无法正确处理死锁问题

5. PXC集群搭建

5.1 环境描述

本文档所涉及IP均为虚假IP。

Name IP
master 192.168.5.139
test1 192.168.5.138
test2 192.168.5.137

三个节点上的iptables与firewalld需先关闭，否则应开放3306、4444、4567、4568端口的访问，同时应关闭selinux。

5.2 安装PXC

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# 三台主机都需执行，安装Persona仓库
$ yum install http://www.percona.com/downloads/percona-release/redhat/0.1-4/percona-release-0.1-4.noarch.rpm
# 执行命令修改SELINUX项
$ vi /etc/selinux/config 
	SELINUX=disabled # 修改该项为disabled
# Seliux安全模块可能会对Percona XtraDB集群的数据进行限制访问，最好的方法是更改模式为许可
$ setenforce 0
# 安装PXC
$ yum -y --nogpgcheck install Percona-XtraDB-Cluster-57
# 开放相应端口（如无开启防火墙可忽略）
$ firewall-cmd --zone=public --add-port=3306/tcp --permanent
$ firewall-cmd --zone=public --add-port=4444/tcp --permanent
$ firewall-cmd --zone=public --add-port=4567/tcp --permanent
$ firewall-cmd --zone=public --add-port=4568/tcp --permanent
$ firewall-cmd --reload
# 开启PXC服务
$ systemctl start mysqld.service

5.3 接入MySQL

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# 查询MySQL临时生成密码
$ cat /var/log/mysqld.log | grep password
2019-06-28T10:02:12.733076Z 5 [Note] [MY-010454] [Server] A temporary password is generated for root@localhost: rldW%6_5J3h<
# 进入MySQL登录
$ mysql -u root -p
# 使用上述的临时密码进行登录
Enter password: rldW%6_5J3h<
Welcome to the MySQL monitor.  Commands end with ; or \g.
Your MySQL connection id is 11
Server version: 5.7.26-29-57-log Percona XtraDB Cluster (GPL), Release rel29, Revision 03540a3, WSREP version 31.37, wsrep_31.37
# 通过命令修改登录密码
mysql> alter user 'root'@'localhost' identified with mysql_native_password by '所要修改的密码需包含大小写字母、数字及特殊符号';

默认密码检查策略要求必须包含：大小写字母、数字和特殊符号，并且长度不能少于8位，否则会提示ERROR 1819 (HY000): Your password does not satisfy the current policy requirements。

5.4 远程访问授权

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# 创建远程访问用户
mysql> create user 'root'@'%' identified with mysql_native_password by '远程访问密码';
Query OK, 0 rows affected (0.01 sec)
# 允许访问权限
mysql> grant all privileges on *.* to 'root'@'%' with grant option;
Query OK, 0 rows affected (0.01 sec)
# 刷新权限列表
mysql> flush privileges;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

5.5 PXC配置

下述配置根据节点不同进行配置。

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# 停止MySQL服务
$ systemctl stop mysqld
# 修改配置文件 配置节点
$ vi  /etc/percona-xtradb-cluster.conf.d/wsrep.cnf
# 集群中节点的IP地址（本机填最后）
wsrep_cluster_address=gcomm://ip地址,IP地址,本机IP地址（用,号隔开）
# In order for Galera to work correctly binlog format should be ROW
binlog_format=ROW
# MyISAM storage engine has only experimental support
default_storage_engine=InnoDB
# Slave thread to use
wsrep_slave_threads= 8
wsrep_log_conflicts
# This changes how InnoDB autoincrement locks are managed and is a requirement for Galera
innodb_autoinc_lock_mode=2
# Node IP address
# 当前节点IP
wsrep_node_address=IP地址
# Cluster name
# 集群名称
wsrep_cluster_name=pxc-cluster
#If wsrep_node_name is not specified,  then system hostname will be used
# 当前节点名称
wsrep_node_name=pxc-cluster-node-1
#pxc_strict_mode allowed values: DISABLED,PERMISSIVE,ENFORCING,MASTER
# 不使用实验功能
pxc_strict_mode=ENFORCING
# SST method
#状态快照传输（sst）方法，官方建议
wsrep_sst_method=xtrabackup-v2
#Authentication for SST method
# 用户凭证——用于同步（mysql的用户名和密码）
wsrep_sst_auth="用户名:密码"

6. PXC初始化主节点

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# 其中一个节点使用以下命令启动
$ systemctl start mysql@bootstrap.service
# 登入MySQL
$ mysql -u root -p
# 开启wsrep_causal_reads
mysql> set wsrep_causal_reads =1;
# 创建配置文件中对应的用户（此步骤所有节点的IP都需要创建）
mysql> create user '对应配置文件的用户名'@'%' identified with mysql_native_password by '对应配置文件的密码';
# 给予权限
mysql> grant all privileges on *.* to '用户名'@'%' with grant option;
# 刷新权限表
mysql> flush privileges;

7. 启动其他节点

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# 其他节点采用以下命令进行启动
$ systemctl start mysqld
# 同时根据上述 6 步骤进行配置
# 开启wsrep_causal_reads
mysql> set wsrep_causal_reads =1;
# 创建配置文件中对应的用户（此步骤所有节点的IP都需要创建）
mysql> create user '对应配置文件的用户名'@'%' identified with mysql_native_password by '对应配置文件的密码';
# 给予权限
mysql> grant all privileges on *.* to '用户名'@'%' with grant option;
# 刷新权限表
mysql> flush privileges;
# 验证集群
mysql> show status like 'wsrep%';
+----------------------------------+---------------------------------------+
| Variable_name                    | Value                                 |
+----------------------------------+---------------------------------------+
| wsrep_local_state_uuid           | 8cae2eb0-9ccb-11e9-afcb-5ea6cd71dc63  |
| wsrep_protocol_version           | 9                                     |
...
| wsrep_incoming_addresses         | 192.168.5.137:3306,192.168.5.138,192.168.5.139:3306 |
| wsrep_cluster_weight             | 3                                     |
| wsrep_desync_count               | 0                                     |
| wsrep_evs_delayed                |                                       |
| wsrep_evs_evict_list             |                                       |
| wsrep_evs_repl_latency           | 0/0/0/0/0                             |
| wsrep_evs_state                  | OPERATIONAL                           |
| wsrep_gcomm_uuid                 | 380130ce-9ccd-11e9-9386-6a21f3d1896f  |
| wsrep_cluster_conf_id            | 6                                     |
| wsrep_cluster_size               | 3                                     |
| wsrep_cluster_state_uuid         | 8cae2eb0-9ccb-11e9-afcb-5ea6cd71dc63  |
| wsrep_cluster_status             | Primary                               |
| wsrep_connected                  | ON                                    |
| wsrep_local_bf_aborts            | 0                                     |
...
| wsrep_ready                      | ON                                    |
+----------------------------------+---------------------------------------+
71 rows in set (0.05 sec)

至此PXC集群搭建完成，可通过建库验证节点是否同步。

服务的启动和停止要对应

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$ systemctl stop mysqld   ------>  启动时用systemctl start mysqld

或者

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$ systemctl stop mysql@bootstrap.service   ----->  启用是用 systemctl start mysql@bootstrap.service

如果忘记root密码，则按以下操作恢复：

在[mysqld]的段中加上一句：skip-grant-tables 保存并且退出vi。

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$ mysql  -u root 
$ update mysql.user set authentication_string=password('123qwe') where user='root' and Host = 'localhost';
$ flush privileges