数据库平滑扩容方案剖析

1. 扩容方案剖析

1.1 扩容问题

在项目初期，我们部署了三个数据库A、B、C，此时数据库的规模可以满足我们的业务需求。为了将数据做到平均分配，我们在Service服务层使用uid%3进行取模分片，从而将数据平均分配到三个数据库中。

如图所示：数据库平滑扩容方案剖析

后期随着用户量的增加，用户产生的数据信息被源源不断的添加到数据库中，最终达到数据库的最佳存储容量。如果此时继续向数据库中新增数据，会导致数据库的CRUD等基本操作变慢，进而影响整个服务的响应速度。

这时，我们需要增加新的节点，对数据库进行水平扩容，那么加入新的数据库D后，数据库的规模由原来的3个变为4个。

如图所示：

数据库平滑扩容方案剖析

此时由于分片规则发生了变化（uid%3 变为uid%4），导致大部分的数据，无法命中原有的数据，需要重新进行分配，要做大量的数据迁移处理。

比如之前uid如果是uid=3取模3%3=0，是分配在A库上，新加入D库后， uid=3取模3%4=3，分配在D库上；

数据库平滑扩容方案剖析

新增一个节点，大概会有90%的数据需要迁移，这样会面临大量的数据压力，并且对服务造成极大的不稳定性。

1.2 停机方案

数据库平滑扩容方案剖析

发布公告

为了进行数据的重新拆分，在停止服务之前，我们需要提前通知用户，比如：我们的服务会在yyyy-MM-dd进行升级，给您带来的不便敬请谅解。
停止服务

关闭Service
离线数据迁移（拆分，重新分配数据）

将旧库中的数据按照Service层的算法，将数据拆分，重新分配数据
数据校验

开发定制一个程序对旧库和新库中的数据进行校验，比对
更改配置

修改Service层的配置算法，也就是将原来的uid%3变为uid%4
恢复服务

重启Service服务
回滚预案

针对上述的每个步骤都要有数据回滚预案，一旦某个环节（如：数据迁移，恢复服务等）执行失败，立刻进行回滚，重新再来

停止服务之后，能够保证迁移工作的正常进行，但是服务停止，伤害用户体验，并造成了时间压力，必须在指定的时间内完成迁移。

1.3 停写方案

数据库平滑扩容方案剖析

支持读写分离

数据库支持读写分离，在扩容之前，每个数据库都提供了读写功能，数据重新分配的过程中，将每个数据库设置为只读状态，关闭写的功能
升级公告

为了进行数据的重新拆分，在停写之前，我们需要提前通知用户，比如：我们的服务会在yyyy-MM-dd进行升级，给您带来的不便敬请谅解。
中断写操作，隔离写数据源（或拦截返回统一提示）

在Service层对所有的写请求进行拦截，统一返回提示信息，如：服务正在升级中，只对外提供读服务
数据同步处理

将旧库中的数据按照Service层的算法，将数据重新分配，迁移（复制数据）
数据校验

开发定制一个程序对旧库中的数据进行备份，使用备份的数据和重新分配后的数据进行校验，比对
更改配置

通过配置中心，修改Service层的配置算法，也就是将原来的uid%3变为uid%4，这个过程不需要重启服务
恢复写操作

设置数据库恢复读写功能，去除Service层的拦截提示
数据清理

使用delete语句对冗余数据进行删除
回滚预案

针对上述的每个步骤都要有数据回滚预案，一旦某个环节（如：数据迁移等）执行失败，立刻进行回滚，重新再来

缺点：在数据的复制过程需要消耗大量的时间，停写时间太长，数据需要先复制，再清理冗余数据

1.4 日志方案

核心是通过日志进行数据库的同步迁移，主要操作步骤如下：

数据迁移之前，业务应用访问旧的数据库节点。

数据库平滑扩容方案剖析

日志记录

在升级之前，记录“对旧数据库上的数据修改”的日志（这里修改包括增、删、改），这个日志不需要记录详细的数据信息，主要记录：

（1）修改的库；

（2）修改的表；

（3）修改的唯一主键；

（4）修改操作类型。

数据库平滑扩容方案剖析

日志记录不用关注新增了哪些信息，修改的数据格式，只需要记录以上数据信息，这样日志格式是固定的，这样能保证方案的通用性。

服务升级日志记录功能风险较小：

写和修改接口是少数，改动点少；

升级只是增加了一些日志，采用异步方式实现，对业务功能没有太多影响。

数据迁移：

研发定制数据迁移工具，作用是把旧库中的数据迁移至新库中。

数据库平滑扩容方案剖析

整个过程仍然采用旧库进行对外服务。

数据同步工具实现复杂度不高。

只对旧库进行读取操作，如果同步出现问题，都可以对新库进行回滚操作。

可以限速或分批迁移执行，不会有时间压力。

数据迁移完成之后，并不能切换至新库提供服务。

因为旧库依然对线上提供服务，库中的数据随时会发生变化，但这些变化的数据并没有同步到新库中，旧库和新库数据不一致，所以不能直接进行切换，需要将数据同步完整。

日志增量迁移

数据库平滑扩容方案剖析

研发一个日志迁移工具，把上面迁移数据过程中的差异数据追平，处理步骤：

读取log日志，获取具体是哪个库、表和主键发生了变化修改；

把旧库中的主键记录读取出来

根据主键ID，把新库中的记录替换掉

这样可以最大程度的保障数据的一致性。风险分析：

整个过程，仍然是旧库对线上提供服务；

日志迁移工具实现的复杂度较低；

任何时间发现问题，可以重新再来，有充分的容错空间；

可以限速重放处理日志，处理过程不会因为对线上影响造成时间压力。

但是，日志增量同步完成之后，还不能切换到新的数据库。

因为日志增量同步过程中，旧库中可能有数据发生变化，导致数据不一致，所以需要进一步读取日志，追平数据记录；日志增量同步过程随时可能会产生新的数据，新库与旧库的数据追平也会是一个无限逼近的过程。

数据校验

准备好数据校验工具，将旧库和新库中的数据进行比对，直到数据完全一致。

数据库平滑扩容方案剖析

切换新库

数据比对完成之后，将流量转移切换至新库，至此新库提供服务，完成迁移。

数据库平滑扩容方案剖析

但是在极限情况下，即便通过上面的数据校验处理，也有可能出现99.99%数据一致，不能保障完全一致，这个时候可以在旧库做一个readonly只读功能，或者将流量屏蔽降级，等待日志增量同步工具完全追平后，再进行新库的切换。

至此，完成日志方案的迁移扩容处理，整个过程能够持续对线上提供服务，只会短暂的影响服务的可用性。

这种方案的弊端，是操作繁琐，需要适配多个同步处理工具，成本较高，需要制定个性化业务的同步处理，不具备普遍性，耗费的时间周期也较长。

1.5 双写方案（中小型数据）

数据库平滑扩容方案剖析

双写方案可通过canal或mq做实现。

增加新库，按照现有节点，增加对应的数量。
数据迁移：避免增量影响，先断开主从，再导入（耗时较长），同步完成并做校验
增量同步：开启Canal同步服务，监听从节点数据库，再开启主从同步，从节点收到数据后会通过Canal服务，传递至新的DB节点。
切换新库：通过Nginx，切换访问流量至新的服务。
修复切换异常数据：在切换过程中，如果出现，Canal未同步，但已切换至新库的请求（比如下单，修改了资金，但还未同步），可以通过定制程序，读取检测异常日志，做自动修复或人工处理。

针对此种情况，最好是在凌晨用户量小的时候，或专门停止外网访问，进行切换，减少异常数据的产生。
数据校验：为保障数据的完全一致，有必要对数据的数量完整性做校验。

1.6 平滑2N方案（大数据量）

线上数据库，为了保障其高可用，一般每台主库会配置一台从库，主库负责读写，从库负责读取。下图所示，A，B是主库，A0和B0是从库。

数据库平滑扩容方案剖析

当需要扩容的时候，我们把A0和B0升级为新的主库节点，如此由2个分库变为4个分库。同时在上层的分片配置，做好映射，规则如下:

把uid%4=0和uid%4=2的数据分别分配到A和A0主库中

把uid%4=1和uid%4=3的数据分配到B和B0主库中

数据库平滑扩容方案剖析

因为A和A0库的数据相同，B和B0数据相同，此时无需做数据迁移。只需调整变更一下分片配置即可，通过配置中心更新，不需要重启。

数据库平滑扩容方案剖析

由于之前uid%2的数据是分配在2个库里面，扩容之后需要分布到4个库中，但由于旧数据仍存在（uid%4=0的节点,还有一半uid%4=2的数据），所以需要对冗余数据做一次清理。

这个清理，并不会影响线上数据的一致性，可以随时随地进行。

处理完成之后，为保证数据的高可用，以及将来下一步的扩容需求。

可以为现有的主库再次分配一个从库。

数据库平滑扩容方案剖析

2. 平滑2N扩容方案实践

2.1 实现应用服务级别的动态扩容

扩容前部署架构：

数据库平滑扩容方案剖析

2.1.1 MariaDB服务安装

切换阿里云镜像服务（YUM安装过慢可以切换）

yum -y install wget
## 备份CentOS-Base.repo
mv /etc/yum.repos.d/CentOS-Base.repo /etc/yum.repos.d/CentOS-Base.repo.bak

wget -O /etc/yum.repos.d/CentOS-Base.repo http://mirrors.aliyun.com/repo/Centos-7.repo

wget -P /etc/yum.repos.d/ http://mirrors.aliyun.com/repo/epel-7.repo

yum clean all

yum makecache

配置YUM源

vi /etc/yum.repos.d/mariadb-10.2.repo

增加以下内容：

[mariadb]
name = MariaDB
baseurl = https://mirrors.ustc.edu.cn/mariadb/yum/10.2/centos7-amd64
gpgkey=https://yum.mariadb.org/RPM-GPG-KEY-MariaDB
gpgcheck=1

执行安装

yum -y install mariadb mariadb-server MariaDB-client  MariaDB-common

如果之前已经安装，需要先删除（如果之前没有安装，可以忽略此步骤）

停止Mariadb服务

[root@localhost yum.repos.d]# ps -ef | grep mysql
root       1954      1  0 Oct04 ?        00:05:43 /usr/sbin/mysqld --wsrep-new-cluster --user=root
root      89521  81403  0 07:40 pts/0    00:00:00 grep --color=auto mysql
[root@localhost yum.repos.d]# kill 1954

卸载Mariadb服务
```
yum -y remove Maria*
```

删除数据与配置：

rm -rf /var/lib/mysql/*
rm -rf /etc/my.cnf.d/
rm -rf /etc/my.cnf

启动MariaDB后，执行安全配置向导命令，可根据安全配置向导提高数据库的安全性
```
systemctl start mariadb

mysql_secure_installation
```

开启用户远程连接权限

将连接用户root开启远程连接权限；

mysql -uroot -p654321

进入MySQL服务，执行以下操作：

use mysql;

delete from user;
## 配置root用户使用密码654321从任何主机都可以连接到mysql服务器
GRANT ALL PRIVILEGES ON *.* TO 'root'@'%' IDENTIFIED BY '654321' WITH GRANT OPTION;

FLUSH PRIVILEGES;

2.1.2 MariaDB双主同步

在Server1增加配置：

在/etc/my.cnf中添加以下配置：

[mysqld]
server-id  = 1
log-bin=mysql-bin
relay-log = mysql-relay-bin
## 忽略mysql、information_schema库下对表的操作
replicate-wild-ignore-table=mysql.%
replicate-wild-ignore-table=information_schema.%
## 默认的情况下mysql是关闭的;
log-slave-updates=on
## 复制过程中，有任何错误，直接跳过
slave-skip-errors=all
auto-increment-offset=1
auto-increment-increment=2
## binlog的格式：STATEMENT，ROW，MIXED
binlog_format=mixed
## 自动过期清理binlog，默认0天，即不自动清理
expire_logs_days=10

注意， Server1自增为奇数位：

auto-increment-offset=1 主键自增基数, 从1开始。

auto-increment-increment=2 主键自增偏移量，每次为2。

在Server2增加配置：

修改/etc/my.cnf:

[mysqld]
server-id = 2
log-bin=mysql-bin
relay-log = mysql-relay-bin
replicate-wild-ignore-table=mysql.%
replicate-wild-ignore-table=information_schema.%
log-slave-updates=on
slave-skip-errors=all
auto-increment-offset=2
auto-increment-increment=2
binlog_format=mixed
expire_logs_days=10

Server2自增为偶数位：

auto-increment-offset=2 主键自增基数, 从2开始。

auto-increment-increment=2 主键自增偏移量，每次为2。

配置修改完成后，重启数据库。

同步授权配置

在Server1创建replica用于主从同步的用户：

MariaDB [(none)]> grant replication slave, replication client on *.* to 'replica'@'%' identified by 'replica';
mysql> flush privileges;

查询日志文件与偏移量，开启同步时需使用：

MariaDB [(none)]> show master status;
+------------------+----------+--------------+------------------+
| File             | Position | Binlog_Do_DB | Binlog_Ignore_DB |
+------------------+----------+--------------+------------------+
| mysql-bin.000001 |      663 |              |                  |
+------------------+----------+--------------+------------------+

同样，在Server2创建replica用于主从同步的用户：

MariaDB [(none)]> grant replication slave, replication client on *.* to 'replica'@'%' identified by 'replica';
mysql> flush privileges;

查询日志文件与偏移量：

MariaDB [(none)]> show master status;
+------------------+----------+--------------+------------------+
| File             | Position | Binlog_Do_DB | Binlog_Ignore_DB |
+------------------+----------+--------------+------------------+
| mysql-bin.000001 |      663 |              |                  |
+------------------+----------+--------------+------------------+

配置主从同步信息

在Server1中执行：

MariaDB [(none)]> change master to master_host='192.168.116.141',master_user='replica', master_password='replica', master_port=3306, master_log_file='mysql-bin.000007', master_log_pos=374, master_connect_retry=30;

在Server2中执行：

MariaDB [(none)]> change master to master_host='192.168.116.140',master_user='replica', master_password='replica', master_port=3306, master_log_file='mysql-bin.000015', master_log_pos=374, master_connect_retry=30;

开启双主同步

在Server1和Server2中分别执行：

MariaDB [(none)]> start slave;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

在Server1查询同步信息：

MariaDB [(none)]>  show slave status\G;
*************************** 1. row ***************************
               Slave_IO_State: Waiting for master to send event
                  Master_Host: 10.10.20.126
                  Master_User: replica
                  Master_Port: 3306
                Connect_Retry: 30
              Master_Log_File: mysql-bin.000001
          Read_Master_Log_Pos: 663
               Relay_Log_File: mysql-relay-bin.000002
                Relay_Log_Pos: 555
        Relay_Master_Log_File: mysql-bin.000001
             Slave_IO_Running: Yes
            Slave_SQL_Running: Yes
...

在Server2查询同步信息：

MariaDB [(none)]>  show slave status\G;
*************************** 1. row ***************************
               Slave_IO_State: Waiting for master to send event
                  Master_Host: 10.10.20.125
                  Master_User: replica
                  Master_Port: 3306
                Connect_Retry: 30
              Master_Log_File: mysql-bin.000001
          Read_Master_Log_Pos: 663
               Relay_Log_File: mysql-relay-bin.000002
                Relay_Log_Pos: 555
        Relay_Master_Log_File: mysql-bin.000001
             Slave_IO_Running: Yes
            Slave_SQL_Running: Yes
...

Slave_IO_Running和Slave_SQL_Running 都是Yes，说明双主同步配置成功。

2.1.3 KeepAlived安装与高可用配置

在Server1与Server2两台节点安装keepalived：
```
yum -y install keepalived
```

关闭防火墙

systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld

设置主机名称：

Server1节点：

hostnamectl set-hostname vip1

Server2节点：

hostnamectl set-hostname vip2

Server1节点配置

/etc/keepalived/keepalived.conf：

global_defs {
   router_id vip1           # 机器标识，和主机名保持一致，运行keepalived服务器的一个标识
}
vrrp_instance VI_1 {            #vrrp实例定义
    state BACKUP               #lvs的状态模式，MASTER代表主， BACKUP代表备份节点
    interface ens33               #绑定对外访问的网卡，vrrp实例绑定的网卡
    virtual_router_id 111        #虚拟路由标示，同一个vrrp实例采用唯一标示
    priority 100               #优先级，100代表最大优先级， 数字越大优先级越高
    advert_int 1              #master与backup节点同步检查的时间间隔，单位是秒
    authentication {           #设置验证信息
        auth_type PASS         #有PASS和AH两种
        auth_pass 6666         #验证密码，BACKUP密码须相同
    }
    virtual_ipaddress {         #KeepAlived虚拟的IP地址
        192.168.116.150
    }
}
virtual_server 192.168.116.150 3306 {       #配置虚拟服务器IP与访问端口
    delay_loop 6                 #健康检查时间
    lb_algo rr                  #负载均衡调度算法， rr代表轮询
    lb_kind DR                   #负载均衡转发规则 DR/NAT/
    persistence_timeout 0        #会话保持时间，这里要做测试， 所以设为0， 实际可根据session有效时间配置
    protocol TCP               #转发协议类型，支持TCP和UDP
    real_server 192.168.116.140 3306 {    #配置服务器节点VIP1    
    notify_down /usr/local/shell/mariadb.sh #当服务挂掉时， 会执行此脚本，结束keepalived进程
    weight 1               #设置权重，越大权重越高
    TCP_CHECK {              #状态监测设置
       connect_timeout 10       #超时配置， 单位秒
       retry 3             #重试次数
       delay_before_retry 3        #重试间隔
       connect_port 3306         #连接端口， 和上面保持一致
       }
    }

}

创建关闭脚本mariadb.sh

/usr/local/shell/mariadb.sh：

pkill keepalived

加入执行权限：

chmod a+x mariadb.sh

Server2节点配置：

global_defs {
   router_id vip2           # 机器标识，和主机名保持一致，运行keepalived服务器的一个标识
}
vrrp_instance VI_1 {            #vrrp实例定义
    state BACKUP               #lvs的状态模式，MASTER代表主， BACKUP代表备份节点
    interface ens33               #绑定对外访问的网卡
    virtual_router_id 111        #虚拟路由标示，同一个vrrp实例采用唯一标示
    priority 98               #优先级，100代表最大优先级， 数字越大优先级越高
    advert_int 1              #master与backup节点同步检查的时间间隔，单位是秒
    authentication {           #设置验证信息
        auth_type PASS         #有PASS和AH两种
        auth_pass 6666         #验证密码，BACKUP密码须相同
    }
    virtual_ipaddress {         #KeepAlived虚拟的IP地址
        192.168.116.150
    }
}
virtual_server 192.168.116.150 3306 {       #配置虚拟服务器IP与访问端口
    delay_loop 6                 #健康检查时间
    lb_algo rr                  #负载均衡调度算法， rr代表轮询, 可以关闭
    lb_kind DR                   #负载均衡转发规则, 可以关闭
    persistence_timeout 0        #会话保持时间，这里要做测试， 所以设为0， 实际可根据session有效时间配置
    protocol TCP               #转发协议类型，支持TCP和UDP
    real_server 192.168.116.141 3306{    #配置服务器节点VIP2
    notify_down /usr/local/shell/mariadb.sh #当服务挂掉时， 会执行此脚本，结束keepalived进程
    weight 1               #设置权重，越大权重越高
    TCP_CHECK {              #r状态监测设置
       connect_timeout 10       #超时配置， 单位秒
       retry 3             #重试次数
       delay_before_retry 3        #重试间隔
       connect_port 3306         #连接端口， 和上面保持一致
       }
    }

}

和Server1的差异项：

router_id vip2   # 机器标识，和主机名保持一致
priority 98               #优先级，100代表最大优先级， 数字越大优先级越高
real_server 10.10.20.126 3306  #配置服务器节点VIP2

注意，两台节点都设为BACKUP

virtual_router_id 111        #同一个vrrp实例采用唯一标示
state BACKUP

如果不想重启后，争夺备用节点的VIP，可以设置此项

nopreempt #不主动抢占资源

注意：这个配置只能设置在backup主机上，而且这个主机优先级要比另外一台高

验证高可用

停止主节点MariaDB服务，验证是否自动切换。

2.1.4 搭建应用服务工程

ShardingJDBC的介绍

是ShardingSphere 下的一个产品

定位为轻量级 Java 框架，在 Java 的 JDBC 层提供的额外服务。它使用客户端直连数据库，以 jar 包形式提供服务，无需额外部署和依赖，可理解为增强版的 JDBC 驱动，完全兼容 JDBC 和各种 ORM 框架。
- 适用于任何基于 JDBC 的 ORM 框架，如：JPA, Hibernate, Mybatis, Spring JDBC Template 或直接使用 JDBC。
- 支持任何第三方的数据库连接池，如：DBCP, C3P0, BoneCP, Druid, HikariCP 等。
- 支持任意实现 JDBC 规范的数据库，目前支持 MySQL，Oracle，SQLServer，PostgreSQL 以及任何遵循 SQL92 标准的数据库
ShardingJDBC初始化流程

1）配置ShardingRuleConfiguration对象

2）配置表分片规则TableRuleConfiguration对象，设置分库、分表策略

3）通过Factory对象将Rule对象与DataSource对象装配

4）ShardingJDBC使用DataSource对象进行分库

数据库平滑扩容方案剖析

ShardingJDBC集成配置

1）maven依赖

2）规则配置application.yml

3）创建DataSource

验证应用服务动态扩容

配置两个数据源，分别指向Server1和Server2
分片只配置一个数据源
动态增加另一个数据源

// 动态数据源配置实现扩容
Properties properties = loadPropertiesFile("datasource1.properties");
try {
    log.info("load datasource config url: " + properties.get("url"));
    DruidDataSource druidDataSource = (DruidDataSource) DruidDataSourceFactory.createDataSource(properties);
    druidDataSource.setRemoveAbandoned(true);
    druidDataSource.setRemoveAbandonedTimeout(600);
    druidDataSource.setLogAbandoned(true);
    // 设置数据源错误重连时间
    druidDataSource.setTimeBetweenConnectErrorMillis(60000);
    druidDataSource.init();
    OrchestrationShardingDataSource dataSource = SpringContextUtil.getBean("tradeSystemDataSource", OrchestrationShardingDataSource.class);
    Map<String, DataSource> dataSourceMap = dataSource.getDataSource().getDataSourceMap();
    dataSourceMap.put(DatasourceEnum.DATASOURCE_2.getValue(), druidDataSource);

    Map<String, DataSourceConfiguration> dataSourceConfigMap = new HashMap<String, DataSourceConfiguration>();
    for(String key : dataSourceMap.keySet()) {
        dataSourceConfigMap.put(key, DataSourceConfiguration.getDataSourceConfiguration(dataSourceMap.get(key)));
    }
    String result = SHARDING_RULE_TABLE_ORDER.replace(SHARDING_RULE_DATASOURCE, newRule);
    replaceActualDataNodes(result);
    SHARDING_RULE_DATASOURCE = newRule;

    dataSource.renew(new DataSourceChangedEvent(
        "/" + DruidSystemDataSourceConfiguration.DYNAMIC_SHARDING + "/config/schema/logic_db/datasource",
        dataSourceConfigMap));
    return;


} catch (Exception e) {
    log.error(e.getMessage(), e);
}

注意事项

Sharding JDBC, Mycat, Drds 等产品都是分布式数据库中间件, 相比直接的数据源操作, 会存在一些限制, Sharding JDBC在使用时, 要注意以下问题:
- 有限支持子查询
- 不支持HAVING
- 不支持OR，UNION 和 UNION ALL
- 不支持特殊INSERT
- 每条INSERT语句只能插入一条数据，不支持VALUES后有多行数据的语句
- 不支持DISTINCT聚合
- 不支持dual虚拟表查询
- 不支持SELECT LAST_INSERT_ID(), 不支持自增序列
- 不支持CASE WHEN

2.2 实现数据库的秒级平滑2N扩容

**扩容部署架构： **

数据库平滑扩容方案剖析

2.2.1 新增数据库VIP

在Server2节点，增加VIP

修改/etc/keepalived/keepalived.conf

global_defs {
   router_id vip2
}
vrrp_instance VI_1 {            #vrrp实例定义
    state BACKUP               #lvs的状态模式，MASTER代表主， BACKUP代表备份节点
    interface ens33               #绑定对外访问的网卡
    virtual_router_id 112        #虚拟路由标示，同一个vrrp实例采用唯一标示
    priority 100               #优先级，100代表最大优先级， 数字越大优先级越高
    advert_int 1              #master与backup节点同步检查的时间间隔，单位是秒
    authentication {           #设置验证信息
        auth_type PASS         #有PASS和AH两种
        auth_pass 6666         #验证密码，BACKUP密码须相同
    }
    virtual_ipaddress {         #KeepAlived虚拟的IP地址
        192.168.116.151
    }
}
virtual_server 192.168.116.151 3306 {       #配置虚拟服务器IP与访问端口
    delay_loop 6                 #健康检查时间
    persistence_timeout 0        #会话保持时间，这里要做测试， 所以设为0， 实际可根据session有效时间配置
    protocol TCP               #转发协议类型，支持TCP和UDP
    real_server 192.168.116.141 3306{    #配置服务器节点VIP1
    notify_down /usr/local/shell/mariadb.sh
    weight 1               #设置权重，越大权重越高
    TCP_CHECK {              #r状态监测设置
       connect_timeout 10       #超时配置， 单位秒
       retry 3             #重试次数
       delay_before_retry 3        #重试间隔
       connect_port 3306         #连接端口， 和上面保持一致
       }
    }

}

注意配置项：

virtual_router_id 112        #虚拟路由标示，同一个vrrp实例采用唯一标示
priority 100               #优先级，100代表最大优先级， 数字越大优先级越高

2.2.2 应用服务增加动态数据源

修改应用服务配置，增加新的数据源，指向新设置的VIP： 192.168.116.151
通过应用服务接口，动态扩容调整

2.2.3 解除原双主同步

mysql -uroot -p654321

进入Server1:
```
MariaDB [(none)]> stop slave;
```
进入Server2:
```
MariaDB [(none)]> stop slave;
```
通过应用服务接口验证数据是否解除同步

2.2.4 安装MariaDB扩容服务器

新建两台虚拟机，分别为Server3和Server4。
在Server3和Server4两台节点上安装MariaDB服务

参考2.1.1 MariaDB服务安装

配置Server3与Server1，实现新的双主同步

Server3节点，修改/etc/my.cnf:

[mysqld]
server-id = 3
log-bin=mysql-bin
relay-log = mysql-relay-bin
replicate-wild-ignore-table=mysql.%
replicate-wild-ignore-table=information_schema.%
log-slave-updates=on
slave-skip-errors=all
auto-increment-offset=2
auto-increment-increment=2
binlog_format=mixed
expire_logs_days=10

重启Server3数据库

service mariadb restart

创建replica用于主从同步的用户：

MariaDB [(none)]> grant replication slave, replication client on *.* to 'replica'@'%' identified by 'replica';
mysql> flush privileges;

在Server1节点，进行数据全量备份：

mysqldump -uroot -p654321 --routines --single_transaction --master-data=2 --databases smooth > server1.sql

查看并记录master status信息：

...
--
-- Position to start replication or point-in-time recovery from
--

-- CHANGE MASTER TO MASTER_LOG_FILE='mysql-bin.000002', MASTER_LOG_POS=17748;
...

将备份的server1.sql通过scp命令拷贝至Server3节点。

scp server1.sql root@192.168.116.142:/usr/local/

将数据还原至Server3节点：

mysql -uroot -p654321 < /usr/local/server1.sql

配置主从同步信息

根据上面的master status信息，在Server3中执行：

MariaDB [(none)]> change master to master_host='192.168.116.140',master_user='replica', master_password='replica', master_port=3306, master_log_file='mysql-bin.000016', master_log_pos=1754, master_connect_retry=30;
Query OK, 0 rows affected (0.01 sec)

开启主从同步：

MariaDB [(none)]> start slave;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

如果出现问题，复原主从同步信息：

MariaDB [(none)]> reset slave;
Query OK, 0 rows affected (0.01 sec)

检查同步状态信息：

MariaDB [(none)]> show slave status \G
*************************** 1. row ***************************
               Slave_IO_State: Waiting for master to send event
                  Master_Host: 10.10.20.125
                  Master_User: replica
                  Master_Port: 3306
                Connect_Retry: 30
              Master_Log_File: mysql-bin.000004
          Read_Master_Log_Pos: 11174
               Relay_Log_File: mysql-relay-bin.000002
                Relay_Log_Pos: 1746
        Relay_Master_Log_File: mysql-bin.000004
             Slave_IO_Running: Yes
            Slave_SQL_Running: Yes

配置Server1与Server3节点的同步

查看Server3的日志信息：

MariaDB [(none)]> show master status;
+------------------+----------+--------------+------------------+
| File             | Position | Binlog_Do_DB | Binlog_Ignore_DB |
+------------------+----------+--------------+------------------+
| mysql-bin.000001 |     4781 |              |                  |
+------------------+----------+--------------+------------------+

在Server1节点，配置同步信息：

MariaDB [(none)]> reset slave;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

MariaDB [(none)]> change master to master_host='192.168.116.142',master_user='replica', master_password='replica', master_port=3306, master_log_file='mysql-bin.000005', master_log_pos=6931, master_connect_retry=30;

MariaDB [(none)]> start slave;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

配置Server4与Server2的双主同步

Server4节点，修改/etc/my.cnf:

[mysqld]
server-id = 4
log-bin=mysql-bin
relay-log = mysql-relay-bin
replicate-wild-ignore-table=mysql.%
replicate-wild-ignore-table=information_schema.%
log-slave-updates=on
slave-skip-errors=all
auto-increment-offset=2
auto-increment-increment=2
binlog_format=mixed
expire_logs_days=10

重启Server4数据库

service mariadb restart

创建replica用于主从同步的用户：

MariaDB [(none)]> grant replication slave, replication client on *.* to 'replica'@'%' identified by 'replica';
mysql> flush privileges;

在Server2节点，进行数据全量备份：

mysqldump -uroot -p654321 --routines --single_transaction --master-data=2 --databases smooth > server2.sql

查看并记录master status信息：

...
--
-- Position to start replication or point-in-time recovery from
--

-- CHANGE MASTER TO MASTER_LOG_FILE='mysql-bin.000003', MASTER_LOG_POS=4208;

...

将备份的server2.sql通过scp命令拷贝至Server4节点。

scp server2.sql root@192.168.116.143:/usr/local/

将数据还原至Server4节点：

mysql -uroot -p654321 < /usr/local/server2.sql

配置主从同步信息

根据上面的master status信息，在Server4中执行：

MariaDB [(none)]> change master to master_host='192.168.116.141',master_user='replica', master_password='replica', master_port=3306, master_log_file='mysql-bin.000007', master_log_pos=3006, master_connect_retry=30;
Query OK, 0 rows affected (0.01 sec)

开启主从同步：

MariaDB [(none)]> start slave;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

注意，如果出现问题，复原主从同步信息：

MariaDB [(none)]> reset slave;
Query OK, 0 rows affected (0.01 sec)

检查同步状态信息：

MariaDB [(none)]> show slave status \G
*************************** 1. row ***************************
               Slave_IO_State: Waiting for master to send event
                  Master_Host: 10.10.20.125
                  Master_User: replica
                  Master_Port: 3306
                Connect_Retry: 30
              Master_Log_File: mysql-bin.000004
          Read_Master_Log_Pos: 11174
               Relay_Log_File: mysql-relay-bin.000002
                Relay_Log_Pos: 1746
        Relay_Master_Log_File: mysql-bin.000004
             Slave_IO_Running: Yes
            Slave_SQL_Running: Yes

配置Server2与Server4节点的同步

查看Server4的日志信息：

MariaDB [(none)]> show master status;
+------------------+----------+--------------+------------------+
| File             | Position | Binlog_Do_DB | Binlog_Ignore_DB |
+------------------+----------+--------------+------------------+
| mysql-bin.000001 |     3696 |              |                  |
+------------------+----------+--------------+------------------+

在Server2节点，配置同步信息：

MariaDB [(none)]> reset slave;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

MariaDB [(none)]> change master to master_host='192.168.116.143',master_user='replica', master_password='replica', master_port=3306, master_log_file='mysql-bin.000005', master_log_pos=5787, master_connect_retry=30;

MariaDB [(none)]> start slave;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

2.2.5 增加KeepAlived服务实现高可用

确保新增的Server3和Server4节点安装Keepalived服务。

修改Server3节点配置

global_defs {
   router_id vip3          # 机器标识，一般设为hostname，故障发生时，邮件通知会使用到。
}
vrrp_instance VI_1 {            #vrrp实例定义
    state BACKUP               #lvs的状态模式，MASTER代表主， BACKUP代表备份节点
    interface ens33               #绑定对外访问的网卡
    virtual_router_id 111        #虚拟路由标示，同一个vrrp实例采用唯一标示
    priority 98               #优先级，100代表最大优先级， 数字越大优先级越高
    advert_int 1              #master与backup节点同步检查的时间间隔，单位是秒
    authentication {           #设置验证信息
        auth_type PASS         #有PASS和AH两种
        auth_pass 6666         #验证密码，BACKUP密码须相同
    }
    virtual_ipaddress {         #KeepAlived虚拟的IP地址
        192.168.116.150
    }
}
virtual_server 192.168.116.150 3306 {       #配置虚拟服务器IP与访问端口
    delay_loop 6                 #健康检查时间
    persistence_timeout 0        #会话保持时间，这里要做测试， 所以设为0， 实际可根据session有效时间配置
    protocol TCP               #转发协议类型，支持TCP和UDP
    real_server 192.168.116.142 3306{    #配置服务器节点VIP3
    notify_down /usr/local/shell/mariadb.sh
    weight 1               #设置权重，越大权重越高
    TCP_CHECK {              #r状态监测设置
       connect_timeout 10       #超时配置， 单位秒
       retry 3             #重试次数
       delay_before_retry 3        #重试间隔
       connect_port 3306         #连接端口， 和上面保持一致
       }
    }

}

注意里面IP配置正确，修改完成后重启服务。

创建关闭脚本mariadb.sh

/usr/local/shell/mariadb.sh：

pkill keepalived

加入执行权限：

chmod a+x mariadb.sh

修改Server4节点配置

global_defs {
   router_id vip4          # 机器标识，一般设为hostname，故障发生时，邮件通知会使用到。
}
vrrp_instance VI_1 {            #vrrp实例定义
    state BACKUP               #lvs的状态模式，MASTER代表主， BACKUP代表备份节点
    interface ens33               #绑定对外访问的网卡
    virtual_router_id 112        #虚拟路由标示，同一个vrrp实例采用唯一标示
    priority 98               #优先级，100代表最大优先级， 数字越大优先级越高
    advert_int 1              #master与backup节点同步检查的时间间隔，单位是秒
    authentication {           #设置验证信息
        auth_type PASS         #有PASS和AH两种
        auth_pass 6666         #验证密码，BACKUP密码须相同
    }
    virtual_ipaddress {         #KeepAlived虚拟的IP地址
        192.168.116.151
    }
}
virtual_server 192.168.116.151 3306 {       #配置虚拟服务器IP与访问端口
    delay_loop 6                 #健康检查时间
    persistence_timeout 0        #会话保持时间，这里要做测试， 所以设为0， 实际可根据session有效时间配置
    protocol TCP               #转发协议类型，支持TCP和UDP
    real_server 192.168.116.143 3306{    #配置服务器节点VIP4
    notify_down /usr/local/shell/mariadb.sh
    weight 1               #设置权重，越大权重越高
    TCP_CHECK {              #r状态监测设置
       connect_timeout 10       #超时配置， 单位秒
       retry 3             #重试次数
       delay_before_retry 3        #重试间隔
       connect_port 3306         #连接端口， 和上面保持一致
       }
    }

}

创建关闭脚本mariadb.sh

/usr/local/shell/mariadb.sh：

pkill keepalived

给所有的用户组加入执行权限：

chmod a+x mariadb.sh

修改完后重启Keepalived服务。

2.2.6 清理数据并验证

通过应用服务动态扩容接口做调整和验证
在Server1节点清理数据

根据取模规则，保留accountNo为偶数的数据
```
delete from t_trade_order where accountNo % 2 != 0
```
在Server2节点清理数据

根据取模规则，保留accountNo为奇数的数据
```
delete from t_trade_order where accountNo % 2 != 1
```

3.keepalived高可用配置大全

在Server1（192.168.116.140）中执行：

MariaDB [(none)]> change master to master_host='192.168.116.141',master_user='replica', master_password='replica', master_port=3306, master_log_file='mysql-bin.000005', master_log_pos=3207, master_connect_retry=30;

在Server2（192.168.116.141）中执行：

MariaDB [(none)]> change master to master_host='192.168.116.140',master_user='replica', master_password='replica', master_port=3306, master_log_file='mysql-bin.000012', master_log_pos=1951, master_connect_retry=30;

在Server3（192.168.116.142）中执行：

MariaDB [(none)]> change master to master_host='192.168.116.140',master_user='replica', master_password='replica', master_port=3306, master_log_file='mysql-bin.000013', master_log_pos=2781, master_connect_retry=30;
Query OK, 0 rows affected (0.01 sec)

在Server4（192.168.116.143）中执行：

MariaDB [(none)]> change master to master_host='192.168.116.141',master_user='replica', master_password='replica', master_port=3306, master_log_file='mysql-bin.000005', master_log_pos=7358, master_connect_retry=30;
Query OK, 0 rows affected (0.01 sec)