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MySQL Hochverfügbarkeitslösungen

German slides of my talk about MySQL HA Solutions, as presented at the SLAC09 conference in Berlin, Germany on 2009-12-11.

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MySQL Hochverfügbarkeitslösungen


    Lenz Grimmer <lenz@grimmer.com>
                  <
    http://lenzg.net/ | Twitter: @lenzgr
  2009-12-11 | SLAC 2009 | Berlin | Germany
Agenda
● Konzepte & Aspekte
● MySQL Replikation


● Disk replikation (DRBD)


● Shared Storage (SAN/NAS)


● Heartbeat/Linux-HA


● MySQL Cluster


● Weitere HV-Applikationen
Single MySQL Server

             MySQL Client



    SQL (SELECT, INSERT,
        UPDATE, DELETE)


   MySQL Storage Engines
(InnoDB, MyISAM, PBXT...)




              Disk Storage
(XFS, ReiserFS, JFS, ext3...)
Warum Hochverfügbarkeit?
●   Irgendetwas kann und wird ausfallen
●   Notwendigkeit von Wartungsarbeiten
●   Ausfallzeiten sind teuer
     ●   Website-Besucher kommen nicht wieder
     ●   Sie verlieren €€€
     ●   Ihr Chef beschwert sich
●   HV zu einem bereits vorhandenen System
    hinzuzufügen ist schwierig
Eliminierung des SPOF
●   Was ausfallen wird
    ●   Festplatten
    ●   Lüfter
●   Was ausfallen kann
        ●   Absturz der Applikation
        ●   OOM-Situationen, Kernel-Panics
        ●   Netzwerkverbindungen/-kabel
        ●   Stromversorgung
Was ist HV-Clustering?
●   Redundanz
●   Ein Dienst fällt aus → ein anderer
    übernimmt
●   Übernahme der IP Addresse und des
    Dienstes
●   Failover vs. Failback vs. Switchover
●   Nicht geeignet für mehr Leistung
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    (Lastverteilung)

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MySQL Hochverfügbarkeitslösungen

  • 1. MySQL Hochverfügbarkeitslösungen Lenz Grimmer <lenz@grimmer.com> < http://lenzg.net/ | Twitter: @lenzgr 2009-12-11 | SLAC 2009 | Berlin | Germany
  • 2. Agenda ● Konzepte & Aspekte ● MySQL Replikation ● Disk replikation (DRBD) ● Shared Storage (SAN/NAS) ● Heartbeat/Linux-HA ● MySQL Cluster ● Weitere HV-Applikationen
  • 3. Single MySQL Server MySQL Client SQL (SELECT, INSERT, UPDATE, DELETE) MySQL Storage Engines (InnoDB, MyISAM, PBXT...) Disk Storage (XFS, ReiserFS, JFS, ext3...)
  • 4. Warum Hochverfügbarkeit? ● Irgendetwas kann und wird ausfallen ● Notwendigkeit von Wartungsarbeiten ● Ausfallzeiten sind teuer ● Website-Besucher kommen nicht wieder ● Sie verlieren €€€ ● Ihr Chef beschwert sich ● HV zu einem bereits vorhandenen System hinzuzufügen ist schwierig
  • 5. Eliminierung des SPOF ● Was ausfallen wird ● Festplatten ● Lüfter ● Was ausfallen kann ● Absturz der Applikation ● OOM-Situationen, Kernel-Panics ● Netzwerkverbindungen/-kabel ● Stromversorgung
  • 6. Was ist HV-Clustering? ● Redundanz ● Ein Dienst fällt aus → ein anderer übernimmt ● Übernahme der IP Addresse und des Dienstes ● Failover vs. Failback vs. Switchover ● Nicht geeignet für mehr Leistung ● Nicht geeignet für mehr Durchsatz (Lastverteilung)
  • 8. Regeln zur Hochverfügbarkeit ● Auf Ausfälle vorbereitet sein ● Sicherstellen daß keine wichtigen Daten verloren gehen ● Keep it simple, stupid (KISS) ● Komplexität ist der Feind der Zuverlässigkeit ● Automatisieren was sinnvoll ist ● Häufig Tests durchführen!
  • 9. HA Komponenten ● Heartbeat ● Überwachung der hochverfügbar zu machenden Dienste ● Kann einzelne Server, Dienste, Netzwerkverbundungen etc. prüfen ● HA Monitor ● Konfiguration der Dienste/Applikationen ● Regelt ordnungsgemäßen Start und Beenden ● Erlaubt manuelle Übernahme ● Replikation oder Shared storage (SAN)
  • 10. Split-Brain ● Ausfall der Kommunikation → separate Cluster-Partitionen ● “Split-brain” Situation: mehr als eine Partition will die Kontrolle über ihren Teil des Clusters übernehmen ● http://linux-ha.org/BadThingsWillHappen ● Vermeidung mittels “Fencing“ oder Moderation/Arbitrierung
  • 11. Redundancy with MySQL Replication MySQL Replication
  • 12. MySQL Replikation ● Unidirektional ● Anweisungs- oder zeilenbasiert (MySQL 5.1) ● Bestandteil des MySQL-Servers ● Einfach zu bedienen und einzurichten ● Ein Master, viele Slaves ● Asynchron – Slaves können nachlaufen
  • 13. MySQL Replikation (2) ● Master verwaltet Binärlogs & index ● Replikation auf Slave ist (noch) single- threaded http://forge.mysql.com/wiki/ReplicationFeatures/ParallelSlave ● Kein automatisiertes Fail-over ● Kein Heartbeat, kein Monitoring
  • 14. MySQL Replikation - Überblick Read & Write Web/App Server Write Relay Log mysqld I/O SQL Thread Threa d Index & Binlogs Data Replication Binlog Data mysqld MySQL Master MySQL Slave
  • 15. Anweisungsbasierte Replikation ● Pro ● Bewährt (seit MySQL 3.23 verfügbar) ● Kleinere Logdateien ● Auditing der tatsächlichen SQL-Anweisungen ● Kein Primärschlüssel bei replizierten Tabellen erforderlich ● Kontra ● Nicht-deterministische Funktionen und UDFs ● LOAD_FILE(), UUID(), USER(), FOUND_ROWS() (RAND() and NOW() gehen)
  • 16. Zeilenbasierte Replikation ● Pro ● Alle Veränderungen können repliziert werden ● Verfahren ähnlich zu anderen DBMSen ● Erfordert weniger Locks für bestimmte INSERT, UPDATE oder DELETE Anweisungen ● Kontra ● Mehr Daten müssen gelogged werden ● Logfile-Größe (Auswirkungen auf Backup/Restore) ● Replizierte Tabellen benötigen expliziten Primärschlüssel ● Mögliche Ergebnis-Differenzen bei Bulk-INSERTs
  • 17. Replikationstopologien Master > Slave Master > Slaves Master > Slave > Slaves Masters > Slave (Multi-Source) Ring (Multi-Master) Master < > Master (Multi-Master)
  • 18. Master-Master-Replikation ● Zwei Server sind sowohl Master als auch Slave zueinander ● Vereinfacht Failover ● Nicht geeignet um Schreiblast zu verteilen ● Änderungen erfolgen auf beiden Systemen ● Keines von beiden hat volle Autorität ● Nicht auf beide Master schreiben! ● Sharding oder Partitionierung (z.B. MySQL Proxy) eignen sich besser
  • 19. MySQL Replikation als eine HV-Lösung ● Was passiert wenn der Master ausfällt? ● Was passiert wenn der Slave ausfällt? ● Ist das Hochverfügbarkeit?
  • 20. Replikation & Hochverfügbarkeit ● Kombiniert mit Heartbeat ● Übernahme der virtuellen IP-Adresse ● Slave wird zum Master befördert ● Nebeneffekt: Lastverteilung & Backup ● Failback kompliziert ● Keine automatische Konfliktauflösung ● Korrektes Failover muß gescriptet werden
  • 21. Redundancy with Disk Replication Disk Replication
  • 22. DRBD ● Distributed Replicated Block Device ● “RAID-1 über das Netzwerk” ● Synchrone/asynchrone Block-Replizierung ● Automatische Resynchronisierung ● Applications-agnostisch ● Kann lokale I/O-Fehler maskieren ● Aktiv/passiv-Konfiguration vorgegeben ● Dual-primary Modus (benötigt ein Cluster Dateisystem wie GFS or OCFS2) ● http://drbd.org/
  • 23. DRBD im Detail ● DRBD repliziert Datenblöcke zwischen zwei Plattenpartitionen ● DRBD kann mit Linux-HA und anderen HV- Lösungen gekoppelt werden MySQL läuft normal auf Applications ● dem Primärknoten ● MySQL ist nicht aktiv auf Active Node Virtual IP Passive Node dem Sekundärknoten ● DRBD ist nur für Linux DRBD verfügbar
  • 25. Replikation vs. SAN ● Konsistenz der replizierten Daten ● Synchrone vs. asynchrone Replikation ● Geteiltes Speichermedium kann zum SPOF werden ● “Split brain”-Situationen können zu Problemen führen (z.B. Gleichzeitiges Einhängen eines Dateisystems) ● SAN/NAS I/O Overhead
  • 26. Linux-HA / Heartbeat ● Unterstützt 2 oder mehr Knoten (v2) ● Wenig Abhängigkeiten/ Anforderungen ● Überwachung von Resourcen ● Aktiver Fencing-Mechanismus: STONITH ● Erkennung eines Knotenausfalls in Sekundenbruchteilen ● http://linux-ha.org/
  • 27. Heartbeat (2) ● Richtlinien-basierte Resourcenverwaltung, Abhängigkeiten & Einschränkungen ● Zeitbasierte Regeln ● Unterstützt sehr viele Applikationen (incl. MySQL) ● Grafische Oberfläche
  • 28. Applications Master Virtual IP HA Slave Scale-out Slave Replication Replication
  • 30. MySQL Cluster ● “Shared-nothing”-Architektur ● Automatische Partitionierung ● Verteilte Fragmente ● Synchrone Replikation ● Schnelles, automatisches Fail-Over der Datenknoten ● Automatische Resynchronisierung ● Transparent für MySQL-Applikationen ● Unterstützt Transaktionen ● http://mysql.com/products/database/cluster/
  • 31. MySQL Cluster ● In-memory indexes ● Nicht für alle Abfrage-Muster geeignet (JOINs über viele Tabellen, Range Scans) ● Keine Unterstützung für Fremdschlüssel ● Ungeeignet für lang laufende Transaktionen ● Netzwerk-Latenz wichtig ● Kann mit MySQL Replikation (RBR) kombiniert werden
  • 33. MySQL Cluster & Replication ● MySQL Cluster ● Easy failover from one master to another ● Scaling writes to multiple masters ● Asynchronous replication from Cluster to multiple slaves ● Reads are distributed to slave servers (running InnoDB/MyISAM) ● Quick setup of new slaves (using Cluster Online Backup) ● Easy failover and quick recovery
  • 35. MMM ● MySQL Master-Master Replication Manager ● Perl-Scripte zur Überwachung/Failover und Management ● Master-Master Replikationskonfiguration (ein aktiver beschreibbarer Master) ● Failover mittels Übernahme einer virtuellen IP-Adresse ● http://mysql-mmm.org/
  • 36. Galera Replication ● Patch für InnoDB plus externe Bibliothek ● Asynchrone und synchrone Replikation ● Single- oder Multi-Master ● Multicast-Replikation ● HA plus Lastverteilung möglich ● Zertifikat-basierte Replikationsmethode (anstatt 2PC) ● http://www.codership.com/en/products/galera_replication
  • 37. Red Hat Cluster Suite ● HV und Lastverteilung ● Unterstützt bis zu 128 Knoten ● Unterstützt Shared Storage ● Überwacht Dienste, Dateisysteme und Netzwerk-Status ● Fencing (STONITH) oder distributed lock manager ● Synchronisierung der Konfiguration ● http://www.redhat.com/cluster_suite/
  • 38. Solaris Cluster / OpenHA Cluster ● Provides failover and scalability services ● Solaris / OpenSolaris (Project Colorado) ● Kernel-level components plus userland ● Agents monitor applications ● Geo Edition to provide Disaster Recovery using Replication ● Open Source since June 2007 ● http://www.opensolaris.org/os/community/ha-clusters/ ● http://opensolaris.org/os/project/ha-mysql/
  • 39. Flipper ● Perl Script zur Steuerung eines sich replizierenden Paars von MySQL-Servern (Master-Master) ● Automatisierter Switch-Over, manuell ausgelöst ● Kontrolliertes Herunterfahren einer Hälfte zu Wartungszwecken ● Die andere Hälfte übernimmt die Arbeit ● Verteilung von rollenbasierten IP Addressen ("nur- lesen", "beschreibbar") zwischen zwei Knoten im Master-Paar stellt sicher, daß beide Rollen verfügbar sind ● http://provenscaling.com/software/flipper/
  • 40. Weitere Werkzeuge/Links ● Maatkit http://maatkit.sourceforge.net/ ● Continuent Tungsten Replicator https://community.continuent.com/community/tungsten-replicator
  • 42. Vielen Dank! Lenz Grimmer <lenz@grimmer.com> Twitter: @lenzgr http://lenzg.net/