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PXC集群的概述及搭建
PXC集群的简介
Percona XtraDB Cluster（下文简称PXC集群）提供了MySQL高可用的一种实现方法。PXC集群以节点组成（推荐至少3节点，便于故障恢复，后面会讨论两节点的情况），每个节点都是基于常规的 MySQL/Percona Server，意味着你可以从集群中分离出某节点单独使用。集群中每个节点都包含完整的数据。
PXC集群主要由两部分组成：
Percona Server with XtraDB和Write Set Replication patches（使用了Galera library，一个通用的用于事务型应用的同步、多主复制插件）。
PXC的特性和优点：
1、同步复制
2、支持多主复制
3、支持并行复制
4、作为高可用方案，相比其他方案其结构和实施相对简单明了
PXC的局限和劣势：
1） 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。（也可以通过wsrep_replicate_myisam参数开启myisam引擎的 复制，但这是一个实验性的参数）。
2）由于PXC集群内部一致性控制的机制，事务有可能被终止，原因如下：集群允许在两个节点上通知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，同时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）所有表都要有主键；
5）不支持LOCK TABLE等显式锁操作；
6）锁冲突、死锁问题相对更多；
7）不支持XA；
8）集群吞吐量/性能取决于短板；
9）新加入节点采用SST时代价高；
10）存在写扩大问题；
11）如果并发事务量很大的话，建议采用InfiniBand网络，降低网络延迟；
事实上，采用PXC的主要目的是解决数据的一致性问题，高可用是顺带实现的。因为PXC存在写扩大以及短板效应，并发效率会有较大损失，类似semi sync replication机制。
PXC原理描述
分布式系统的CAP理论：
C：一致性，所有的节点数据一致
A：可用性，一个或者多个节点失效，不影响服务请求
P：分区容忍性，节点间的连接失效，仍然可以处理请求
其实，任何一个分布式系统，需要满足这三个中的两个。
PXC会使用大概是4个端口号
3306：数据库对外服务的端口号
4444：请求SST SST: 指数据一个镜象传输 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。
一些名词介绍：
WS：write set 写数据集
IST: Incremental State Transfer 增量同步
SST：State Snapshot Transfer 全量同步
PXC环境所涉及的端口：
mysql实例端口
10Regular MySQL port, default 3306.
#pxc cluster相互通讯的端口
2）Port for group communication, default 4567. It can be changed by the option:
wsrep_provider_options ="gmcast.listen_addr=tcp://0.0.0.0:4010; "
#用于SST传送的端口
3）Port for State Transfer, default 4444. It can be changed by the option:
wsrep_sst_receive_address=10.11.12.205:5555
#用于IST传送的端口
4）Port for Incremental State Transfer, default port for group communication + 1 (4568). It can be changed by the option:
wsrep_provider_options = "ist.recv_addr=10.11.12.206:7777; "
PXC的架构示意图
数据读写示意图
下面看传统复制流程
异步复制
半同步复制，超过10秒的阀值会退化为异步
PXC原理图
从上图可以看出：
当client端执行dml操作时，将操作发给server，server的native进程处理请求，client端执行commit，server将复制写数据集发给group(cluster)，cluster
中每个动作对应一个GTID，其它server接收到并通过验证(合并数据)后，执行appyl_cb动作和commit_cb动作，若验证没通过，则会退出处理;当前server节点验证通
过后，执行commit_cb，并返回，若没通过，执行rollback_cb。
只要当前节点执行了commit_cb和其它节点验证通过后就可返回。
3306:数据库对外服务的端口号
4444:请求SST，在新节点加入时起作用
4567:组成员之间沟通的端口
4568:传输IST，节点下线，重启加入时起作用
SST:全量同步
IST:增量同步
问题：如果主节点写入过大，apply_cb时间跟不上，怎么处理？
Wsrep_slave_threads参数配置成cpu的个数相等或是1.5倍。
用户发起Commit，在收到Ok之前，集群每次发起一个动作，都会有一个唯一的编号 ，也就是PXC独有的Global Trx Id。
动作发起者是commit_cb，其它节点多了一个动作： apply_cb
上面的这些动作，是通过那个端号交互的？
4567，4568端口，IST只是在节点下线，重启加入那一个时间有用
4444端口，只会在新节点加入进来时起作用
PXC结构里面，如果主节点写入过大，apply_cb 时间会不会跟不上，那么wsrep_slave_threads参数 解决apply_cb跟不上问题 配置成和CPU的个数相等或是1.5倍
当前节点commit_cb 后就可以返回了，推过去之后，验证通过就行了可以返回客户端了，cb也就是commit block 提交数据块.
PXC启动和关闭过程
State Snapshot Transfer(SST)，每个节点都有一份独立的数据，当用mysql bootstrap-pxc启动第一个节点，在第一个节点上把帐号初始化，其它节点启动后加入进来。集群中有哪些节点是由wsrep_cluster_address = gcomm://xxxx,,xxxx,xxx参数决定。第一个节点把自己备份一下(snapshot)传给加入的新节点，第三个节点的死活是由前两个节点投票决定。
状态机变化阶段：
1）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
2）PRIMARY: 节点处于集群PC中，尝试从集群中选取donor进行数据同步
3）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
4）JOINED: 节点完成数据同步工作，尝试保持和集群进度一致
5）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
6）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：
1）新节点加入集群
2）节点故障恢复
3）节点同步失效
传输SST有几种方法:
1）mysqldump
2）xtrabackup
3）rsync
比如有三个节点：node1、node2、node3
当node3停机重启后，通过IST来同步增量数据，来完成保证与node1和node2的数据一致，IST的实现是由wsrep_provider_options="gcache.size=1G"参数决定，
一般设置为1G大，参数大小是由什么决定的，根据停机时间，若停机一小时，需要确认1小时内产生多大的binlog来算出参数大小。
假设这三个节点都关闭了，会发生什么呢？
全部传SST，因为gcache数据没了
全部关闭需要采用滚动关闭方式：
1）关闭node1，修复完后，启动加回来;
2）关闭node2,修复完后，启动加回来;
3）......,直到最后一个节点
4）原则要保持Group里最少一个成员活着
数据库关闭之后，最会保存一个last Txid，所以启动时，先要启动最后一个关闭的节点，启动顺序和关闭顺序刚好相反。
wsrep_recover=on参数在启动时加入，用于从log中分析gtid。
怎样避免关闭和启动时数据丢失？
1）所有的节点中最少有一个在线，进行滚动重启;
2）利用主从的概念，把一个从节点转化成PXC里的节点
PXC要注意的问题
1）脑裂：任何命令执行出现unkown command ，表示出现脑裂，集群两节点间4567端口连不通，无法提供对外服务。
SET GLOBAL wsrep_provider_options="pc.ignore_sb=true";
2）并发写：三个节点的自增起始值为1、2、3，步长都为3，解决了insert问题，但update同时对一行操作就会有问题，出现：
Error： 1213 SQLSTATE: 40001，所以更新和写入在一个节点上操作。
3）DDL：引起全局锁，采用：pt-online-schema-change
4）MyISAM引擎不能被复制，只支持innodb
5）pxc结构里面必须有主键，如果没有主建，有可能会造成集中每个节点的Data page里的数据不一样
6）不支持表级锁，不支持lock /unlock tables
7）pxc里只能把slow log ,query log 放到File里
8）不支持XA事务
9）性能由集群中性能最差的节点决定
特别说明
在实际使用时，我们知道服务的部署时根据需要后来增加的，所以相信在需要用到PXC做高可用时，已经在服务器上安装了Mysql,并跑了业务。这时候我们会发现存在错误，大致如下
大致意思时PID问题。其实percona自身就是mysql，你要原来的mysql干嘛，所以这时候应该杀死原来的Mysql,可能你又要问了那原来跑在Mysql的服务怎么办？备份还原就可以了。特此说明，以供道友参考，本人在此就出现了很大的困惑，最后才相通问题的解决方案，所以特别加冰了。
在Centos部署基于Mysql高可用方案操作过程
官方配置说明：
https://www.percona.com/doc/percona-xtradb-cluster/5.5/howtos/centos_howto.html
环境描述
[root@db02 ~]# uname -r
2.6.32-696.el6.x86_64
[root@db02 ~]# uname -m
x86_64
[root@db02 ~]# cat /etc/redhat-release
CentOS release 6.10 (Final)
| db02 | 10.0.0.52 | percona1 |
|---|---|---|
| db05 | 10.0.0.55 | percona2 |
| db08 | 10.0.0.58 | percona3 |
三个节点上的iptables最好关闭（否则就要开放3306、4444、4567、4568端口的访问）、关闭selinux
三个节点都要执行以下操作
yum -y groupinstall Base Compatibility libraries Debugging Tools Dial-up Networking suppport Hardware monitoring utilities Performance Tools Development tools
yum install http://www.percona.com/downloads/percona-release/redhat/0.1-3/percona-release-0.1-3.noarch.rpm -y
yum install Percona-XtraDB-Cluster-55 -y
注：可以选择源码或者yum，在此使用yum安装。
数据库配置
选择一个node作为名义上的master，下面就以db02为master，只需要修改mysql的配置文件－－/etc/my.cnf
[root@percona1 ~]# cat /etc/my.cnf
[mysqld]
datadir=/var/lib/mysql
user=mysql
Path to Galera library
wsrep_provider=/usr/lib64/libgalera_smm.so
Cluster connection URL contains the IPs of node#1, node#2 and node#3
wsrep_cluster_address=gcomm://10.0.0.52,10.0.0.55,10.0.0.56
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
This changes how InnoDB autoincrement locks are managed and is a requirement for Galera
innodb_autoinc_lock_mode=2
Node #1 address
wsrep_node_address=10.0.0.52
SST method
wsrep_sst_method=xtrabackup-v2
Cluster name
wsrep_cluster_name=my_centos_cluster
Authentication for SST method
wsrep_sst_auth="sstuser:s3cret"
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
启动数据库（三个节点都要操作）：
db02的启动方式：
etc/init.d/mysql bootstrap-pxc
.....................................................................
如果是centos7，则启动命令如下：
systemctl start mysql@bootstrap.service
.....................................................................
若是重启的话，就先kill，然后删除pid文件后再执行上面的启动命令。
配置数据库（三个节点都要操作）
mysql> show status like 'wsrep%';
+----------------------------+--------------------------------------+
| Variable_name | Value |
+----------------------------+--------------------------------------+
| wsrep_local_state_uuid | a7f5cbaf-a48b-11e8-b84f-a2501fa64600 |
| wsrep_protocol_version | 4 |
| wsrep_last_committed | 0 |
| wsrep_replicated | 0 |
| wsrep_replicated_bytes | 0 |
| wsrep_received | 2 |
| wsrep_received_bytes | 129 |
| wsrep_local_commits | 0 |
| wsrep_local_cert_failures | 0 |
| wsrep_local_replays | 0 |
| wsrep_local_send_queue | 0 |
| wsrep_local_send_queue_avg | 0.000000 |
| wsrep_local_recv_queue | 0 |
| wsrep_local_recv_queue_avg | 0.000000 |
| wsrep_flow_control_paused | 0.000000 |
| wsrep_flow_control_sent | 0 |
| wsrep_flow_control_recv | 0 |
| wsrep_cert_deps_distance | 0.000000 |
| wsrep_apply_oooe | 0.000000 |
| wsrep_apply_oool | 0.000000 |
| wsrep_apply_window | 0.000000 |
| wsrep_commit_oooe | 0.000000 |
| wsrep_commit_oool | 0.000000 |
| wsrep_commit_window | 0.000000 |
| wsrep_local_state | 4 |
| wsrep_local_state_comment | Synced |
| wsrep_cert_index_size | 0 |
| wsrep_causal_reads | 0 |
| wsrep_incoming_addresses | 10.0.0.52:3306 |
| wsrep_cluster_conf_id | 1 |
| wsrep_cluster_size | 1 |
| wsrep_cluster_state_uuid | a7f5cbaf-a48b-11e8-b84f-a2501fa64600 |
| wsrep_cluster_status | Primary |
| wsrep_connected | ON |
| wsrep_local_bf_aborts | 0 |
| wsrep_local_index | 0 |
| wsrep_provider_name | Galera |
| wsrep_provider_vendor | Codership Oy info@codership.com |
| wsrep_provider_version | 2.12(r318911d) |
| wsrep_ready | ON |
| wsrep_thread_count | 2 |
+----------------------------+--------------------------------------+
数据库用户名密码的设置
mysql> UPDATE mysql.user SET password=PASSWORD("Passw0rd") where user='root';
创建、授权、同步账号
mysql> CREATE USER 'sstuser'@'localhost' IDENTIFIED BY 's3cret';
mysql> GRANT RELOAD, LOCK TABLES, REPLICATION CLIENT ON . TO 'sstuser'@'localhost';
mysql> FLUSH PRIVILEGES;
................注意下面几个察看命令...............
mysql> SHOW VARIABLES LIKE 'wsrep_cluster_address';
如果配置了指向集群地址，上面那个参数值，应该是你指定集群的IP地址
此参数查看是否开启
mysql> show status like 'wsrep_ready';
查看集群的成员数
mysql> show status like 'wsrep_cluster_size';
这个查看wsrep的相关参数
mysql> show status like 'wsrep%';
4）那么db05和db08只需要配置my.cnf文件中的wsrep_node_address这个参数，将其修改为自己的ip地址即可。
注：
在此因为篇幅原因不在给出db05，db08的配置，如有需要请评论说出，本人会及时回复
node2和node3的启动方式：
[root@percona2 ~]# /etc/init.d/mysql start
注意事项
-> 除了名义上的master之外，其它的node节点只需要启动mysql即可。
-> 节点的数据库的登陆和master节点的用户名密码一致，自动同步。所以其它的节点数据库用户名密码无须重新设置。
也就是说，如上设置，只需要在名义上的master节点（如上的node1）上设置权限，其它的节点配置好/etc/my.cnf后，只需要启动mysql就行，权限会自动同步过来。
如上的node2，node3节点，登陆mysql的权限是和node1一样的（即是用node1设置的权限登陆）
如果上面的node2、node3启动mysql失败，比如/var/lib/mysql下的err日志报错如下：
[ERROR]WSREP: gcs/src/gcs_group.cpp:long int gcs_group_handle_join_msg(gcs_
解决办法：
-> 查看节点上的iptables防火墙是否关闭；检查到名义上的master节点上的4567端口是否连通（telnet）
-> selinux是否关闭
-> 删除名义上的master节点上的grastate.dat后，重启名义上的master节点的数据库；当然当前节点上的grastate.dat也删除并重启数据库
测试
在任意一个node上，进行添加，删除，修改操作，都会同步到其他的服务器，是现在主主的模式，当然前提是表引擎必须是innodb，因为galera目前只支持innodb的表。
mysql> show status like 'wsrep%';
在db08上创建一个库
create database zisefeizhu;
然在在db02和db05上查看，会发现自动同步过来
show databases;
在db02上的zisefeizhu库下创建表，插入数据
mysql> use zisefeizhu;
Database changed
mysql> create table test(
-> id int(5));
Query OK, 0 rows affected (0.11 sec)
mysql> insert into test values(1);
Query OK, 1 row affected (0.01 sec)
mysql> insert into test values(2);
Query OK, 1 row affected (0.02 sec)
同样，在其它的节点上查看，也是能自动同步过来
mysql> select * from zisefeizhu.test;
新增节点加入Galera集群
1.新节点加入Galera集群
新节点加入集群时，需要从当前集群中选择一个Donor节点来同步数据，也就是所谓的state_snapshot_tranfer(SST)过程。SST同步数据的方式由选项wsrep_sst_method决定，一般选择的是xtrabackup。
必须注意，新节点加入Galera时，会删除新节点上所有已有数据，再通过xtrabackup(假设使用的是该方式)从Donor处完整备份所有数据进行恢复。所以，如果数据量很大，新节点加入过程会很慢。而且，在一个新节点成为Synced状态之前，不要同时加入其它新节点，否则很容易将集群压垮。
如果是这种情况，可以考虑使用wsrep_sst_method=rsync来做增量同步，既然是增量同步，最好保证新节点上已经有一部分数据基础，否则和全量同步没什么区别，且这样会对Donor节点加上全局read only锁。
2.旧节点加入Galera集群
如果旧节点加入Galera集群，说明这个节点在之前已经在Galera集群中呆过，有一部分数据基础，缺少的只是它离开集群时的数据。这时加入集群时，会采用IST(incremental snapshot transfer)传输机制，即使用增量传输。
但注意，这部分增量传输的数据源是Donor上缓存在GCache文件中的，这个文件有大小限制，如果缺失的数据范围超过已缓存的内容，则自动转为SST传输。如果旧节点上的数据和Donor上的数据不匹配(例如这个节点离组后人为修改了一点数据)，则自动转为SST传输。
关于GCache以及Galera是如何判断数据状态的，本文不展开描述，可参见https://severalnines.com/blog/understanding-gcache-galera