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腦裂(split-brain)
指在一個高可用(HA)系統中,當聯系着的兩個節點斷開聯系時,本來為一個整體的系統,分裂為兩個獨立節點,這時兩個節點開始爭搶共享資源,結果會導致系統混亂,數據損壞。
對於無狀態服務的HA,無所謂腦裂不腦裂;但對有狀態服務(比如MySQL)的HA,必須要嚴格防止腦裂。(但有些生產環境下的系統按照無狀態服務HA的那一套去配置有狀態服務,結果可想而知...)
如何防止HA集群腦裂
一般采用2個方法
1)仲裁
當兩個節點出現分歧時,由第3方的仲裁者決定聽誰的。這個仲裁者,可能是一個鎖服務,一個共享盤或者其它什么東西。
2)fencing
當不能確定某個節點的狀態時,通過fencing把對方干掉,確保共享資源被完全釋放,前提是必須要有可靠的fence設備。
理想的情況下,以上兩者一個都不能少。
但是,如果節點沒有使用共享資源,比如基於主從復制的數據庫HA,也可以安全的省掉fence設備,只保留仲裁。而且很多時候我們的環境里也沒有可用的fence設備,比如在雲主機里。
那么可不可以省掉仲裁,只留fence設備呢?
不可以。因為,當兩個節點互相失去聯絡時會同時fencing對方。如果fencing的方式是reboot,那么兩台機器就會不停的重啟。如果fencing的方式是power off,那么結局有可能是2個節點同歸於盡,也有可能活下來一個。但是如果兩個節點互相失去聯絡的原因是其中一個節點的網卡故障,而活下來的正好又是那個有故障的節點,那么結局一樣是悲劇。
所以,單純的雙節點,無論如何也防止不了腦裂。
如何實現上面的策略
可以自己完全從頭開始實現一套符合上述邏輯的腳本。推薦使用基於成熟的集群軟件去搭建,比如Pacemaker+Corosync+合適的資源Agent。Keepalived不太適合用於有狀態服務的HA,即使把仲裁和fence那些東西都加到方案里,總覺得別扭。
使用Pacemaker+Corosync的方案也有一些注意事項
1)了解資源Agent的功能和原理
了解資源Agent的功能和原理,才能知道它適用的場景。比如pgsql的資源Agent是比較完善的,支持同步和異步流復制,並且可以在兩者之前自動切換,並且可以保證同步復制下數據不會丟失。但目前MySQL的資源Agent就很弱了,沒有使用GTID又沒有日志補償,很容易丟數據,還是不要用的好,繼續用MHA吧(但是,部署MHA時務必要防范腦裂)。
2)確保法定票數(quorum)
quorum可以認為是Pacemkaer自帶的仲裁機制,集群的所有節點中的多數選出一個協調者,集群的所有指令都由這個協調者發出,可以完美的杜絕腦裂問題。為了使這套機制有效運轉,集群中至少有3個節點,並且把no-quorum-policy設置成stop,這也是默認值。(很多教程為了方便演示,都把no-quorum-policy設置成ignore,生產環境如果也這么搞,又沒有其它仲裁機制,是很危險的!)
但是,如果只有2個節點該怎么辦?
- 一是拉一個機子借用一下湊足3個節點,再設置location限制,不讓資源分配到那個節點上。
- 二是把多個不滿足quorum小集群拉到一起,組成一個大的集群,同樣適用location限制控制資源的分配的位置。
但是如果你有很多雙節點集群,找不到那么多用於湊數的節點,又不想把這些雙節點集群拉到一起湊成一個大的集群(比如覺得不方便管理)。那么可以考慮第三種方法。
第三種方法是配置一個搶占資源,以及服務和這個搶占資源的colocation約束,誰搶到搶占資源誰提供服務。這個搶占資源可以是某個鎖服務,比如基於zookeeper包裝一個,或者干脆自己從頭做一個,就像下面這個例子。這個例子是基於http協議的短連接,更細致的做法是使用長連接心跳檢測,這樣服務端可以及時檢出連接斷開而釋放鎖)但是,一定要同時確保這個搶占資源的高可用,可以把提供搶占資源的服務做成lingyig高可用的,也可以簡單點,部署3個服務,雙節點上個部署一個,第三個部署在另外一個專門的仲裁節點上,至少獲取3個鎖中的2個才視為取得了鎖。這個仲裁節點可以為很多集群提供仲裁服務(因為一個機器只能部署一個Pacemaker實例,否則可以用部署了N個Pacemaker實例的仲裁節點做同樣的事情。但是,如非迫不得已,盡量還是采用前面的方法,即滿足Pacemaker法定票數,這種方法更簡單,可靠。
--------------------------------------------------------------keepalived的腦裂問題-------------------------------------------------------------------
1)解決keepalived腦裂問題
檢測思路:正常情況下keepalived的VIP地址是在主節點上的,如果在從節點發現了VIP,就設置報警信息。腳本(在從節點上)如下:
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[root@slave-ha ~]
# vim split-brainc_check.sh
#!/bin/bash
# 檢查腦裂的腳本,在備節點上進行部署
LB01_VIP=192.168.1.229
LB01_IP=192.168.1.129
LB02_IP=192.168.1.130
while
true
do
ping
-c 2 -W 3 $LB01_VIP &>
/dev/null
if
[ $? -
eq
0 -a `ip add|
grep
"$LB01_VIP"
|
wc
-l` -
eq
1 ];
then
echo
"ha is brain."
else
echo
"ha is ok"
fi
sleep
5
done
執行結果如下:
[root@slave-ha ~]
# bash check_split_brain.sh
ha is ok
ha is ok
ha is ok
ha is ok
當發現異常時候的執行結果:
[root@slave-ha ~]
# bash check_split_brain.sh
ha is ok
ha is ok
ha is ok
ha is ok
ha is brain.
ha is brain.
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2)曾經碰到的一個keepalived腦裂的問題(如果啟用了iptables,不設置"系統接收VRRP協議"的規則,就會出現腦裂)
曾經在做keepalived+Nginx主備架構的環境時,當重啟了備用機器后,發現兩台機器都拿到了VIP。這也就是意味着出現了keepalived的腦裂現象,檢查了兩台主機的網絡連通狀態,發現網絡是好的。然后在備機上抓包:
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[root@localhost ~]
# tcpdump -i eth0|grep VRRP
tcpdump: verbose output suppressed, use -
v
or -vv
for
full protocol decode
listening on eth0, link-
type
EN10MB (Ethernet), capture size 65535 bytes
22:10:17.146322 IP 192.168.1.54 > vrrp.mcast.net: VRRPv2, Advertisement, vrid 51, prio 160, authtype simple, intvl 1s, length 20
22:10:17.146577 IP 192.168.1.96 > vrrp.mcast.net: VRRPv2, Advertisement, vrid 51, prio 50, authtype simple, intvl 1s, length 20
22:10:17.146972 IP 192.168.1.54 > vrrp.mcast.net: VRRPv2, Advertisement, vrid 51, prio 160, authtype simple, intvl 1s, length 20
22:10:18.147136 IP 192.168.1.96 > vrrp.mcast.net: VRRPv2, Advertisement, vrid 51, prio 50, authtype simple, intvl 1s, length 20
22:10:18.147576 IP 192.168.1.54 > vrrp.mcast.net: VRRPv2, Advertisement, vrid 51, prio 160, authtype simple, intvl 1s, length 20
22:10:25.151399 IP 192.168.1.96 > vrrp.mcast.net: VRRPv2, Advertisement, vrid 51, prio 50, authtype simple, intvl 1s, length 20
22:10:25.151942 IP 192.168.1.54 > vrrp.mcast.net: VRRPv2, Advertisement, vrid 51, prio 160, authtype simple, intvl 1s, length 20
22:10:26.151703 IP 192.168.1.96 > vrrp.mcast.net: VRRPv2, Advertisement, vrid 51, prio 50, authtype simple, intvl 1s, length 20
22:10:26.152623 IP 192.168.1.54 > vrrp.mcast.net: VRRPv2, Advertisement, vrid 51, prio 160, authtype simple, intvl 1s, length 20
22:10:27.152456 IP 192.168.1.96 > vrrp.mcast.net: VRRPv2, Advertisement, vrid 51, prio 50, authtype simple, intvl 1s, length 20
22:10:27.153261 IP 192.168.1.54 > vrrp.mcast.net: VRRPv2, Advertisement, vrid 51, prio 160, authtype simple, intvl 1s, length 20
22:10:28.152955 IP 192.168.1.96 > vrrp.mcast.net: VRRPv2, Advertisement, vrid 51, prio 50, authtype simple, intvl 1s, length 20
22:10:28.153461 IP 192.168.1.54 > vrrp.mcast.net: VRRPv2, Advertisement, vrid 51, prio 160, authtype simple, intvl 1s, length 20
22:10:29.153766 IP 192.168.1.96 > vrrp.mcast.net: VRRPv2, Advertisement, vrid 51, prio 50, authtype simple, intvl 1s, length 20
22:10:29.155652 IP 192.168.1.54 > vrrp.mcast.net: VRRPv2, Advertisement, vrid 51, prio 160, authtype simple, intvl 1s, length 20
22:10:30.154275 IP 192.168.1.96 > vrrp.mcast.net: VRRPv2, Advertisement, vrid 51, prio 50, authtype simple, intvl 1s, length 20
22:10:30.154587 IP 192.168.1.54 > vrrp.mcast.net: VRRPv2, Advertisement, vrid 51, prio 160, authtype simple, intvl 1s, length 20
22:10:31.155042 IP 192.168.1.96 > vrrp.mcast.net: VRRPv2, Advertisement, vrid 51, prio 50, authtype simple, intvl 1s, length 20
22:10:31.155428 IP 192.168.1.54 > vrrp.mcast.net: VRRPv2, Advertisement, vrid 51, prio 160, authtype simple, intvl 1s, length 20
22:10:32.155539 IP 192.168.1.96 > vrrp.mcast.net: VRRPv2, Advertisement, vrid 51, prio 50, authtype simple, intvl 1s, length 20
22:10:32.155986 IP 192.168.1.54 > vrrp.mcast.net: VRRPv2, Advertisement, vrid 51, prio 160, authtype simple, intvl 1s, length 20
22:10:33.156357 IP 192.168.1.96 > vrrp.mcast.net: VRRPv2, Advertisement, vrid 51, prio 50, authtype simple, intvl 1s, length 20
22:10:33.156979 IP 192.168.1.54 > vrrp.mcast.net: VRRPv2, Advertisement, vrid 51, prio 160, authtype simple, intvl 1s, length 20
22:10:34.156801 IP 192.168.1.96 > vrrp.mcast.net: VRRPv2, Advertisement, vrid 51, prio 50, authtype simple, intvl 1s, length 20
22:10:34.156989 IP 192.168.1.54 > vrrp.mcast.net: VRRPv2, Advertisement, vrid 51, prio 160, authtype simple, intvl 1s, length 20
備機能接收到master發過來的VRRP廣播,那為什么還會有腦裂現象?
接着發現重啟后iptables開啟着,檢查了防火牆配置。發現系統不接收VRRP協議。
於是修改iptables,添加允許系統接收VRRP協議的配置:
-A INPUT -i lo -j ACCEPT
-----------------------------------------------------------------------------------------
我自己添加了下面的iptables規則:
-A INPUT -s 192.168.1.0
/24
-d 224.0.0.18 -j ACCEPT
#允許組播地址通信
-A INPUT -s 192.168.1.0
/24
-p vrrp -j ACCEPT
#允許VRRP(虛擬路由器冗余協)通信
-----------------------------------------------------------------------------------------
最后重啟iptables,發現備機上的VIP沒了。
雖然問題解決了,但備機明明能抓到master發來的VRRP廣播包,卻無法改變自身狀態。只能說明網卡接收到數據包是在iptables處理數據包之前發生的事情。
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3)預防keepalived腦裂問題
1)可以采用第三方仲裁的方法。由於keepalived體系中主備兩台機器所處的狀態與對方有關。如果主備機器之間的通信出了網題,就會發生腦裂,此時keepalived體系中會出現雙主的情況,產生資源競爭。
2)一般可以引入仲裁來解決這個問題,即每個節點必須判斷自身的狀態。最簡單的一種操作方法是,在主備的keepalived的配置文件中增加check配置,服務器周期性地ping一下網關,如果ping不通則認為自身有問題 。
3)最容易的是借助keepalived提供的vrrp_script及track_script實現。如下所示:
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# vim /etc/keepalived/keepalived.conf
......
vrrp_script check_local {
script
"/root/check_gateway.sh"
interval 5
}
......
track_script {
check_local
}
腳本內容:
# cat /root/check_gateway.sh
#!/bin/sh
VIP=$1
GATEWAY=192.168.1.1
/sbin/arping
-I em1 -c 5 -s $VIP $GATEWAY &>
/dev/null
check_gateway.sh 就是我們的仲裁邏輯,發現
ping
不通網關,則關閉keepalived service keepalived stop。
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4)推薦自己寫腳本
寫一個while循環,每輪ping網關,累計連續失敗的次數,當連續失敗達到一定次數則運行service keepalived stop關閉keepalived服務。如果發現又能夠ping通網關,再重啟keepalived服務。最后在腳本開頭再加上腳本是否已經運行的判斷邏輯,將該腳本加到crontab里面。