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  • 企业中MySQL高可用集群架构三部曲之MM+keepalived

    各位老铁们，老张与大家又见面了。看到各位在博客里面给我的留言和访问量的情况，我很是欣慰，也谢谢大家对我的认可。我写这些博客，就是想把自己对于MySQL数据库的一些看法和自己平时的实战经验分享出来，我们可以一起探讨，共同进步。也保证今后只要一有空就更新博文，推出更多的干货。

    我的学生经常对我说：“张老师，每次我遇到报错，有时还是会百度，但是最烦的是不知道百度哪篇帖子说的是正确的".其实这些呢，都是因为自己还没有对MySQL数据库核心知识的不熟悉，和对技术掌握的不牢固。平时下得功夫还是不到位。我们做技术这个行业，还是需要自己给自己加发条，促使自己每天都要学习一些新的知识。理论配合实验一起，先要学会多问自己几个问题，一个实验多做几遍，可能会得到不同的实验效果。学习知识要踏实下来，学会多做实验总结。我想今后再遇到报错，可能自己就会有一个清晰的解题思路，这个需要一定时间的磨练。

    也有人经常问Oracle和MySQL到底有啥区别，其实MySQL数据库上手很简单，难的是后期架构的设计与维护。老张三部曲中第一部曲MHA希望对大家在线上部署方面有帮助。

    今儿给大家介绍第二部曲，MM+keepalived的环境部署，我们会多种数据库的架构就可以灵活应用到我们的公司。根据公司业务的不同，选择合适的集群架构。

    MM+keepalived 

    简介：

    双主配合keepalived这种架构设计，也是基于主从复制的原理而搭建的。

    使用MySQL主主复制技术+Keepalived是一种简单、便捷的解决方案，在高可用集群环境中，keepalived使用VIP，使用Keepalived自带的服务监控功能和自定义脚本来实现MySQL故障时自动切换，非常灵活。

     

    应用范围：

    一般中小型公司都使用这种架构，搭建比较方便简单；

    可以采用主从或者主主模式，在 master 节点发生故障后，利用 keepalived 高可用机制实现快速切换到 slave 节点。原来的从库变成新的主库。

     

    个人建议：

    1. 一定要完善好切换脚本，keepalived 的切换机制要合理，避免切换不成功的现象发生。

    2. 从库的配置尽快要与主库一致，不能太次；避免主库宕机发生切换，新的主库（原来的从库）影响线上业务进行。

    3. 对于延迟的问题，在这套架构中，也不能避免。可以使用 mysql 5.7 中增强半同步完成。也可以改变架构使用 PXC，完成时时同步功能，基本上没有延迟；

    4. keepalived 无法解决脑裂的问题，因此在进行服务异常判断时，可以修改我们的判断脚本，通过对第三方节点补充检测来决定是否进行切换，可降低脑裂问题产生的风险。

    5. 采用 keepalived 这个架构，在设置两节点状态时，都要设置成不抢占模式，都是 backup 状态，通过优先级，来决定谁是主库。避免脑裂，冲突现象发生。

    6. 安装好 mysql 需要的一些依赖包；建议配置好 yum 源，用 yum 安装 keepalived 即可。

     

    搭建架构之前理清思路：

    1. 首先需要装有两台mysql的数据库服务器，两者之间互为主从模式，都可读写。其实就只有一台服务器A负责数据的写入工作，而另一台服务器B作为我们的备用数据库；

    2. 安装keepalived的软件包，个人建议使用yum安装就可以，很方便。当然我们要知道yum安装之后的软件路径在什么位置。

    3. 整理好keepalived的配置文件，理清keepalived的三种状态信息。还要准备一个监控MySQL的脚本，便于检测到宕机顺利发生切换的过程。

    4. 所有提供服务的从服务器与备用服务器B进行主从同步。----双主从库模式

    5. 在两台服务器A和B，当配置keepalived的参数文件中，要注意两台机器都要采用backup这种状态，就是nopreempt这种非抢占模式，避免出现冲突，发生脑裂现象。

    架构图展示：

    wKiom1mCcHHAUxQIAAGScC2ikf8025.png-wh_50

    实验部署环境介绍：

    192.168.56.100 主 ---master1

    192.168.56.101 备库---master2

    都是干净环境没有任何数据

    VIP：192.168.56.111

    MySQL数据库版本5.7.14，采用GTID模式搭建主从环境

    注意事项：

    1. 两台机器的防火墙必须是关闭状态。

    2. 两台MySQL数据库配置文件中server-id绝对不能一样，要不会报1593这个主从同步的错误，导致搭建不成功。

    实战开始：

    首先先要搭建两台MySQL数据库为互为主从的架构模式。

    wKioL1mCgpTBXqzwAAAplAqB9IU821.png-wh_50

    添加主从同步账号：

    在192.168.56.100：

    grant replication slave on *.* to 'bak'@'192.168.56.%' identified by '123456';

    flush privileges;

    在192.168.56.101：

    grant replication slave on *.* to 'bak'@'192.168.56.%' identified by '123456';

    flush privileges;

    配置同步信息：

    先在192.168.56.101上：

    CHANGE MASTER TO MASTER_HOST='192.168.56.100',MASTER_USER='bak',MASTER_PASSWORD='123456',master_auto_position=1;

    打开主从同步开关：

    start slave；

    查看主从同步状态：

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    root@db 10:49:  [(none)]> show slave statusG;
    *************************** 1. row ***************************
                   Slave_IO_State: Waiting for master to send event
                      Master_Host: 192.168.56.100
                      Master_User: bak
                      Master_Port: 3306
                    Connect_Retry: 60
                  Master_Log_File: mybinlog.000005
              Read_Master_Log_Pos: 234
                   Relay_Log_File: node2-relay-bin.000010
                    Relay_Log_Pos: 365
            Relay_Master_Log_File: mybinlog.000005
                 Slave_IO_Running: Yes
                Slave_SQL_Running: Yes
                  Replicate_Do_DB: 
              Replicate_Ignore_DB: 
               Replicate_Do_Table: 
           Replicate_Ignore_Table: 
          Replicate_Wild_Do_Table: 
      Replicate_Wild_Ignore_Table: 
                       Last_Errno: 0
                       Last_Error: 
                     Skip_Counter: 0
              Exec_Master_Log_Pos: 234
                  Relay_Log_Space: 572
                  Until_Condition: None
                   Until_Log_File: 
                    Until_Log_Pos: 0
               Master_SSL_Allowed: No
               Master_SSL_CA_File: 
               Master_SSL_CA_Path: 
                  Master_SSL_Cert: 
                Master_SSL_Cipher: 
                   Master_SSL_Key: 
            Seconds_Behind_Master: 0
    Master_SSL_Verify_Server_Cert: No
                    Last_IO_Errno: 0
                    Last_IO_Error: 
                   Last_SQL_Errno: 0
                   Last_SQL_Error: 
      Replicate_Ignore_Server_Ids: 
                 Master_Server_Id: 3306100
                      Master_UUID: 913cc1d6-771a-11e7-8fe1-080027f1fd08
                 Master_Info_File: mysql.slave_master_info
                        SQL_Delay: 0
              SQL_Remaining_Delay: NULL
          Slave_SQL_Running_State: Slave has read all relay log; waiting for more updates
               Master_Retry_Count: 86400
                      Master_Bind: 
          Last_IO_Error_Timestamp: 
         Last_SQL_Error_Timestamp: 
                   Master_SSL_Crl: 
               Master_SSL_Crlpath: 
               Retrieved_Gtid_Set: 
                Executed_Gtid_Set: 5a668126-771d-11e7-b14c-08002783b39d:1-2,
    913cc1d6-771a-11e7-8fe1-080027f1fd08:1-13
                    Auto_Position: 1
             Replicate_Rewrite_DB: 
                     Channel_Name: 
               Master_TLS_Version: 
    1 row in set (0.00 sec)
    1
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    从库两个工作的线程：IO，SQL都为yes，代表同步搭建成功
    Slave_IO_Running: Yes
    Slave_SQL_Running: Yes

    再在192.168.56.100上：

    配置主从同步信息：

    CHANGE MASTER TO MASTER_HOST='192.168.56.101',MASTER_USER='bak',MASTER_PASSWORD='123456',master_auto_position=1;

    开启主从开关：

    start slave；

    查看主从同步状态：

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    root@db 10:49:  [(none)]> show slave statusG;
    *************************** 1. row ***************************
                   Slave_IO_State: Waiting for master to send event
                      Master_Host: 192.168.56.101
                      Master_User: bak
                      Master_Port: 3306
                    Connect_Retry: 60
                  Master_Log_File: mybinlog.000005
              Read_Master_Log_Pos: 234
                   Relay_Log_File: node1-relay-bin.000008
                    Relay_Log_Pos: 365
            Relay_Master_Log_File: mybinlog.000005
                 Slave_IO_Running: Yes
                Slave_SQL_Running: Yes
                  Replicate_Do_DB: 
              Replicate_Ignore_DB: 
               Replicate_Do_Table: 
           Replicate_Ignore_Table: 
          Replicate_Wild_Do_Table: 
      Replicate_Wild_Ignore_Table: 
                       Last_Errno: 0
                       Last_Error: 
                     Skip_Counter: 0
              Exec_Master_Log_Pos: 234
                  Relay_Log_Space: 572
                  Until_Condition: None
                   Until_Log_File: 
                    Until_Log_Pos: 0
               Master_SSL_Allowed: No
               Master_SSL_CA_File: 
               Master_SSL_CA_Path: 
                  Master_SSL_Cert: 
                Master_SSL_Cipher: 
                   Master_SSL_Key: 
            Seconds_Behind_Master: 0
    Master_SSL_Verify_Server_Cert: No
                    Last_IO_Errno: 0
                    Last_IO_Error: 
                   Last_SQL_Errno: 0
                   Last_SQL_Error: 
      Replicate_Ignore_Server_Ids: 
                 Master_Server_Id: 3306101
                      Master_UUID: 5a668126-771d-11e7-b14c-08002783b39d
                 Master_Info_File: mysql.slave_master_info
                        SQL_Delay: 0
              SQL_Remaining_Delay: NULL
          Slave_SQL_Running_State: Slave has read all relay log; waiting for more updates
               Master_Retry_Count: 86400
                      Master_Bind: 
          Last_IO_Error_Timestamp: 
         Last_SQL_Error_Timestamp: 
                   Master_SSL_Crl: 
               Master_SSL_Crlpath: 
               Retrieved_Gtid_Set: 
                Executed_Gtid_Set: 5a668126-771d-11e7-b14c-08002783b39d:1-2,
    913cc1d6-771a-11e7-8fe1-080027f1fd08:1-13
                    Auto_Position: 1
             Replicate_Rewrite_DB: 
                     Channel_Name: 
               Master_TLS_Version: 
    1 row in set (0.00 sec)
    1
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    4
    同理
    Slave_IO_Running: Yes
    Slave_SQL_Running: Yes
    从库两个工作的线程：IO，SQL都为yes，代表同步搭建成功。

    分别两台机器上安装keepalived的软件包，可以使用yum安装方式

    yum -y install keepalived;

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    40
    Loaded plugins: fastestmirror, refresh-packagekit, security
    Loading mirror speeds from cached hostfile
     * c6-media: 
    file:///media/CentOS/repodata/repomd.xml: [Errno 14] Could not open/read file:///media/CentOS/repodata/repomd.xml
    Trying other mirror.
    file:///media/cdrecorder/repodata/repomd.xml: [Errno 14] Could not open/read file:///media/cdrecorder/repodata/repomd.xml
    Trying other mirror.
    c6-media                                                                                                       | 4.0 kB     00:00 ... 
    Setting up Install Process
    Resolving Dependencies
    --> Running transaction check
    ---> Package keepalived.x86_64 0:1.2.7-3.el6 will be installed
    --> Finished Dependency Resolution
     
    Dependencies Resolved
     
    ======================================================================================================================================
     Package                          Arch                         Version                           Repository                      Size
    ======================================================================================================================================
    Installing:
     keepalived                       x86_64                       1.2.7-3.el6                       c6-media                       174 k
     
    Transaction Summary
    ======================================================================================================================================
    Install       1 Package(s)
     
    Total download size: 174 k
    Installed size: 526 k
    Downloading Packages:
    Running rpm_check_debug
    Running Transaction Test
    Transaction Test Succeeded
    Running Transaction
      Installing : keepalived-1.2.7-3.el6.x86_64                                                                                      1/1 
      Verifying  : keepalived-1.2.7-3.el6.x86_64                                                                                      1/1 
     
    Installed:
      keepalived.x86_64 0:1.2.7-3.el6                                                                                                     
     
    Complete!

    证明keepalived软件已经存在：

    1
    2
    rpm -qa|grep keepalived
    keepalived-1.2.7-3.el6.x86_64

    在两台机器上分别配置检测MySQL数据库的脚本：

    首先进入到yum安装后的软件目录下：

    1
    2
    cd /etc/keepalived
    vim check_mysql.py

    脚本通过查看MySQL进程的存在，和是否可以连接，来判断MySQL的状态　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　板面的做法和配料

    （这里只展现了脚本中判断的一部分）

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        def existMySQL(self):
            cmd="ps -ef | egrep -i "mysqld" | grep %s | egrep -iv "mysqld_safe" | grep -v grep | wc -l" % self.dbport
            mysqldNum = os.popen(cmd).read()
            cmd ="netstat -tunlp | grep ":%s" | wc -l" % self.dbport
            mysqlPortNum= os.popen(cmd).read()
            #print mysqldNum, mysqlPortNum
            if ( int(mysqldNum) <= 0):
                print "error"
                return 1
            if ( int(mysqldNum) > 0 and  mysqlPortNum <= 0):
                return 1
            return 0
     
        def connect(self):
        #    print "in db conn"
    #        print "host : %s, port: %d, user: %s, password: %s" % (self.dbhost, self.dbport, self.dbuser, self.dbpassword)
            try:
                self.conn=MySQLdb.connect(host="%s"%self.dbhost, port=self.dbport,user="%s"%dbuser, passwd="%s"%self.dbpassword)
            except Exception, e:
    #            print " Error"
                print e
                return 1
            return 0
        def disconnect(self):
            if (self.conn):
                self.conn.close()
                self.conn = None

    在两台机器上修改keepalived的配置文件：

    192.168.56.100上面

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    vim /etc/keepalived/keepalived.conf
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    vrrp_instance VI_100 {
        state BACKUP
        nopreempt
        interface eth0
        virtual_router_id 100
        priority 100
        advert_int 5
        authentication {
            auth_type PASS
            auth_pass 1111
        }
        track_script {
            vs_mysql_100
        }
        virtual_ipaddress {
            192.168.56.111
        }
    }

    192.168.56.101上面：

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    vrrp_instance VI_101 {
        state BACKUP
        nopreempt
        interface eth0
        virtual_router_id 100
        priority 90
        advert_int 5
        authentication {
            auth_type PASS
            auth_pass 1111
        }
        track_script {
            vs_mysql_101
        }
        virtual_ipaddress {
            192.168.56.111
        }
    }

    总结：可以看到两台机器的state都是backup并且都是非抢占模式nopreempt，通过优先级的高低来决定谁是主库。（这里192.168.56.100是主）还有注意virtual_router_id(虚拟路由id）要保持一致。

    接下来可以启动两台机器的keepalived进程：

    192.168.56.100：

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    [root@node1 keepalived]# /etc/init.d/keepalived start
    Starting keepalived:               [  OK  ]

    观察日志中信息的变化：

    cat /var/log/messages

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    Aug  3 10:52:17 node1 Keepalived_vrrp[6760]: Opening file '/etc/keepalived/keepalived.conf'.
    Aug  3 10:52:17 node1 Keepalived_vrrp[6760]: Configuration is using : 62711 Bytes
    Aug  3 10:52:17 node1 Keepalived_vrrp[6760]: Using LinkWatch kernel netlink reflector...
    Aug  3 10:52:17 node1 Keepalived_vrrp[6760]: VRRP_Instance(VI_100) Entering BACKUP STATE
    Aug  3 10:52:17 node1 Keepalived_vrrp[6760]: VRRP sockpool: [ifindex(2), proto(112), fd(11,12)]
    Aug  3 10:52:17 node1 Keepalived_healthcheckers[6759]: Opening file '/etc/keepalived/keepalived.conf'.
    Aug  3 10:52:17 node1 Keepalived_healthcheckers[6759]: Configuration is using : 4431 Bytes
    Aug  3 10:52:17 node1 Keepalived_healthcheckers[6759]: Using LinkWatch kernel netlink reflector...
    Aug  3 10:52:18 node1 Keepalived_vrrp[6760]: VRRP_Script(vs_mysql_100) succeeded
    Aug  3 10:52:33 node1 Keepalived_vrrp[6760]: VRRP_Instance(VI_100) Transition to MASTER STATE
    Aug  3 10:52:38 node1 Keepalived_vrrp[6760]: VRRP_Instance(VI_100) Entering MASTER STATE
    Aug  3 10:52:38 node1 Keepalived_vrrp[6760]: VRRP_Instance(VI_100) setting protocol VIPs.
    Aug  3 10:52:38 node1 Keepalived_vrrp[6760]: VRRP_Instance(VI_100) Sending gratuitous ARPs on eth0 for 192.168.56.111
    Aug  3 10:52:38 node1 Keepalived_healthcheckers[6759]: Netlink reflector reports IP 192.168.56.111 added
    Aug  3 10:52:43 node1 Keepalived_vrrp[6760]: VRRP_Instance(VI_100) Sending gratuitous ARPs on eth0 for 192.168.56.111

    可以看到它从backup状态切换到master的状态了，并且发送了一个广播协议，证明192.168.56.111已经在本台机器上面，其他机器不要再使用了。

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    [root@node1 keepalived]# ip addr show
    1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu 16436 qdisc noqueue state UNKNOWN 
        link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00
        inet 127.0.0.1/8 scope host lo
        inet6 ::1/128 scope host 
           valid_lft forever preferred_lft forever
    2: eth0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UP qlen 1000
        link/ether 08:00:27:f1:fd:08 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
        inet 192.168.56.100/24 brd 192.168.56.255 scope global eth0
        inet 192.168.56.111/32 scope global eth0
        inet6 fe80::a00:27ff:fef1:fd08/64 scope link 
           valid_lft forever preferred_lft forever

    192.168.56.101:

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    [root@node2 ~]# /etc/init.d/keepalived start
    Starting keepalived:               [  OK  ]

    cat /var/log/messages

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    Aug  3 10:53:28 node2 Keepalived_healthcheckers[8111]: Interface queue is empty
    Aug  3 10:53:28 node2 Keepalived_healthcheckers[8111]: Netlink reflector reports IP 192.168.56.101 added
    Aug  3 10:53:28 node2 Keepalived_healthcheckers[8111]: Netlink reflector reports IP fe80::a00:27ff:fe83:b39d added
    Aug  3 10:53:28 node2 Keepalived_healthcheckers[8111]: Registering Kernel netlink reflector
    Aug  3 10:53:28 node2 Keepalived_healthcheckers[8111]: Registering Kernel netlink command channel
    Aug  3 10:53:28 node2 Keepalived_healthcheckers[8111]: Opening file '/etc/keepalived/keepalived.conf'.
    Aug  3 10:53:28 node2 Keepalived_healthcheckers[8111]: Configuration is using : 4561 Bytes
    Aug  3 10:53:28 node2 Keepalived_healthcheckers[8111]: Using LinkWatch kernel netlink reflector...
    Aug  3 10:53:28 node2 Keepalived_vrrp[8112]: Opening file '/etc/keepalived/keepalived.conf'.
    Aug  3 10:53:28 node2 Keepalived_vrrp[8112]: Configuration is using : 62577 Bytes
    Aug  3 10:53:28 node2 Keepalived_vrrp[8112]: Using LinkWatch kernel netlink reflector...
    Aug  3 10:53:28 node2 Keepalived_vrrp[8112]: VRRP_Instance(VI_101) Entering BACKUP STATE
    Aug  3 10:53:28 node2 Keepalived_vrrp[8112]: VRRP sockpool: [ifindex(2), proto(112), fd(12,13)]
    Aug  3 10:53:28 node2 Keepalived_vrrp[8112]: VRRP_Script(vs_mysql_101) succeeded

    这台服务器就是正常的backup状态，时刻准备着接管主库的服务。

    模拟一下主库宕机的故障切换：

    主库192.168.56.100上面执行关闭MySQL服务操作：

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    mysqladmin -uroot -proot123 shutdown

    这时再查看一下keepalived日志的情况：

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    cat /var/log/messages
    Aug  3 11:04:17 node1 Keepalived_vrrp[6760]: VRRP_Script(vs_mysql_100) failed
    Aug  3 11:04:18 node1 Keepalived_vrrp[6760]: VRRP_Instance(VI_100) Entering FAULT STATE
    Aug  3 11:04:18 node1 Keepalived_vrrp[6760]: VRRP_Instance(VI_100) removing protocol VIPs.
    Aug  3 11:04:18 node1 Keepalived_healthcheckers[6759]: Netlink reflector reports IP 192.168.56.111 removed
    Aug  3 11:04:18 node1 Keepalived_vrrp[6760]: VRRP_Instance(VI_100) Now in FAULT state

    已经把vip removed了，并且keepalived的状态变成了fault

    在备库192.168.56.101上面查看日志：

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    cat /var/log/messages
    Aug  3 11:04:29 node2 Keepalived_vrrp[8112]: VRRP_Instance(VI_101) Transition to MASTER STATE
    Aug  3 11:04:34 node2 Keepalived_vrrp[8112]: VRRP_Instance(VI_101) Entering MASTER STATE
    Aug  3 11:04:34 node2 Keepalived_vrrp[8112]: VRRP_Instance(VI_101) setting protocol VIPs.
    Aug  3 11:04:34 node2 Keepalived_vrrp[8112]: VRRP_Instance(VI_101) Sending gratuitous ARPs on eth0 for 192.168.56.111
    Aug  3 11:04:34 node2 Keepalived_healthcheckers[8111]: Netlink reflector reports IP 192.168.56.111 added
    Aug  3 11:04:39 node2 Keepalived_vrrp[8112]: VRRP_Instance(VI_101) Sending gratuitous ARPs on eth0 for 192.168.56.111
     

    备库已经从backup状态切换成master状态了。并且VIP（192.168.56.111）已经切换过来。

    查看ip地址：

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    [root@node2 ~]# ip addr show
    1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu 16436 qdisc noqueue state UNKNOWN 
        link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00
        inet 127.0.0.1/8 scope host lo
        inet6 ::1/128 scope host 
           valid_lft forever preferred_lft forever
    2: eth0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UP qlen 1000
        link/ether 08:00:27:83:b3:9d brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
        inet 192.168.56.101/24 brd 192.168.56.255 scope global eth0
        inet 192.168.56.111/32 scope global eth0
        inet6 fe80::a00:27ff:fe83:b39d/64 scope link 
           valid_lft forever preferred_lft forever

    主备库切换成功。

    实战演练过程结束，希望对大家学习MySQL高可用集群有帮助。

    今后我们可能还会遇到其他的MySQL高可用架构，学习它的时候，先不要忙于搭建，要先弄清原理，整理好实验过程的思路，遇到报错，一步步地去排查。自己的水平也会在这个历练的过程中，得到提升。

    今后我们可以一起讨论，在写博的过程中难免可能会有一些笔误，或是想不周全的地方，希望大家谅解。有不对的地方欢迎各位老铁指定。
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