Cómo configurar de un clúster de Galera con MySQL en servidores de Ubuntu 18.04

El autor seleccionó la Free and Open Source Fund para recibir una donación como parte del programa Write for DOnations.

Introducción

El uso de clústeres añade una alta disponibilidad a su base de datos mediante la distribución de cambios en servidores diferentes. En caso de que una de las instancias no se produzca, otras están rápidamente disponibles para continuar con el servicio.

Los clústeres vienen con dos configuraciones generales: activo-pasivo y activo-activo. En los clústeres activo-pasivo, todo lo que escribe queda en un único servidor activo y luego se copia a uno o más servidores pasivos que están preparados para tomar el control solo en caso de que se produzca una falla en el servidor activo. Algunos clústeres activo-pasivo también permiten operaciones SELECT en nodos pasivos. En un clúster activo, todos los nodos son de lectura-escritura y cualquier cambio que se haga en uno de ellos se replica en el resto.

MySQL es un sistema de administración de bases de datos relacionales de código abierto que representa una opción popular para bases de datos SQL. Galera es una solución de clústeres de bases de datos que le permite configurar clústeres multimaestro mediante reproducción sincrónica. Galera administra de forma automática la sincronización de los datos sobre diferentes nodos y le permite enviar consultas de lectura y escritura a cualquiera de los nodos del clúster. Puede obtener más información sobre Galera en la página de documentación oficial.

A lo largo de esta guía, configurará un clúster de Galera de MySQL activo-activo. A modo de prueba, confgurará y probará tres Droplets de Ubuntu 18.04 que funcionarán como nodos del clúster. Esta cantidad de nodos es el clúster configurable más pequeño.

Requisitos previos

Para continuar, necesitará una cuenta de DigitalOcean y lo siguiente:

• Tres Droplets de Ubuntu 18.04 con redes privadas habilitadas, cada uno con un usuario no root con privilegios sudo.
  • Para configurar una red privada en los tres Droplets, siga nuestra Guía rápida sobre redes privadas .
  • Si desea obtener ayuda para configurar un usuario no root con privilegios sudo, siga nuestro tutorial Configuración inicial para servidores con Ubuntu 18.04.

Aunque los pasos de este tutorial se escribieron y probaron con Droplets de DigitalOcean, gran parte de ellos también serán aplicables a servidores que no pertenezcan a DigitalOcean y tengan redes privadas habilitadas.

Paso 1: Añadir los repositorios de MySQL a todos los servidores

En este paso, agregará los repositorios de paquetes de MySQL y Galera pertinentes a cada uno de sus tres servidores para poder instalar las versiones correctas de MySQL y Galera que se utilizan en este tutorial.

En este tutorial, usará la versión 5.7 de MySQL. Comenzará añadiendo el repositorio externo de Ubuntu, cuyo mantenimiento está a cargo del proyecto de Galera, a sus tres servidores.

Una vez que los repositorios se actualicen en los tres servidores, estará listo para instalar MySQL junto con Galera.

Primero, en sus tres servidores, añada la clave del repositorio de Galera con el comando apt-key que el administrador de paquetes APT usará para verificar que el paquete sea auténtico:

sudo apt-key adv --keyserver keyserver.ubuntu.com --recv BC19DDBA

Después de unos segundos, verá el siguiente resultado:

Output
Executing: /tmp/apt-key-gpghome.RG5cTZjQo0/gpg.1.sh --keyserver keyserver.ubuntu.com --recv BC19DDBA
gpg: key D669017EBC19DDBA: public key "Codership Oy <info@galeracluster.com>" imported
gpg: Total number processed: 1
gpg:               imported: 1

Una vez que tenga la clave de confianza en la base de datos de todos los servidores, podrá añadir los repositorios. Para hacerlo, cree un nuevo archivo llamado galera.list dentro del directorio /etc/apt/sources.list.d/ en cada servidor:

sudo nano /etc/apt/sources.list.d/galera.list

En el editor de texto, añada las siguientes líneas. Con esto, los repositorios correspondientes quedarán a disposición del administrador de paquetes de APT:

deb http://releases.galeracluster.com/mysql-wsrep-5.7/ubuntu bionic main
deb http://releases.galeracluster.com/galera-3/ubuntu bionic main

Guarde y cierre los archivos en cada servidor (presione CTRL + X, Y y luego ENTER).

Los repositorios de Codership ahora están disponibles para sus tres servidores. Sin embargo, es importante que indique a apt priorizar los repositorios de Codership por sobre los otros para asegurarse de que instale las versiones parcheadas del software necesario para crear un clúster de Galera. Para hacer esto, cree otro archivo nuevo llamado galera.pref dentro del directorio /etc/apt/preferences.d/ de cada servidor:

sudo nano /etc/apt/preferences.d/galera.pref

Añada las siguientes líneas al editor de texto:

# Prefer Codership repository
Package: *
Pin: origin releases.galeracluster.com
Pin-Priority: 1001

Guarde y cierre ese archivo, y luego ejecute el siguiente comando en cada servidor para incluir los manifiestos de paquetes desde los repositorios nuevos:

sudo apt update

Ahora que añadió correctamente el repositorio de paquetes en sus tres servidores, estará listo para instalar MySQL en la siguiente sección.

Paso 2: Instalar MySQL en todos los servidores

Durante este paso, instalará el paquete de MySQL en sus tres servidores.

Ejecute el siguiente comando en los tres servidores para instalar una versión de MySQL parcheada a fin de trabajar con Galera y el paquete de Galera.

sudo apt install galera-3 mysql-wsrep-5.7

Se le solicitará confirmar si desea continuar con la instalación. Introduzca Y para hacerlo. Durante la instalación, también se le solicitará que establezca una contraseña para el usuario administrativo de MySQL. Establezca una contraseña segura y presione ENTER para continuar.

Una vez que MySQL esté instalado, desactive el perfil de AppArmor predeterminado para asegurarse de que Galera funcione correctamente, según la documentación oficial de Galera. AppArmor es un módulo de kernel para Linux que ofrece funciones de control de acceso para los servicios a través de los perfiles de seguridad.

Desactive AppArmor ejecutando lo siguiente en cada servidor:

sudo ln -s /etc/apparmor.d/usr.sbin.mysqld /etc/apparmor.d/disable/

Este comando añade un enlace simbólico del perfil de MySQL al directorio disable, lo que deshabilita el perfil en el inicio.

A continuación, ejecute el siguiente comando para eliminar la definición de MySQL que ya se cargó en el kernel

sudo apparmor_parser -R /etc/apparmor.d/usr.sbin.mysqld

Una vez que haya instalado MySQL y desactivado el perfil AppArmor en su primer servidor, repita estos pasos para sus otros dos servidores.

Ahora que instaló MySQL correctamente en cada uno de los tres servidores, puede continuar con el paso de configuración de la siguiente sección.

Paso 3: Configurar el primer nodo

En este paso, configurará su primer nodo. Cada nodo del clúster tiene que tener una configuración casi idéntica. Por eso, hará toda la configuración en su primera máquina y luego la copiará a los otros nodos.

De forma predeterminada, MySQL está configurado para verificar el directorio /etc/mysql/conf.d a fin de obtener ajustes de configuración adicionales desde los archivos que terminan en .cnf. En su primer servidor, cree un archivo en este directorio con todas sus directivas específicas por clúster:

sudo nano /etc/mysql/conf.d/galera.cnf

Añada la siguiente configuración al archivo. En la configuración se especifican diferentes opciones de clústeres, detalles sobre el servidor actual y los otros servidores del clúster, además de ajustes relacionados con la replicación. Tenga en cuenta que las direcciones IP de la configuración son las direcciones privadas de sus servidores respectivos; sustituya las líneas resaltadas por las direcciones IP correspondientes.

[mysqld]
binlog_format=ROW
default-storage-engine=innodb
innodb_autoinc_lock_mode=2
bind-address=0.0.0.0

# Galera Provider Configuration
wsrep_on=ON
wsrep_provider=/usr/lib/galera/libgalera_smm.so

# Galera Cluster Configuration
wsrep_cluster_name="test_cluster"
wsrep_cluster_address="gcomm://First_Node_IP,Second_Node_IP,Third_Node_IP"

# Galera Synchronization Configuration
wsrep_sst_method=rsync

# Galera Node Configuration
wsrep_node_address="This_Node_IP"
wsrep_node_name="This_Node_Name"

• La primera sección modifica o vuelve a confirmar la configuración de MySQL que permitirá que el clúster funcione correctamente. Por ejemplo, Galera no funcionará con MyISAM ni con motores de almacenamiento no transaccional similares y mysqld no debe estar vinculado a la dirección IP de localhost. Puede obtener más información sobre la configuración en la página de configuración del sistema Galera Cluster.
• En la sección “Configuración de proveedor de Galera” configura los componentes de MySQL que ofrecen una API de reproducción WriteSet. Esto significa Galera, en su caso, ya que es un proveedor *wsrep *(replicación WriteSet). Usted especifica los parámetros generales para configurar el entorno de reproducción inicial. Esto no requiere personalización, pero puede obtener más información sobre las opciones de configuración de Galera en la documentación.
• La sección “Configuración de Galera Cluster” define el clúster e identifica los miembros del clúster por dirección IP o nombre de dominio resoluble y crean un nombre para el clúster, a fin de garantizar que los miembros se unan al grupo correcto. Puede cambiar wsrep_cluster_name a algo más significativo que test_cluster, o dejarlo como está, pero debe actualizar wsrep_cluster_address con las direcciones IP privadas de sus tres servidores.
• En la sección Configuración de sincronización de Galera se define la forma en que el clúster se comunicará y sincronizará los datos entre los miembros. Esto se utiliza solo para la transferencia del estado que sucede cuando se conecta un nodo. Para su configuración inicial, utilizará rsync porque suele estar disponible y hace lo que necesitará por ahora.
• En la sección Configuración de nodos de Galera, se aclaran la dirección IP y el nombre del servidor actual. Esto es útil al tratar de diagnosticar problemas en registros y hacer referencia a cada servidor de varias formas. La wsrep_node_address debe coincidir con la dirección de la máquina que utilice, pero puede elegir cualquier nombre que desee para poder identificar el nodo en los archivos de registro.

Cuando esté satisfecho con su archivo de configuración de clúster, copie el contenido al portapapeles y, luego, guarde y cierre el archivo.

Ahora que configuró correctamente su primer nodo, puede configurar los nodos restantes en la siguiente sección.

Paso 4: Configurar los nodos restantes

Durante este paso, configurará los dos nodos restantes. En su segundo nodo, abra el archivo de configuración:

sudo nano /etc/mysql/conf.d/galera.cnf

Pegue la configuración que copió del primer nodo y luego actualice la Configuración de nodos de Galera para usar la dirección IP o el nombre de dominio resoluble para el nodo específico que configurará. Finalmente, actualice su nombre. Podrá elegir cualquiera que le sirva para identificar el nodo en sus archivos de registro:

. . .
# Galera Node Configuration
wsrep_node_address="This_Node_IP"
wsrep_node_name="This_Node_Name"
. . .

Guarde el archivo y ciérrelo.

Una vez completados estos pasos, repítalos en el tercer nodo.

Ya casi está listo para configurar el clúster. No obstante, antes de hacerlo, asegúrese de que los puertos correspondientes estén abiertos en su firewall.

Paso 5: Abrir el firewall en todos los servidores

A lo largo de este paso, configurará su firewall a fin de que se abran los puertos necesarios para la comunicación entre nodos. En cada servidor, compruebe el estado del firewall ejecutando lo siguiente:

sudo ufw status

En este caso, solo se permite usar SSH:

Output
Status: active

To                         Action      From
--                         ------      ----
OpenSSH                    ALLOW       Anywhere
OpenSSH (v6)               ALLOW       Anywhere (v6)

Debido a que solo se permite el tráfico SSH en este caso, deberá añadir reglas para el tráfico de MySQL y Galera. Si intentara iniciar el clúster, se produciría un error debido a estas reglas firewall.

Galera puede usar cuatro puertos:

• 3306: para conexiones de clientes de MySQL y transferencia de imagen de estado, que utilizan el método mysqldump.
• 4567: para tráfico de reproducción de Galera Cluster. La reproducción de multidifución utiliza tanto el transporte UDP como el TCP en este puerto.
• 4568: para transferencia de estado incremental.
• 4444: para todas las demás transferencias de imagen de estado.

En este ejemplo, abrirá los cuatro puertos mientras procede con la configuración. Una vez que confirme que la reproducción funciona, debe cerrar los puertos que no esté usando y restringir el tráfico de modo que solo sea posible para servidores del clúster.

Abra los puertos con los siguientes comandos:

sudo ufw allow 3306,4567,4568,4444/tcp
sudo ufw allow 4567/udp

Después de configurar su firewall en el primer nodo, cree la misma configuración de firewall en el segundo y el tercero.

Ahora que configuró los firewalls correctamente, estará listo para iniciar el clúster en el siguiente paso.

Paso 6: Iniciar el clúster

En este paso, iniciará su clúster de Galera de MySQL. Sin embargo, primero habilitará el servicio systemd de MySQL para que MySQL se inicie de forma automática cuando se reinicie el servidor.

Habilitar MySQL para que se cargue en el inicio en los tres servidores

Use el siguiente comando en los tres servidores para habilitar el servicio systemd de MySQL:

sudo systemctl enable mysql

Verá el siguiente resultado, que muestra que el servicio se vinculó correctamente a la lista de servicios de inicio:

Output
Created symlink /etc/systemd/system/multi-user.target.wants/mysql.service → /lib/systemd/system/mysql.service.

Ahora que habilitó mysql para cargarse en el inicio en todos los servidores, estará listo para continuar con la activación del clúster.

Configure el primer nodo

Para configurar el primer nodo, deberá usar una secuencia de comandos de inicio especial. Por la manera en que configuró su clúster, cada nodo que se conecte intentará establecer conexión con al menos otro nodo especificado en su archivo galera.cnf para obtener su estado inicial. Sin usar la secuencia de comandos mysqld_bootstrap que permite que systemd pase el parámetro --wsrep-new-cluster, un systemctl start mysql normal fallaría porque no hay en ejecución nodos con los que el primer nodo se pueda conectar.

Ejecute lo siguiente en su primer servidor:

sudo mysqld_bootstrap

Con este comando no se mostrará un resultado tras una ejecución correcta. Cuando esta secuencia de comandos es exitosa, el nodo se registra como parte del clúster y puede verlo con el siguiente comando:

mysql -u root -p -e "SHOW STATUS LIKE 'wsrep_cluster_size'"

Después de ingresar su contraseña, verá el siguiente resultado, que indica que hay un nodo en el clúster:

Output
+--------------------+-------+
| Variable_name      | Value |
+--------------------+-------+
| wsrep_cluster_size | 1     |
+--------------------+-------+

En los nodos restantes, puede iniciar mysql de forma normal. Buscarán cualquier integrante de la lista de clústeres que esté en línea y, cuando lo encuentren, se sumarán a él.

Activar el segundo nodo

Ahora, puede activar el segundo nodo. Inicie mysql:

sudo systemctl start mysql

No se mostrará ningún resultado tras una ejecución correcta. Verá que aumenta el tamaño de su clúster a medida que cada nodo se vuelve disponible en línea:

mysql -u root -p -e "SHOW STATUS LIKE 'wsrep_cluster_size'"

Verá el siguiente resultado que indica que el segundo nodo se ha sumó al clúster y que hay dos nodos en total.

Output
+--------------------+-------+
| Variable_name      | Value |
+--------------------+-------+
| wsrep_cluster_size | 2     |
+--------------------+-------+

Active el tercer nodo

Ahora, es el momento de activar el tercer nodo. Inicie mysql:

sudo systemctl start mysql

Ejecute el siguiente comando para encontrar el tamaño del clúster:

mysql -u root -p -e "SHOW STATUS LIKE 'wsrep_cluster_size'"

Verá el siguiente resultado, que indica que el tercer nodo se sumó al clúster y que la cantidad total de nodos del clúster es tres.

Output
+--------------------+-------+
| Variable_name      | Value |
+--------------------+-------+
| wsrep_cluster_size | 3     |
+--------------------+-------+

En este punto, todo el clúster se encuentra en línea y se comunica de forma correcta. A continuación, puede confirmar la configuración de trabajo probando la replicación en la siguiente sección.

Paso 7: Probar la replicación

Siguió los pasos hasta este punto para que su clúster pueda realizar la replicación de cualquier nodo a cualquier nodo, conocida como “replicación activo-activo”. En este paso, probará y verá si la replicación funciona de la forma prevista.

Escribir el primer nodo

Comenzará por realizar cambios en la base de datos de su primer nodo. Con los siguientes comandos se crearán una base de datos denominada playground y, dentro de esta, una tabla llamada equipment.

mysql -u root -p -e 'CREATE DATABASE playground;
CREATE TABLE playground.equipment ( id INT NOT NULL AUTO_INCREMENT, type VARCHAR(50), quant INT, color VARCHAR(25), PRIMARY KEY(id));
INSERT INTO playground.equipment (type, quant, color) VALUES ("slide", 2, "blue");'

En el comando anterior, la instrucción CREATE DATABASE crea una base de datos denominada playground. La instrucción CREATE genera dentro de la base de datos playground una tabla denominada equipment, que tiene una columna de identificación llamada id que se incrementa de forma automática además de otras columnas. Las columnas type, quant y color están definidas para almacenar el tipo, la cantidad y el color del equipo respectivamente. La instrucción INSERT introduce un registro de tipo slide, cantidad 2 y color blue.

Ahora, tiene un valor en su tabla.

Leer y escribir en el segundo nodo

A continuación, consulte el segundo nodo para verificar que la replicación funcione:

mysql -u root -p -e 'SELECT * FROM playground.equipment;'

Los datos que ingresó en el primer nodo serán visibles aquí, en el segundo, lo cual demuestra que la replicación funciona:

Output
+----+-------+-------+-------+
| id | type  | quant | color |
+----+-------+-------+-------+
|  1 | slide |     2 | blue  |
+----+-------+-------+-------+

Desde este mismo nodo, escriba datos en el clúster:

mysql -u root -p -e 'INSERT INTO playground.equipment (type, quant, color) VALUES ("swing", 10, "yellow");'

Leer y escribir en el tercer nodo

Desde el tercer nodo, puede leer todos estos datos consultando la tabla de nuevo:

mysql -u root -p -e 'SELECT * FROM playground.equipment;'

Verá el siguiente resultado que muestra las dos filas:

Output
   +----+-------+-------+--------+
   | id | type  | quant | color  |
   +----+-------+-------+--------+
   |  1 | slide |     2 | blue   |
   |  2 | swing |    10 | yellow |
   +----+-------+-------+--------+

De nuevo, puede añadir otro valor desde este nodo:

mysql -u root -p -e 'INSERT INTO playground.equipment (type, quant, color) VALUES ("seesaw", 3, "green");'

Leer el primer nodo

Al regresar al primer nodo, puede verificar que sus datos estén disponibles en todos los lugares:

mysql -u root -p -e 'SELECT * FROM playground.equipment;'

Verá el siguiente resultado, que indica que las filas están disponibles en el primer nodo.

Output
   +----+--------+-------+--------+
   | id | type   | quant | color  |
   +----+--------+-------+--------+
   |  1 | slide  |     2 | blue   |
   |  2 | swing  |    10 | yellow |
   |  3 | seesaw |     3 | green  |
   +----+--------+-------+--------+

De esta forma, habrá verificado correctamente que puede escribir en todos los nodos y que la replicación se realiza de forma adecuada.

Conclusión

En este punto, dispondrá de un clúster de prueba de Galera de tres nodos activo configurado. Si planea usar un clúster de Galera en para producción, se le recomienda comenzar con al menos cinco nodos.

Antes de la aplicación en producción, es posible que desee ver algunos de los otros agentes de transferencia de imagen de estado (sst) como xtrabackup, que le permite configurar nuevos nodos de forma rápida y sin grandes interrupciones en sus nodos activos. Esto no afecta la replicación real, pero es un factor que debe tenerse en cuenta cuando se inicializan los nodos.

También podrían interesarle otras soluciones de clústeres para MySQL, en cuyo caso puede verificar nuestro tutorial Cómo crear un clúster de MySQL de varios nodos en Ubuntu 18.04. Si desea probar una solución de base de datos administrada, consulte nuestra documentación sobre Bases de datos gestionadas de DigitalOcean.