CN111651275A - 一种MySQL集群自动化部署系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明特别涉及一种MySQL集群自动化部署系统及方法。该MySQL集群自动化部署系统及方法，数据库集群采用一主多从架构，内部所有连接采用SSL加密方式；采用Kubernetes系统提供的service服务提供负载均衡，基于Kubernetes系统提供的容器服务根据副本数动态的调整集群大小。该MySQL集群自动化部署系统及方法，可以根据业务量和业务峰值来动态的调整集群节点数量，在业务高峰期保证服务的稳定性，在业务低峰期释放资源，不但提高了数据库系统的可用性也增大了资源利用率；同时集群内部的节点通信加密方式，保证了数据和系统的安全性。从而解决了数据库连接安全和动态调整集群大小的问题。

Description

一种MySQL集群自动化部署系统及方法
技术领域
本发明涉及云计算技术领域，特别涉及一种MySQL集群自动化部署系统及方法。
背景技术
随着信息技术的广泛应用和快速发展，云计算作为一种新兴的计算模型日益受到人们的广泛关注，科研、生产、商业、政府工作职能等多个领域开始越来越多地应用云计算技术，云计算技术日渐成熟，不断完善，不管是云平台自身的支持平台运行的服务组件还是云计算平台上面向用户部署的服务组件数量与日俱增。
Kubernetes是容器集群管理系统，是云计算时代新型的技术和产物，可以实现容器集群的自动化部署、自动扩缩容、维护等功能。具体来说，通过Kubernetes可以快速部署应用、快速扩展应用、无缝对接新的应用功能、节省资源并优化硬件资源的使用。
基于Kubernetes技术部署和管理MySQL主从集群，从节点(slave)可以动态的监听主节点(master)变化，并且可以水平扩展slave节点数量，从而提高服务的可用性。针对传统MySQL主从模式中，如果想增加数据库的读能力，需要手动部署服务器进行数据同步然后接入到MySQL主从集群当中。这样做效率低下，而且出错率较高，并且安全性较低。
传统的数据库集群一般都是由多个虚拟机或者物理机，由运维人员手动搭建完成，不仅搭建过程费时费力，当业务多样化需要数据库集群水平扩展时，数据库集群节点数增加或者减少极不灵活。为了解决传统主从数据库集群的水平扩展不灵活问题，以及在Kubernetes系统下如何让数据库集群进行安全的通信的问题，本发明提出了一种MySQL集群自动化部署系统及方法。
发明内容
本发明为了弥补现有技术的缺陷，提供了一种简单高效的MySQL集群自动化部署系统及方法。
本发明是通过如下技术方案实现的：
一种MySQL集群自动化部署系统，其特征在于：数据库集群采用一主多从架构，内部所有连接采用SSL加密方式；
采用Kubernetes系统提供的service服务提供负载均衡，基于Kubernetes系统提供的容器服务可以根据副本数动态的调整集群大小；
当业务量较大，数据库读请求较多时，扩展从节点数量；当业务量较少的时候，减少从节点数量，增加资源利用率。
所述数据库集群中包括一个主节点和多个从节点，其负载均衡能力是由Kubernetes系统进行控制；所述主节点负责提供读写服务，从节点负责提供读服务，读写服务的区分根据Kubernetes服务模板进行开发和控制；
客户端为写请求的时候，Kubernetes提供的服务代理功能将写请求发给主节点；客户端为读请求的时候，Kubernetes提供的服务代理功能将请求随机发送给数据库集群的某个从节点。
本发明MySQL集群自动化部署系统的部署方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.配置MySQL集群的配置文件，开启SSL连接加密配置；
S2.配置集群节点数，主从集群至少包括2个节点，Kubernetes系统根据业务需要修改集群节点数，自动进行扩展或者缩减；
S3.Kubernetes系统执行主从集群部署命令，各个节点进行初始化并且自动进行集群的搭建(包括数据从节点数据的初始化，从节点如何接入到主节点等)；
S4.数据库集群搭建完成，通过Kubernetes系统提供的service服务对外提供服务。
所述步骤S2中，Kubernetes系统监控集群系统副本数，并根据检测到副本数变化动态的增加集群的从节点数或者减少从节点数。
所述步骤S3中，集群自动化部署流程包括以下步骤：
(1)首先，创建0节点作为主节点，每个节点分别创建两个容器，一个是MySQL服务容器，一个是用于备份数据的xtrabackup容器；
(2)初始化从节点，监听上一个节点的3307端口，将接收到的数据放在指定的目录下；并且xtrabackup容器采用SSL加密连接的方式恢复从上一节点接收到的数据文件；监听3308端口，接收上一节点传输的tar包流数据，并解压连接加密认证文件流到指定目录；
(3)创建从节点，创建从节点的MySQL容器，并接入主节点，从主节点同步数据；创建从节点的xtrabackup容器，将数据文件和认证文件分别写入3307端口和3308端口，提供下一个从节点接收；
(4)判断节点数目，若节点数目小于设定节点数，重复步骤(2)和(3)，否则结束。
所述步骤(1)和步骤(3)中，分别创建主节点和从节点的MySQL容器，并初始化数据文件，开启SSL加密连接认证。
所述步骤(1)和步骤(3)中，分别创建主节点和从节点的xtrabackup容器，xtrabackup容器对所在节点的MySQL数据文件全量备份，并指定SSL加密认证文件，将备份数据流通过ncat工具写入3307端口，将加密认证文件通过ncat写入3308端口，提供下一个从节点监听接收。
所述步骤(3)中，下一节点接收到相关数据之后，先进行数据和相关文件的初始化，然后再进行节点的创建和接入集群。
当所述MySQL主从集群部署完成，并且正常运行能够提供服务之后，需要增加集群读业务的能力时，增加部署文件MySQL副本数(即集群节点数)，Kubernetes系统检测到副本数变化时自动执行从节点的创建，重复集群自动化部署流程中的步骤(2)～(4)，直到集群的节点数达到配置的副本数量。
当业务减少，不需要大量从节点提供服务时，减少MySQL集群副本数，Kubernetes系统检测到副本数变化时自动从集群最后一个从节点开始删除(即最后一个创建的节点最先被删除)，依次进行，直到集群节点数达到副本数。
本发明的有益效果是：该MySQL集群自动化部署系统及方法，可以根据业务量和业务峰值来动态的调整集群节点数量，在业务高峰期保证服务的稳定性，在业务低峰期释放资源，不但提高了数据库系统的可用性也增大了资源利用率；同时集群内部的节点通信加密方式，保证了数据和系统的安全性。从而解决了数据库连接安全和动态调整集群大小的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
附图1为本发明MySQL集群自动化部署系统结构示意图。
附图2为本发明MySQL集群自动化部署系统的部署方法示意图。
附图3为本发明集群自动化部署流程示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好的理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚，完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
结合Kubernetes技术，在高并发和数据库读业务量较大的场景下造成主从数据库集群压力增大，如何在不中断服务的情况下安全的扩充集群服务能力，提高数据库高可用性能，基于Kubernetes系统的数据库集群动态的部署是一个比较好的解决办法。
该MySQL集群自动化部署系统，数据库集群采用一主多从架构，内部所有连接采用SSL加密方式；
采用Kubernetes系统提供的service服务提供负载均衡，基于Kubernetes系统提供的容器服务可以根据副本数动态的调整集群大小；
当业务量较大，数据库读请求较多时，扩展从节点数量；当业务量较少的时候，减少从节点数量，增加资源利用率。
所述数据库集群中包括一个主节点(master)和多个从节点(slave)，其负载均衡能力是由Kubernetes系统进行控制；所述主节点负责提供读写服务，从节点负责提供读服务，读写服务的区分根据Kubernetes服务模板进行开发和控制；
客户端为写请求的时候，Kubernetes提供的服务代理功能将写请求发给主节点；客户端为读请求的时候，Kubernetes提供的服务代理功能将请求随机发送给数据库集群的某个从节点。
该MySQL集群自动化部署系统的部署方法，包括以下步骤：
S1.配置MySQL集群的配置文件，开启SSL连接加密配置；
S2.配置集群节点数，主从集群至少包括2个节点，Kubernetes系统根据业务需要修改集群节点数，自动进行扩展或者缩减；
S3.Kubernetes系统执行主从集群部署命令，各个节点进行初始化并且自动进行集群的搭建(包括数据从节点数据的初始化，从节点如何接入到主节点等)；
S4.数据库集群搭建完成，通过Kubernetes系统提供的service服务对外提供服务。
所述步骤S2中，Kubernetes系统监控集群系统副本数，并根据检测到副本数变化动态的增加集群的从节点数或者减少从节点数。
所述步骤S3中，集群自动化部署流程包括以下步骤：
(1)首先，创建0节点作为主节点，每个节点分别创建两个容器，一个是MySQL服务容器，一个是用于备份数据的xtrabackup容器；
(2)初始化从节点，监听上一个节点的3307端口，将接收到的数据放在指定的目录下；并且xtrabackup容器采用SSL加密连接的方式恢复从上一节点接收到的数据文件；监听3308端口，接收上一节点传输的tar包流数据，并解压连接加密认证文件流到指定目录；
(3)创建从节点，创建从节点的MySQL容器，并接入主节点，从主节点同步数据；创建从节点的xtrabackup容器，将数据文件和认证文件分别写入3307端口和3308端口，提供下一个从节点接收；
(4)判断节点数目，若节点数目小于设定节点数，重复步骤(2)和(3)，否则结束。
所述步骤(1)和步骤(3)中，分别创建主节点和从节点的MySQL容器，并初始化数据文件，开启SSL加密连接认证。
所述步骤(1)和步骤(3)中，分别创建主节点和从节点的xtrabackup容器，xtrabackup容器对所在节点的MySQL数据文件全量备份，并指定SSL加密认证文件，将备份数据流通过ncat工具写入3307端口，将加密认证文件通过ncat写入3308端口，提供下一个从节点监听接收。
所述步骤(3)中，下一节点接收到相关数据之后，先进行数据和相关文件的初始化，然后再进行节点的创建和接入集群。
当所述MySQL主从集群部署完成，并且正常运行能够提供服务之后，需要增加集群读业务的能力时，增加部署文件MySQL副本数(即集群节点数)，Kubernetes系统检测到副本数变化时自动执行从节点的创建，重复集群自动化部署流程中的步骤(2)～(4)，直到集群的节点数达到配置的副本数量。
当业务减少，不需要大量从节点提供服务时，减少MySQL集群副本数，Kubernetes系统检测到副本数变化时自动从集群最后一个从节点开始删除(即最后一个创建的节点最先被删除)，依次进行，直到集群节点数达到副本数。
与现有技术相比，该MySQL集群自动化部署系统及方法，具有以下特点：
第一、能够实现集群动态水平扩展
在Kubernetes系统中自动检测部署脚本的副本数量，可以根据副本数来创建MySQL集群，用户可以根据业务量和业务峰值来动态的调整副本数，增加减少集群节点数量，来达到满足不同业务场景的需求，在业务高峰期保证服务的稳定性，在业务低峰期释放资源，相较于传统的数据库系统减少了人工运维成本，减少人为出错概率，不但提高了数据库系统的可用性也增大了资源利用率。
第二、集群内部数据加密通信
集群内部主从节点之间通信，xtrabackup工具备份节点数据文件与MySQL之间的通信，数据文件恢复的连接通信等连接采用MySQL的SSL加密，能够防止数据被篡改、连接被监听的风险，增加了系统的安全性和可靠性。
以上所述的实施例，只是本发明具体实施方式的一种，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种MySQL集群自动化部署系统，其特征在于：数据库集群采用一主多从架构，内部所有连接采用SSL加密方式；
采用Kubernetes系统提供的service服务提供负载均衡，基于Kubernetes系统提供的容器服务根据副本数动态的调整集群大小；
当业务量较大，数据库读请求较多时，扩展从节点数量；当业务量较少的时候，减少从节点数量，增加资源利用率。
2.根据权利要求1所述的MySQL集群自动化部署系统，其特征在于：所述数据库集群中包括一个主节点和多个从节点，其负载均衡能力是由Kubernetes系统进行控制；
所述主节点负责提供读写服务，从节点负责提供读服务，读写服务的区分根据Kubernetes服务模板进行开发和控制；
客户端为写请求的时候，Kubernetes提供的服务代理功能将写请求发给主节点；客户端为读请求的时候，Kubernetes提供的服务代理功能将请求随机发送给数据库集群的某个从节点。
3.一种根据权利要求1所述的MySQL集群自动化部署系统的部署方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.配置MySQL集群的配置文件，开启SSL连接加密配置；
S2.配置集群节点数，主从集群至少包括2个节点，Kubernetes系统根据业务需要修改集群节点数，自动进行扩展或者缩减；
S3.Kubernetes系统执行主从集群部署命令，各个节点进行初始化并且自动进行集群的搭建；
S4.数据库集群搭建完成，通过Kubernetes系统提供的service服务对外提供服务。
4.根据权利要求3所述的MySQL集群自动化部署系统的部署方法，其特征在于：所述步骤S2中，Kubernetes系统监控集群系统副本数，并根据检测到副本数变化动态的增加集群的从节点数或者减少从节点数。
5.根据权利要求4所述的MySQL集群自动化部署系统的部署方法，其特征在于：所述步骤S3中，集群自动化部署流程包括以下步骤：
(1)首先，创建0节点作为主节点，每个节点分别创建两个容器，一个是MySQL服务容器，一个是用于备份数据的xtrabackup容器；
(2)初始化从节点，监听上一个节点的3307端口，将接收到的数据放在指定的目录下；并且xtrabackup容器采用SSL加密连接的方式恢复从上一节点接收到的数据文件；监听3308端口，接收上一节点传输的tar包流数据，并解压连接加密认证文件流到指定目录；
(3)创建从节点，创建从节点的MySQL容器，并接入主节点，从主节点同步数据；创建从节点的xtrabackup容器，将数据文件和认证文件分别写入3307端口和3308端口，提供下一个从节点接收；
(4)判断节点数目，若节点数目小于设定节点数，重复步骤(2)和(3)，否则结束。
6.根据权利要求5所述的MySQL集群自动化部署系统的部署方法，其特征在于：所述步骤(1)和步骤(3)中，分别创建主节点和从节点的MySQL容器，并初始化数据文件，开启SSL加密连接认证。
7.根据权利要求6所述的MySQL集群自动化部署系统的部署方法，其特征在于：所述步骤(1)和步骤(3)中，分别创建主节点和从节点的xtrabackup容器，xtrabackup容器对所在节点的MySQL数据文件全量备份，并指定SSL加密认证文件，将备份数据流通过ncat工具写入3307端口，将加密认证文件通过ncat写入3308端口，提供下一个从节点监听接收。
8.根据权利要求5所述的MySQL集群自动化部署系统的部署方法，其特征在于：所述步骤(3)中，下一节点接收到相关数据之后，先进行数据和相关文件的初始化，然后再进行节点的创建和接入集群。
9.根据权利要求7或8所述的MySQL集群自动化部署系统的部署方法，其特征在于：当所述MySQL主从集群部署完成，并且正常运行能够提供服务之后，需要增加集群读业务的能力时，增加部署文件MySQL副本数，Kubernetes系统检测到副本数变化时自动执行从节点的创建，重复集群自动化部署流程中的步骤(2)～(4)，直到集群的节点数达到配置的副本数量。
10.根据权利要求7所述的MySQL集群自动化部署系统的部署方法，其特征在于：当业务减少，不需要大量从节点提供服务时，减少MySQL集群副本数，Kubernetes系统检测到副本数变化时自动从集群最后一个从节点开始删除，直到集群节点数达到副本数。
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