1、pxc简介
PXC（Percona XtraDB Cluster）是一个开源的MySQL高可用解决方案。它将Percona server和XtraBackup与galera库集成，以实现
同步多主复制。基于galera的高可用方案主要有MariaDB galeracluster和Percona XtraDB cluster，目前PXC架构在生产线上用的很多而且
更加成熟。PXC相比那些传统的基于主从模式的集群架构MHA和双主，galera cluster最突出的特点是解决了诟病已久的复制延迟问题，基本上可以
达到实时同步。而且节点与节点之间，他们互相的关系是对等的。本身galera cluster也是一种多主架构。PXC是在存储引擎层实现的同步复制，
而非异步复制，所以其数据的一致性是相当高的。
要搭建PXC架构至少需要三个MySQL实例来组成一个集群，三个实例之间不是主从模式，而是各自为主，所以三者是对等关系，不分从属，这也叫
multi-master架构。客户端读写时，连接哪个实例都是一样的，读取到的数据是相同的，写入任意一个实例后，集群会将自己新写入的数据同步到其他
实例上，这种架构不共享任何数据，是一种高冗余的集群架构。
2、优点
1）实现了MySQL集群的高可用性和数据的强一致性。
2）完成了真正的多节点读写的集群方案。
3）改善了主从复制延迟问题，基本上达到了实时同步。
4）新加入的节点可以自动部署，无需提前手动备份，维护方便。
5）由于是多节点写入，所以DB故障切换很容易。
3、缺点
1）加入新节点时开销大，添加新节点时，必须从现有节点之一复制完整数据集。如果是100GB，则复制100GB。
2）任何更新的事务都需要全局验证通过，才会在其他节点上执行。集群性能受限于性能最差的节点，也就是常说的木桶定律。
3）因为需要保证数据的一致性，PXC采用的实时基于存储引擎层来实现同步复制，所以在多节点并发写入时，锁冲突问题比较严重。
4）存在写扩大的问题，所以节点上都会发生写操作，对于写负载过大的场景，不推荐使用PXC。
5）只支持innodb存储引擎。
4、写入流程
1）首先客户端向请求连接的写入节点提交事务之前，由该节点将需要产生的replication writeset广播出去，然后获取全局事务ID，
一并传送到其他节点。
2）其他节点通过certification合并数据之后，发现没有冲突数据，便执行apply_cb和commit_cb操作，否则就discard此次事务。
3）而当前节点（客户端请求的写入节点）通过验证之后，执行commit_cb操作，并返回OK给客户端。如果验证没有通过，则rollback_cb。
在生产线上的PXC集群中，至少有三台节点。如果其中一个节点没有通过验证，出现了数据冲突，那么此时采取的方式就是将出现数据不一致的
节点踢出集群，而且它会自动执行shutdown命令来自动关机。
5、PXC中重要的概念
首先要规范集群中节点的数量，整个集群节点数控制在最少3个、最多8个的范围内。最少3个是为了防止脑裂现象，因为只有在两个节点的情况下
才会出现脑裂。脑裂的表现就是输出任何命令，返回的结果都是unknow command。当一个新节点要加入PXC集群时，需要从集群中各节点里选举一个
doner节点作为全量数据的贡献者。
PXC有两种节点的数据传输方式，一种叫SST全量传输，另一种叫IST增量传输。SST传输有XtraBackup、mysqldump、rsync三种方式，而增量
传输只有XtraBackup。一般数据量不大时可以使用SST作为全量传输，但也只是使用XtraBackup方式。
节点在集群中，会因为新节点的加入或故障，同步失效等而发生状态的切换，下面列举出这状态的含义。
open：节点启动成功，尝试连接到集群。
primary：节点已在集群中，在新节点加入集群时，选取doner进行数据同步时会产生式的状态。
joiner：节点处于等待接收同步数据文件的状态。
joined：节点已完成了数据同步，尝试保持和集群中其他节点进度一致。
synced：节点正常提供服务的状态，表示已经同步完成并和集群进度保持一致。
doner：节点处于为新加入节点提供全量数据时的状态。
6、PXC中重要的配置参数
1）搭建PXC过程中，需要在my.cnf中设置以下参数
wsrep_cluster_name：指定集群的逻辑名称，对于集群中的所有节点，集群名称必须相同。
wsrep_cluster_address：指定集群中各节点地址。
wsrep_node_name：指定当前节点在集群中的逻辑名称。
wsrep_node_address：指定当前节点的IP
wsrep_provider：指定galera库的路径。
wsrep_sst_method：模式情况下，PXC使用XtraBackup进行SST传输。强烈建议failure参数指为xtrabackup-v2。
wsrep_sst_auth：指定认证凭证SST作为sst_user:sst_pwd。必须在引导第一个节点后创建此用户并赋于必要的权限。
pxc_strict_mode：严格模式，官方建议该参数值为enforcing。
2）gcache
在PXC中还有一个特别重要的模块就是gcache。它的核心功能就是每个节点缓存当前最新的写集。如果有新节点加入集群，就可以把新数据
等待增量传输给新节点，而不需要使用SST方式。这样可以让节点更快的加入到集群中。gcache模块涉及了如下参数
gcache.size：代表用来缓存写集增量信息的大小。它的默认大小为128MB，通过wsrep_provider_options变量参数设置。建议调整为2G-4G范围，足够的空间便于缓存更多的增量信息。
gcache.mem.size：代表gcache中内存换存的大小，适度调大可以提高整个集群的性能。
gcache.page.size：可以理解为如果内存不够用（cache不足），就直接将写集写入到磁盘文件中。
7、PXC集群状态监控
在集群搭建好之后，可以通过以下状态变量’%wsrep%'来查看集群各节点的状态。
wsrep_local_state_uuid：集群中所有节点的该状态值应该是相同的，如果有不同值的节点，说明其没有加入集群。
wsrep_last_committed：最后提交的事务数目。
wsrep_cluster_size：当前集群中的节点数量。
wsrep_cluster_status：集群组成的状态。如果不是”primary“，说明出现脑裂现象。
wsrep_local_state：当前节点状态，值为4表示正常。该状态有4个值。
joining：表示节点正在加入集群。
doner：节点处于为新加入节点提供全量数据时的状态。
joined：当前节点已成功加入集群。
synced：当前节点与集群中各节点是同步状态。
wsrep_ready：为on表示当前节点可以正常提供服务。为off表示节点可能发生脑裂或网络问题导致。
2、PXC使用端口
3306：数据库对外服务的端口，也可自定义其他端口号
4444：请求SST，SST（state snapshot transfer）指数据一个镜像传输，在PXC中默认使用xtrabackup，或者使用rsync、mysqldump来完成数据初始状态一致。
4567：PXC集群组成员之间进行沟通交流的一个端口号
1）数据同步，PXC一个节点写完后就用箱子(DatePage)推送给Group里所有的成员，类似于Oracle中数据块复制。
4568：传输IST用的端口，相对于SST来说的一个增量。
需要注意的地方：
1）PXC集群每次发起一个动作，都会有一个唯一的编号Global Trx Id，
2）PXC集群中，如果主节点写入过大，apply_cb会跟不上，可以将wsrep_slave_threads配置成和CPU的个数相等或者1.5倍。
3）每个节点需要安装socat、perl-IO_Socket、nc包。
二、部署PXC
1.环境准备
主机名 IP
pxc-node1 192.168.229.187
pxc-node2 192.168.229.209
pxc-node3 192.168.229.210
2、关闭防护墙和selinux
systemctl stop firewalld
setenforce 0
3、安装PXC相关依赖包
[root@pxc-node1 ~]# yum -y install epel-release
[root@pxc-node1 ~]# yum -y install libev lsof perl-Compress-Raw-Bzip2 perl-Compress-Raw-Zlib perl-DBD-MySQL perl-DBI perl-Digest perl-Digest-MD5 perl-IO-Compress perl-Net-Daemon perl-PlRPC qpress socat openssl openssl-devel
4、安装xtrabackup
[root@pxc-node1 ~]# cd /usr/local/src/
[root@pxc-node1 src]# ls
percona-xtrabackup-24-2.4.18-1.el7.x86_64.rpm
[root@pxc-node1 src]# yum -y install percona-xtrabackup-24-2.4.18-1.el7.x86_64.rpm
5、创建MySQL的组和用户
[root@pxc-node1 src]# groupadd -r mysql
[root@pxc-node1 src]# useradd -M -s /bin/false -r -g mysql mysql
6、解压软件包到/usr/local/mysql，并创建数据目录，赋予权限。
[root@pxc-node1 src]# tar zxf Percona-XtraDB-Cluster-5.7.28-rel31-31.41.1.Linux.x86_64.ssl101.tar.gz
[root@pxc-node1 src]# mv Percona-XtraDB-Cluster-5.7.28-rel31-31.41.1.Linux.x86_64.ssl101 /usr/local/mysql
[root@pxc-node1 src]# mkdir -p /usr/local/mysql/data/
[root@pxc-node1 src]# chown -R mysql:mysql /usr/local/mysql
7、准备配置文件
binlog格式必须是row，pxc-node2和pxc-node3上的配置文件相同，但是注意修改server_id、wsrep_node_name、wsrep_node_address。
[root@pxc-node1 src]# vim /etc/my.cnf
[client]
port=3306
socket=/tmp/mysql.sock
[mysql]
prompt="\u@\h \R:\m:\s[\d]> "
no-auto-rehash
[mysqld]
user=mysql
port=3306
basedir=/usr/local/mysql
datadir=/usr/local/mysql/data
socket=/tmp/mysql.sock
pid-file=db.pid
character_set_server=utf8mb4
skip_name_resolve=1
open_files_limit=65535
back_log=1024
max_connections=512
max_connect_errors=1000000
table_open_cache=1024
table_definition_cache=1024
table_open_cache_instances=64
thread_stack=512K
external-locking=FALSE
max_allowed_packet=32M
sort_buffer_size=4M
join_buffer_size=4M
thread_cache_size=768
#query_cache_size = 0
#query_cache_type = 0
interactive_timeout=600
wait_timeout=600
tmp_table_size=32M
max_heap_table_size=32M
slow_query_log=1
slow_query_log_file=/usr/local/mysql/data/slow.log
log-error=/usr/local/mysql/data/error.log
long_query_time=0.1
server_id=1813306
log_bin=/usr/local/mysql/data/mysql-bin
sync_binlog=1
binlog_cache_size=4M
max_binlog_cache_size=1G
max_binlog_size=1G
expire_logs_days=7
master_info_repository=TABLE
relay_log_info_repository=TABLE
gtid_mode=on
enforce_gtid_consistency=1
log_slave_updates=1
binlog_format=row
relay_log_recovery=1
relay_log_purge=1
key_buffer_size=32M
read_buffer_size=8M
read_rnd_buffer_size=4M
bulk_insert_buffer_size=64M
lock_wait_timeout=3600
explicit_defaults_for_timestamp=1
innodb_thread_concurrency=0
innodb_sync_spin_loops=100
innodb_spin_wait_delay=30
transaction_isolation=REPEATABLE-READ
innodb_buffer_pool_size=1024M
innodb_buffer_pool_instances=8
innodb_buffer_pool_load_at_startup=1
innodb_buffer_pool_dump_at_shutdown=1
innodb_data_file_path=ibdata1:1G:autoextend
innodb_flush_log_at_trx_commit=1
innodb_log_buffer_size=32M
innodb_log_file_size=2G
innodb_log_files_in_group=2
#innodb_max_undo_log_size=4G
innodb_io_capacity=2000
innodb_io_capacity_max=4000
innodb_flush_neighbors=0
innodb_write_io_threads=4
innodb_read_io_threads=4
innodb_purge_threads=4
innodb_page_cleaners=4
innodb_open_files=65535
innodb_max_dirty_pages_pct=50
innodb_flush_method=O_DIRECT
innodb_lru_scan_depth=4000
innodb_checksum_algorithm=crc32
#innodb_file_format=Barracuda
#innodb_file_format_max=Barracuda
innodb_lock_wait_timeout=10
innodb_rollback_on_timeout=1
innodb_print_all_deadlocks=1
innodb_file_per_table=1
innodb_online_alter_log_max_size=4G
internal_tmp_disk_storage_engine=InnoDB
innodb_stats_on_metadata=0
# PXC
wsrep_provider=/usr/local/mysql/lib/libgalera_smm.so
wsrep_provider_options="gcache.size=1G"
wsrep_cluster_name=pxc-test
wsrep_cluster_address=gcomm://192.168.229.187,192.168.229.209,192.168.229.210
wsrep_node_name=pxc-node1
wsrep_node_address=192.168.229.187
wsrep_sst_method=xtrabackup-v2
wsrep_sst_auth=sst:pwd@123
pxc_strict_mode=ENFORCING
default_storage_engine=InnoDB
innodb_autoinc_lock_mode=2
[mysqldump]
quick
max_allowed_packet=32M
注意：pxc-node2和pxc-node3的这几项需要修改
server_id #保证不一样
wsrep_node_name #各自的主机名
wsrep_node_address #各自的IP地址
8、准备pxc-node2、pxc-node3，操作同pxc-node1。
准备好之后，各节点进行初始化集群。
[root@pxc-node1 src]# ln -s /usr/local/mysql/bin/* /usr/local/bin/
[root@pxc-node1 src]# mysqld --defaults-file=/etc/my.cnf --user=mysql --basedir=/usr/local/mysql/ --datadir=/usr/local/mysql/data --initialize
注意：上面所有的步骤都要在三台主机上操作。
9、引导pxc-node1节点初始化集群
1)在pxc-node1上启动MySQL
[root@pxc-node1 src]# mysqld --defaults-file=/etc/my.cnf --wsrep_new_cluster &
[1] 29074
[root@pxc-node1 src]# ss -anpult | grep mysql
tcp LISTEN 0 128 *:4567 *:* users:(("mysqld",pid=29074,fd=11))
tcp LISTEN 0 128 [::]:3306 [::]:* users:(("mysqld",pid=29074,fd=33))
[root@pxc-node1 src]# ps -el | grep mysql
4 S 997 29074 15080 1 80 0 - 922711 poll_s pts/1 00:00:01 mysqld
2)在错误日志中获取临时密码，登录MySQL终端，第一次登录需要修改密码。
[root@pxc-node1 src]# grep 'password' /usr/local/mysql/data/error.log
2021-03-14T12:16:21.771815Z 1 [Note] A temporary password is generated for root@localhost: rl!#/Ijrw0iH
3)创建PXC中的SST传输账号。
[root@pxc-node1 src]# mysql -uroot -p
Enter password:
root@localhost 08:22: [(none)]> alter user root@localhost identified by 'asd123';
Query OK, 0 rows affected (0.01 sec)
root@localhost 08:23: [(none)]> grant all on *.* to 'sst'@'localhost' identified by 'pwd@123';
Query OK, 0 rows affected, 2 warnings (0.00 sec)
10、将其他节点加入到集群
1)在pxc-node2和pxc-node3上启动MySQL，并加入到集群中。
[root@pxc-node2 src]# mysqld --defaults-file=/etc/my.cnf &
[1] 20599
[root@pxc-node2 src]# ss -anpult | grep mysql
tcp LISTEN 0 128 *:4567 *:* users:(("mysqld",pid=20599,fd=11))
2)此刻pxc-node2和pxc-node3正在从pxc-node1往本地同步数据
[root@pxc-node2 src]# ps aux | grep mysql
mysql 20599 3.1 7.8 3710440 301252 pts/1 Sl 08:38 0:02 mysqld --defaults-file=/etc/my.cnf
root 22809 0.0 0.0 112824 980 pts/1 S+ 08:39 0:00 grep --color=auto mysql
3）mysqld开始监听3306
[root@pxc-node2 src]# ss -anpult | grep mysql
tcp LISTEN 0 128 *:4567 *:* users:(("mysqld",pid=20599,fd=11))
tcp LISTEN 0 128 [::]:3306 [::]:* users:(("mysqld",pid=20599,fd=42))
[root@pxc-node2 src]# ps aux | grep mysql
mysql 20599 2.0 7.8 3710440 301252 pts/1 Sl 08:38 0:02 mysqld --defaults-file=/etc/my.cnf
root 23744 0.0 0.0 112824 980 pts/1 S+ 08:40 0:00 grep --color=auto mysql
4)pxc-node2和pxc-node3已将pxc-node1的数据同步到本地。
直接使用pxc-node1上设置的MySQL root密码，就可以直接登录到MySQL终端。
[root@pxc-node2 src]# mysql -uroot -pasd123
5）查看集群状态，可以看到，当前集群中有三台节点。
root@localhost 08:41: [(none)]> show global status like '%wsrep_cluster%';
+--------------------------+--------------------------------------+
| Variable_name | Value |
+--------------------------+--------------------------------------+
| wsrep_cluster_weight | 3 |
| wsrep_cluster_conf_id | 3 |
| wsrep_cluster_size | 3 |
| wsrep_cluster_state_uuid | 4e6f904f-84bf-11eb-9935-1e1d0f49469e |
| wsrep_cluster_status | Primary |
+--------------------------+--------------------------------------+
5 rows in set (0.01 sec)
root@localhost 08:42: [(none)]> show global status like '%wsrep_ready%';
+---------------+-------+
| Variable_name | Value |
+---------------+-------+
| wsrep_ready | ON |
+---------------+-------+
1 row in set (0.01 sec)
11、验证复制
1)在任意节点创建库表，往其中插入数据，在另外两个节点上查看数据是否同步。
pxc-node2上创建数据
root@localhost 08:41: [(none)]> create database test;
Query OK, 1 row affected (0.01 sec)
root@localhost 08:44: [(none)]> use test;
Database changed
root@localhost 08:44: [test]> create table test(id int primary key auto_increment,name varchar(20));
Query OK, 0 rows affected (0.01 sec)
root@localhost 08:44: [test]> insert into test(name) values('zhang'),('li'),('wang');
Query OK, 3 rows affected (0.06 sec)
Records: 3 Duplicates: 0 Warnings: 0
root@localhost 08:44: [test]> select * from test;
+----+-------+
| id | name |
+----+-------+
| 1 | zhang |
| 4 | li |
| 7 | wang |
+----+-------+
3 rows in set (0.00 sec)
2)其他节点查看数据是否同步
pxc-node1和pxc-node3验证数据是否同步。
root@localhost 08:47: [(none)]> show databases;
+--------------------+
| Database |
+--------------------+
| information_schema |
| mysql |
| performance_schema |
| sys |
| test |
+--------------------+
5 rows in set (0.00 sec)
root@localhost 08:47: [(none)]> use test;
Database changed
root@localhost 08:47: [test]> select * from test;
+----+-------+
| id | name |
+----+-------+
| 1 | zhang |
| 4 | li |
| 7 | wang |
+----+-------+
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