MySQL: MaxScale架构解析与高可用集群部署实战之插件架构·权限配置·读写分离·监控体系

MaxScale架构与插件体系

MaxScale是由MariaDB公司开发的插件式数据库中间件，提供高可用性、负载均衡及可扩展性支持
核心功能：数据库负载均衡 | 读写分离 | 自动故障转移

其插件体系分为五类：

1 ）认证插件 (Authentication Plugin)

• 验证用户连接时从后端数据库读取mysql.user表信息并缓存
• 缓存未命中时自动向后端数据库更新用户数据
• 关键流程：连接请求 → 缓存验证 → 实时更新 → 二次验证

2 ）协议插件 (Protocol Plugin)

• MySQL客户端协议插件：使应用程序将MaxScale识别为标准MySQL服务器（仅需修改连接地址）
• MySQL服务端协议插件：用于MaxScale连接后端数据库

3 ）路由插件 (Router Plugin)

• readconnroute：实现多服务器读写负载均衡
• readwritesplit：核心读写分离模块（主写从读）

4 ）监控插件 (Monitor Plugin)

• 实时检测后端数据库状态，确保请求路由至健康节点
• 支持主从延迟监控（示例参数：max_slave_replication_lag=60）

5 ）日志过滤插件 (Filter Plugin)

• 提供基础SQL防火墙功能
• 支持SQL语句过滤、改写及容错处理

高可用环境部署实战

环境拓扑：

节点	IP 地址	角色
节点1	192.168.3.100	从库 (Slave)
节点2	192.168.3.101	主库 (Master)
节点3	192.168.3.102	从库 + MaxScale

生产建议：MaxScale 应部署在独立服务器，避免与数据库争抢资源

注：生产环境建议MaxScale独立部署，此处受限于资源与Slave共用节点3
建议：生产环境应将MaxScale部署在独立服务器

安装与配置流程

1 ) 安装步骤

# 1. 下载安装包（需MariaDB账号）
wget https://downloads.mariadb.com/MaxScale/... # 替换为实际URL
 
# 2. 安装依赖库 
yum install libaio libaio-devel 
 
# 3. RPM安装 
rpm -ivh maxscale-*.rpm 

2 ) 数据库权限初始化

-- 创建监控账号（需REPLICATION权限） 主库执行
CREATE USER 'maxscale_monitor'@'192.168.3.%' IDENTIFIED BY '123456';
GRANT REPLICATION SLAVE, REPLICATION CLIENT ON *.* TO 'maxscale_monitor'@'192.168.3.%';
 
-- 创建路由账号（需MySQL库读取权限） 主库执行
CREATE USER 'maxscale_router'@'192.168.3.%' IDENTIFIED BY '123456';
GRANT SELECT ON mysql.* TO 'maxscale_router'@'192.168.3.%';
# GRANT SELECT ON mysql.user TO 'maxscale_router'@'192.168.3.%';

3 ) 密码加密（可选）

maxkeys # 生成加密密钥 
maxpasswd 123456 # 输出加密字符串 → 用于配置文件
# 输出：96F3C8DE755EF4F4 (替换配置文件明文密码)

4 ） 核心配置文件 (/etc/maxscale.cnf)

[maxscale]
threads=4  # 工作线程数 (建议≤CPU核心数)
 
# 服务器定义
[server1]
type=server
address=192.168.3.100
port=3306 
protocol=MySQLBackend
 
[server2]
type=server 
address=192.168.3.101 
port=3306
protocol=MySQLBackend
 
[server3]
type=server
address=192.168.3.102
port=3306
protocol=MySQLBackend
 
# 监控模块
[MySQL-Monitor]
type=monitor 
module=mysqlmon 
servers=server1,server2,server3 
user=maxscale_monitor 
passwd=123456  # 或使用加密字符串 
monitor_interval=1000  # 监控频率(毫秒)
 
# 读写分离模块 
[Read-Write-Service]
type=service
router=readwritesplit 
servers=server1,server2,server3 
user=maxscale_router 
passwd=123456 
max_slave_connections=100%  # 从库利用率   使用所有可用Slave
max_slave_replication_lag=60  # 最大延迟秒数 (秒) 排除延迟>60s的Slave 
 
# 监听端口 
[Read-Write-Listener]
type=listener
service=Read-Write-Service
protocol=MySQLClient 
address=0.0.0.0
port=4006  # 避免与MySQL端口3306冲突 

服务启动与验证

1 ） 启动与管理

maxscale -f /etc/maxscale.cnf  # 启动服务

# 检查端口：
netstat -tuln | grep -E '4006|6603'  # 4006为读写服务端口，6603为管理端口 


maxctrl -u admin -p mariadb  # 默认账号密码
# maxadmin -u admin -p mariadb    # 登录管理台（默认密码mariadb）旧版

2 ）集群状态检查

使用场景对比

命令	适用场景	功能范围
maxctrl list servers	MaxScale 集群管理	查看代理层管理的数据库节点状态
SHOW SERVERS	数据库内部（如 TiDB/Oracle）	显示数据库实例的服务器元数据

maxctrl list servers

输出示例：

┌─────────┬───────────────┬───────┬─────────────┬─────────────────┬──────────┐
│ Server  │ Address       │ Port  │ Connections │ State           │ GTID     │ 
├─────────┼───────────────┼───────┼─────────────┼─────────────────┼──────────┤
│ server1 │ 192.168.3.100 │ 3306  │ 0           │ Slave, Running  │ 0-3000-5 │
│ server2 │ 192.168.3.101 │ 3306  │ 0           │ Master, Running │ 0-3000-8 │
│ server3 │ 192.168.3.102 │ 3306  │ 0           │ Slave, Running  │ 0-3000-5 │
└─────────┴───────────────┴───────┴─────────────┴─────────────────┴──────────┘ 

或

> show servers 
Server  | Address         | Status  | Role    
--------+-----------------+---------+---------
server1 | 192.168.3.100  | Running | Slave  
server2 | 192.168.3.101  | Running | Master 
server3 | 192.168.3.102  | Running | Slave  
 
> show dbusers Read-Write-Service  # 查看缓存用户

3 ） 读写分离测试

使用MySQL客户端连接MaxScale端口4006：

mysql -h 192.168.3.102 -P 4006 -u app_user -p

执行写操作路由至Master（192.168.3.101），读操作负载均衡至Slave节点

读写分离测试：

-- 客户端连接MaxScale（端口4006）
INSERT INTO orders (...) VALUES (...);  -- 写操作路由至主库 
SELECT * FROM orders;  -- 读操作负载均衡到从库 

高可用架构全景

1 ）拓扑图1

• MaxScale：承担读写分离与负载均衡
• MHA：实现主库故障自动切换
• 协同机制：MaxScale实时感知MHA切换后的主从关系变化

2 ）拓扑图2

故障转移：MHA监控主库状态，主库宕机时自动切换新主，MaxScale自动适配新拓扑

3 ）拓扑图3

双层级容错设计：

1. 流量层 (MaxScale)

   • 自动读写分离
   • 从库负载均衡
   • SQL 防火墙

2. 数据层 (MHA)

   • 主库故障秒级切换
   • 从库自动晋升
   • 虚拟 IP 漂移

4 ）拓扑图4

• 读写分离：客户端通过 MaxScale（端口 4006）访问数据库，写操作路由至主库，读操作负载均衡至从库。
• 故障转移：由 MHA (Master High Availability) 监控主库状态，触发主从切换后，MaxScale 自动感知新主库

技术细节强化

1. 主从延迟控制：通过max_slave_replication_lag自动剔除高延迟Slave
2. 连接池管理：max_slave_connections=100%确保所有从库资源充分利用
3. 加密安全：生产环境必须使用maxpasswd加密密码
4. 端口策略：默认3306端口冲突时，改用4006等高位端口

路由策略优化： 若需强制读主库，SQL添加注释：
sql SELECT /* maxscale route to master */ * FROM users;

5 ）拓扑图 5

• 功能协同：
  • MaxScale：处理读写分离与负载均衡
  • MHA（Master High Availability）：监控主节点故障，触发主从切换
  • 联动效果：客户端无感知故障转移，MaxScale自动路由至新Master

NestJS工程示例

1 ） 连接MaxScale示例

// database.providers.ts
import { createPool } from 'mysql2/promise';
 
export const databaseProviders = [
  {
    provide: 'DATABASE_POOL',
    useFactory: async () => {
      return createPool({
        host: '192.168.3.102', // MaxScale 节点 
        port: 4006,            // MaxScale监听端口 
        user: 'app_user',
        password: 'securepass',
        database: 'main_db',
        connectionLimit: 10,
        waitForConnections: true
      });
    }
  }
];
 
// user.repository.ts
@Injectable()
export class UserRepository {
  constructor(@Inject('DATABASE_POOL') private pool: Pool) {}
 
  async getUsers(): Promise<User[]> {
    const [rows] = await this.pool.query(
      `SELECT id, name FROM users WHERE active = ?`,
      [1]
    );
    return rows as User[];
  }
 
  async createUser(user: UserDTO): Promise<ResultSetHeader> {
    const [result] = await this.pool.query(
      `INSERT INTO users (name, email) VALUES (?, ?)`,
      [user.name, user.email]
    );
    return result;
  }
}

2 ）其他方式

// app.module.ts 
import { Module } from '@nestjs/common';
import { TypeOrmModule } from '@nestjs/typeorm';

@Module({
 imports: [
   TypeOrmModule.forRoot({
     type: 'mysql',
     host: '192.168.3.102', // MaxScale节点IP 
     port: 4006,           // MaxScale监听端口 
     username: 'app_user',
     password: 'secure_password',
     database: 'my_db',
     autoLoadEntities: true,
   }),
 ],
})
export class AppModule {}

SQL 操作补充

主从延迟监控（MaxScale 管理端）

SELECT host, port, replication_lag FROM mysql_servers;  
-- 输出示例：
-- host           | port | replication_lag 
-- 192.168.3.100 | 3306 | 0 
-- 192.168.3.102 | 3306 | 120  # 延迟 120 秒（将被自动隔离）

连接负载测试

mysqlslap --host=192.168.3.102 --port=4006 --user=test --password=pass \  
          --concurrency=100 --iterations=10 --query="SELECT * FROM orders;"

关键优化项

1. 连接保持：配置 wait_timeout 避免连接过早断开
2. 故障转移：应用层重试逻辑 + 连接池健康检查
3. 监控集成：通过 MaxScale REST API 获取实时指标

   curl http://admin:mariadb@192.168.3.102:8989/v1/servers
   

4. 安全加固：
   • 限制 MaxScale 管理端口(6603)访问
   • 定期轮换加密密钥

架构优势：通过 MaxScale 与 MHA 协同，实现读写流量自动调度与故障秒级切换，数据库不可用时间降至 10 秒内

关键总结

1. MaxScale通过插件化架构实现灵活扩展，核心价值在于读写分离与负载均衡
2. 配置需关注监控频率、路由策略及延迟容忍阈值
3. 生产环境务必独立部署MaxScale节点并使用加密密码
4. 读写分离由 readwritesplit 插件实现，读负载均衡由路由策略控制
5. 监控模块通过 mysqlmon 实时检测节点状态与主从延迟
6. 生产环境需独立部署 MaxScale 并启用密码加密
7. 结合MHA可实现故障自动转移，形成完整高可用方案