我國省級工程建設項目審批管理系統中高可用MySql 架構的部署與應用討論

文｜宿遷市自然資源基礎信息中心 楊成飛

【關鍵字】工程建設項目審批制度改革；工程建設項目審批管理系統；高可用MySql 架構；三級部署；數據實時共享

0.引言

基于改革要求下的工程建設項目審批體系對于城市審批數據傳輸的實時性要求很高，住房和城鄉建設部編制的《工程建設項目審批管理系統數據共享交換標準V2.0》要求“城市工程建設項目審批管理系統運行產生的數據，在5 分鐘內應上傳到省級、國家級工程建設項目審批管理系統”。省級工程建設項目審批管理系統（以下簡稱“省級系統”）處于工程建設項目審批數據三級上報體系的中間層，承擔著接收城市工程建設項目審批管理系統（以下簡稱“城市系統”）數據以及向國家工程建設項目審批管理系統（以下簡稱“國家系統”）推送數據的任務，因此，采用高可用的數據庫架構，確保省級系統數據傳輸的時效性和穩定性，是實現整個工程建設項目審批數據體系實時共享的重要保障。

本文基于工程建設項目審批監管數據的上報體系，介紹使用高可用MySQL 架構保障省級系統實現工程建設項目審批數據上報持續性和實時性的案例。

1.審批數據三級上報體系

工程建設項目審批數據的上報為三級上報體系，由城市系統上報給省級系統，再由省級系統上報給國家系統。省級系統采用“前置機+通知接口”的方式接收城市系統推送的審批數據，為每個城市分配前置庫賬號和通知接口賬號。城市系統運行產生的數據實時推送給省級系統前置機，同時調用省級系統的通知接口，省級系統接到通知后對城市系統的數據進行質量校驗，匯聚數據到正式庫，同時向國家系統推送審批數據。

各個地市系統的工程建設項目審批數據推送到省級系統的前置數據庫，為提升數據的時效性，在省級系統前置機中建立省級系統的正式數據庫，用于匯集地市系統的審批數據并開展校驗。

從審批數據三級上報體系可以看出，審批數據要實現與國家系統的實時共享，省級系統的可用性對數據上報的持續性和實時性起著至關重要的作用。

2.高可用MySQL 架構設計

由于各個地市系統的工程建設項目審批數據量大，對省級前置機的訪問頻次高，前置數據庫服務器負載壓力大，一旦前置機出現故障，數據上報鏈路中斷，數據無法上報給省級系統和國家系統，將導致監督考核統計結果不準確，影響各級領導層的監管決策。為保障數據上報持續性和實時性，減輕前置數據庫服務器的負載壓力，通過設計一套高可用的MySQL 數據庫架構，利用主從備份、讀寫分離和雙機熱備技術，實現審批數據熱備份以及服務器故障后的自動切換，從而確保數據上報的安全、可靠和持續性。

2.1 MySQL 主從同步

當前廣泛使用的MySQL 數據庫的備份應用中，“主從復制結構”應用已成為主流，其數據同步和實時性都很高，技術上可滿足省級系統數據傳輸高時效性的應用需求。部署MySQL 主從同步，增加從服務器，實現主從服務器數據實時備份，可避免因服務器故障導致的數據丟失，并為實現讀寫分離奠定基礎，從而提升數據庫的性能。

Mysql 服務器集群之間的主從同步機制是基于二進制日志，僅記錄所有數據庫表結構變更以及表數據修改，而不會記錄SELECT 和SHOW 這類操作，數據保存的是二進制數據。主服務器使用二進制日志來記錄數據庫的變動情況，從服務器通過讀取和執行該日志文件來保持和主服務器的數據一致。通過主從同步機制，省級系統前置機主庫的所有變更或修改操作都會被記錄下來，然后從庫會接收到日志副本，并執行日志中的語句，即可實現數據的同步。

圖1 審批數據三級上報體系圖

圖2 MySQL 主從同步示意圖

2.1.1 主從同步的原理

（1）Master 服務器將數據變更記錄到二進制日志(binary log)中（這些記錄叫做二進制日志事件，binary log events）。

（2）Slave 服務器將Master 服務器的binary log events 拷貝到它的中繼日志(relay log)。

（3）Slave 服務器執行中繼日志中的事件，即實現與Master 服務器同步數據。

2.1.2 主從復制配置步驟：

1.3.2 觀察組 采取硝苯地平與鹽酸拉貝洛爾(江蘇迪賽諾制藥有限公司，國藥準字：H32026120)聯合治療：予以鹽酸拉貝洛爾100 mg/次，3次/d，口服；硝苯地平用藥方法與對照組相同。兩組均持續治療2周。

（1）增加一臺服務器用作省級系統前置服務器的從庫。

（2）從省級系統前置機主庫中導出一份完整的結構和數據，導入到從庫中，確保從數據庫與主數據庫里的結構和數據完全一致。

（3）在主數據庫里創建一個同步賬戶授權給從數據庫使用。

（4）配合主數據庫，修改配置文件，啟用binlog 日志，設置服務器標識符server-id 為2（必 須 比 從 庫id 大），重 啟Mysql 服務。

（5）配置從數據庫，修改配置文件，設置服務器標識符server-id 為1,啟用中繼日志relay log，重啟Mysql 服務。

（6）配置并啟動主從復制。

2.2 Mycat 實現讀寫分離

省級系統應用服務器對前置機數據庫服務器的操作包括讀數據和寫數據，容易造成負載壓力過大，因此采用“讀寫分離”的方式來減少服務器壓力，將讀數據的操作全部交給從庫處理，減少對前置機服務器主庫的請求量，從而實現負載均衡。

Mycat 是一個廣受好評的數據庫中間件,在處理數據庫操作上已經很成熟，在本方案中使用Mycat 來實現數據庫的讀寫分離。

省級系統讀寫分離的步驟：

（1）省級系統主庫與省級系統從庫實現主從復制功能。

（2）應用端（MySQL 客戶端或應用程序）發起讀寫請求。

（3）Mycat 服務器對讀寫請求進行分發，將寫操作發送給省級系統主庫處理，讀操作發送給省級系統從庫處理。

Mycat 讀寫分離配置操作步驟：

（1）配置Mycat 賬號密碼和數據庫名（server.xml）；Mycat 作為數據庫的中間件，對于上層應用來說，它就是一個數據庫。因此需要配置數據庫的用戶名，密碼，數據庫名，以及讀寫權限。

（2）在 schema.xml 文件中配置讀寫分離，包括數據庫配置、分片配置、物理數據庫配置和讀寫服務器信息配置。

（3）啟動Mycat，在配置文件server.xml 中設置全局sql 防火墻，將需要訪問Mycat 的ip 加入到whitehost（IP 白名單）中。

2.3 雙機熱備+Keepalived 實現故障切換

在前文中通過Mycat 和MySQL 主從復制實現了數據庫的讀寫分離和數據備份，這種結構很大程度保證了MySQL 的高可用，但是對于省級系統前置庫這種寫操作特別頻繁的服務器環境來說，寫操作的要求很高，一旦主庫宕機，無法實現數據庫的自動切換，同樣會造成數據上傳中斷，影響到實時性，因此需要部署雙主互備架構，避免主節點故障造成寫操作失效。

本節主要介紹利用Keepalived+MySQL雙主來實現 MySQL 數據庫故障自動切換。在主從復制結構的中，當主庫出現故障時，從庫能識別并接管主庫的功能，快速將自身設置為主庫，繼續向外提供服務。絕大部分情況下，該過程可在5 秒內可切換完成。待原主庫修復后，會自動恢復從庫的備份角色，如此循環以保障應用不間斷。

圖3 Mycat 部署讀寫分離部署示意圖

圖4 MySQL 雙機熱備+keepalived 部署示意圖

當前，我國已有很多省份應用了雙機熱備+Keepalived 實現故障切換，由省級系統將虛擬IP 和端口提供給地市工建系統，地市工建系統通過訪問虛擬IP 和端口上傳數據，虛擬IP 通過keepalived 判斷雙主備份的服務器節點情況，自動選擇處理的服務器，當主節點服務器宕機時，自動切換至備節點服務器，從而保障省級系統數據上傳持續性和實時性。

要基于Keepalived+MySQL 雙主來實現MySQL-HA，必須保證兩臺MySQL 數據庫的數據完全一樣，需要將兩臺MySQL互為主從關系，通過Keepalived 相互配置虛擬IP。在實際運行過程中實現其中一臺MySQL 數據庫宕機后，應用能夠立即切換到另外一臺MySQL 數據庫，持續提供服務，保證系統的高可用。

在雙主互備的基礎上加上keepalived，在其中一臺機器上綁定虛擬ip（VIP）。利用vip 統一對外服務，可以避免在兩個節點同時寫數據造成沖突。同時當keepalived 主節點發生故障時，keeplived 會自動將VIP切換到備節點上，從而實現主服務器的高可用。

MySQL 雙主互備+keepalived 架構部署：

（1）增加一臺服務器用于與省級系統前置庫實現雙主互備，基于MySQL 主從復制，對每臺服務器都進行同樣的主從設置。

（2）對兩臺服務器均安裝keepalived，并進行相關的配置。

（3）對主節點keepalived 進行配置，設置priority 為100，增加參數nopreempt，設置不搶占模式，配置對外的服務器IP（VIP）。

（4）對備節點keepalived 進行配置，設置priority 為90，配置對外的服務器IP（VIP）。

（5）啟動keepalived，通過故障模擬，測試VIP 的漂移情況（即主節點宕機后，是否能自動切換至備節點）。

3.省級系統服務器架構案例分析

在住房和建設部門業務領域中，工程建設項目涵蓋政府投資類的房屋建筑和市政工程項目、社會投資類的一般社會投資、小型社會投資和帶方案出讓社會投資項目以及工業類投資等項目，涉及范圍廣，審批業務復雜，涉及其他業務部門多，產生的審批業務數據量極大。省級工程項目審批管理系統作為一種評價改革成效的信息化手段，承載匯聚并校驗行政區域內各地級市的工程建設項目審批數據，具有對全省各地市工程建設項目審批制度改革效能的監督和分析的功能，包括對各地市審批項目數、審批辦件數、審批逾期情況、審批用時等情況的分析。省級系統是三級上報體系的重要一環，保障省級系統數據架構的高可用是對整個工程建設項目審批數據體系實時共享的重要保障。

圖5 某省級系統服務器部署示意圖

以某省級系統建設情況為例，該省級系統使用三臺數據庫服務器實現MySQL 的高可用架構，一臺服數據庫服務器作為省級系統主庫，兩臺數據庫服務器作為省級系統從庫。省級系統主庫A 承擔省級系統前置數據庫的數據匯集和省級系統應用的寫操作，兩臺數據庫服務器作為省級系統從庫，分別用于讀寫分離和雙機熱備。

省級系統從庫B 用來與省級系統主庫A 形成雙機熱備，使用VIP 對外提供服務，keepalived 監測服務器情況，當省級系統主庫A 出現故障時，省級系統從庫B 自動接管主庫的操作。

省級系統從庫C 作為省級系統主庫A的備份庫，承擔省級應用的讀操作和數據統計分析。省級系統訪問數據庫服務時，通過中間件MyCat 實現讀寫分離將寫操作發送給省級系統主庫A 處理，讀操作發送給省級系統從庫C 處理，從而減輕對省級系統主庫A 的負載壓力。

4.結語

基于高可用MySql 架構的部署建設的省級工程建設項目審批管理系統，具有高可用性和穩定性的特點，能保障工程建設項目審批數據上報的穩定性和實時性，為工程建設項目審批制度改革的成功提供了強有力的技術保障，能有效提升工程建設項目審批管理及服務水平，輔助政府智慧決策。隨著全國工程建設項目審批制度改革工作的持續推進和深化，相信其信息化支撐系統建設將更加完善，發揮出更大效用，創造出更大的經濟效益和社會效益。