zhuhaiqiang
作者zhuhaiqiang2020-05-13 14:39
项目经理, 银行

云上MySQL监控实践

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本文作者:农业银行 杨旭

一、背景
MySQL 8.0是当前Oracle公司一直在大力宣传的新版本,从架构到性能均有显著变化,同时,随着kubernetes的普及,为更好的提升资源利用率,可以进行MySQL上云的探索。MySQL上云如何进行运行状态的监控呢?MySQL运行状态监控需要满足:监控数据实时准备,报警机制响应迅速,支持异地集中监控。本文将探索云上MySQL的监控方案。

二、方案对比

方案一:
zabbix监控系统,基于c+php开发的开源监控系统,支持多种监控采集方式,应用广泛,支持比较成熟,社区活跃,缺点:对容器支持度比较差。

方案二:
prometheus监控系统,基于go开发的开源监控系统,支持pull和push两种采集模式,有完整的监控、报警、展示、数据异地传输能力,配置简单,对容器支持良好。

由于目前使用的mysql在云上部署,而且公司现有对Paas云监控基于promehteus,因此,方案二是最佳选项,既能满足MySQL监控,又能充分利用现有资源。

三、prometheus监控系统概述

prometheus是由SoundeCloud公司基于go语言开发的,一款开源的监控报警解决方案,基于时间序列的监控数据。

1、组件及架构

组件:
l promethues server:主要获取和存储时间序列数据
l Exporters(导出器):主要是作为agent收集数据发送到prometheus server,不同的数据收集由不同的exporters实
l pushgateway:允许短暂和批处理的jobs推送它们的数据到prometheus;然后由prometheus拉取数据。
l alertmanager:实现prometheus的告警功能。
组件间关系如下:
 

图1 组件架构图

2、prometheus特点:

l 指标收集:prometheus服务器定义了名为目标(target)的配置,执行抓取所需要的信息。
l 服务发现:可以通过通过多种方式来处理要监控的资源。包括:静态资源列表、基于文件发现、自动发现。
l 聚合和报警:在服务器上可以查询和聚合时间序列数据。通过规则记录常用的查询并做聚合。可以设置报警规则,满足报警条件时会触发报警,把报警信息推送的alertmanager。
l 自治:不依赖分布式存储,单个服务器节点是自主的。
l 冗余和高可用性:可部署多台prmehteus服务器,实现监控系统的高可用性。
l 查询语言:prometheus服务器提供了查询语言PromQL,用于对时序数据进行筛选和运算
l 可视化:prometheus内置表达式浏览器可提供可视化,可与grafana配合实现监控数据可视化展示

三、MySQL数据库监控

1、监控方案

prometheus官方提供了mysqld_exporter导出器,可实现对MySQL监控。该导出器通过MySQL用户连接数据库,查询相关数据库表、状态信息,通过http服务的方式暴露监控数据。
方案不足:导出器可实现单节点和主从复制相关监控项,但对于MGR模式相关监控目前还不能很好地支持。
方案改进:prometheus提供了client libraries,可实现对监控指标进行定制化采集。故可用python语言定制脚本的方式采集MGR相关数据。mysqld_exporter与python脚本能够满足全部监控信息的导出。

2、部署方案

关于Paas云上MySQL监控部署,有两种方案:

方案一:

MySQL、mysqld_exporter、my_exporter_python监控脚本三部分同在一个镜像中,运行该容器可实现对MySQL的监控。

方案二:

MySQL、mysqld_exporter、my_exporter_python监控脚本分别属于不同的镜像,MySQL主容器与监控容器按顺序运行。监控容器以sidecar的方式访问MySQL。

方案对比:

MySQL数据库服务对于应用是非常重要的一环,要确保MySQL安全可靠。方案一,如果MySQL异常或出现错误,对问题诊断与排错方面,监控导出器可能会干扰项,不利于后期MySQL运维管理。方案二,由于三部分在不同的容器中运行,不会产生互相干扰的可能性,因此方案二为最佳。

四、监控具体实现

1、创建MySQL监控用户并授权

2、my_exporter_python脚本说明
9000端口提供http提供服务
start_http_server(9000)

设置Gauge对象

连接接MySQL查询数据

设置MGR相关的metrics

3、镜像拉取与定制
mysqld_exporter镜像pull:
docker pull prom/mysqld_exporter

my_exporter_python镜像制作
Dockerfile内容
FROM centos7_python36:v1
RUN pip install prometheus_client pymysql
RUN pip install requests
COPY ./my_exporter_python_v2.py /my_exporter_python_v2.py
WORKDIR /
EXPOSE 9000
CMD ["python","my_exporter_python_v2.py"]

4、镜像部署yaml文件部分内容:


5、Prometehus server设置target


五、采集指标解释

l 查询mysql上线时间
mysql> show status like '%uptime%';
+---------------------------+---------+
| Variable_name             | Value   |
+---------------------------+---------+
| Uptime                    | 1284686 |
| Uptime_since_flush_status | 1284686 |
+---------------------------+---------+
Uptime即为mysql上线时间,单位为秒,对应输出的监控指标为:Mysql_uptime。可以对监控指标运算得到相应时间单位,例如转为天数,mysql_uptime/60/60/24。

l 查询mysql服务端口mysql
mysql> show variables like 'port';
+---------------+-------+
| Variable_name | Value |
+---------------+-------+
| port          | 3306  |
+---------------+-------+
对应输出监控指标为:mysql_global_variables_port

l 查看mysql服务器是否在线
如果mysqld_exporter连接mysql服务器成功,表示服务器在线,否则表示离线状态,对应输出的监指标:mysql_up。数值为1表示在线,数值0表示离线。

l 查看数据库连接数
mysql> show status like 'Threads%';
+-------------------+-------+
| Variable_name     | Value |
+-------------------+-------+
| Threads_cached    | 2     |
| Threads_connected | 1     |
| Threads_created   | 3     |
| Threads_running   | 2     |
+-------------------+-------+
mysql> show variables like '%max_connection%';
+------------------------+-------+
| Variable_name          | Value |
+------------------------+-------+
| max_connections        | 151   |
| mysqlx_max_connections | 100   |
+------------------------+-------+
mysql> show global status like 'max_used_connections';
+----------------------+-------+
| Variable_name        | Value |
+----------------------+-------+
| Max_used_connections | 3     |
+----------------------+-------+
Thread_connected:表示打开的链接数,对应输出的监控指标为:mysql_global_status_threads_connected。
Threads_running:表示激活的连接数,并发数,对应输出的监控指标为:mysql_global_status_threads_running。
max_used_connections:表示当前使用过的最大连接数,对应输出的监控指标为:mysql_global_status_max_used_connections。
max_connections:表示并发执行的最大连接数,对应输出的监控指标为:mysql_global_variables_max_connections。

l 查看慢查询数量

mysql> show global status like '%Slow_queries%';
+---------------+-------+
| Variable_name | Value |
+---------------+-------+
| Slow_queries  | 0     |
+---------------+-------+
对应输出监控指标为:mysql_global_status_slow_queries
此指标为当前慢查询的总数,如果想要更精确的显示慢查询额状态,可以使用promQL,将监控指标显示为每秒慢查询的数量,可以如下所示:irate(mysql_global_status_slow_queries[5m]),显示5分钟内,每秒慢查询的数量。

l 查询QPS
mysql> show global status like 'questions';
+---------------+--------+
| Variable_name | Value  |
+---------------+--------+
| Questions     | 407158 |
+---------------+--------+
Questions:表示为收到的总请求的次数,对应输出的监控指标为:mysql_global_status_questions。如果想要得到没秒请求的数量,可以如下方法所示:
irate(mysql_global_status_questions[5m]),显示5分钟内每秒请求的数量,即QPS。

l 查询innodb_buffer_pool命中率
mysql> show global status like 'innodb_buffer_pool_read%';
+---------------------------------------+-------+
| Variable_name                         | Value |
+---------------------------------------+-------+
| Innodb_buffer_pool_read_ahead_rnd     | 0     |
| Innodb_buffer_pool_read_ahead         | 0     |
| Innodb_buffer_pool_read_ahead_evicted | 0     |
| Innodb_buffer_pool_read_requests      | 19268 |
| Innodb_buffer_pool_reads              | 887   |
+---------------------------------------+-------+
Innodb_buffer_pool_reads:表示直接从磁盘读的次数,对应输出的监控指标为:
mysql_global_status_innodb_buffer_pool_reads。
Innodb_buffer_pool_read_requests:表示逻辑读的次数,
对应输出的监控指标为:
mysql_global_status_innodb_buffer_pool_read_requests。
计算逻辑读的命中率,公式为:100 - 100 * (mysql_global_status_innodb_buffer_pool_reads/ mysql_global_status_innodb_buffer_pool_read_requests)。

l 查询打开表的数量
mysql> show global status like 'open_tables';
+---------------+-------+
| Variable_name | Value |
+---------------+-------+
| Open_tables   | 371   |
+---------------+-------+
对应输出的监控指标为:mysql_global_status_open_tables

l 查询表缓存命中率
mysql> show global status like 'threads_created';
+-----------------+-------+
| Variable_name   | Value |
+-----------------+-------+
| Threads_created | 3     |
+-----------------+-------+
mysql> show global status like 'connections';
+---------------+-------+
| Variable_name | Value |
+---------------+-------+
| Connections   | 33479 |
+---------------+-------+
Threads_created:表示创建过的线程数,对应输出的监控指标为:mysql_global_status_threads_created。
Connections:表示试图链接mysql服务器的次数,对应输出的监控指标为:mysql_global_status_connections。
表缓存命中率为:
(1-mysql_global_status_threads_created/mysql_global_status_connections)*100 。

l 查询锁状态
mysql> show global status like 'table_locks%';
+-----------------------+--------+
| Variable_name         | Value  |
+-----------------------+--------+
| Table_locks_immediate | 156335 |
| Table_locks_waited    | 0      |
+-----------------------+--------+
Table_locks_immediate:表示行锁总数量,对应输出监控指标为:mysql_global_status_table_locks_immediate,可以计算每秒行锁数量,如:
irate(mysql_global_status_table_locks_immediate[5m])。
Table_locks_waited 表示为表锁数量,对应输出监控指标为:mysql_global_status_table_locks_waited。

l 查询临时表状态
mysql> show global status like '%tmp%';
+-------------------------+--------+
| Variable_name           | Value  |
+-------------------------+--------+
| Created_tmp_disk_tables | 0      |
| Created_tmp_files       | 6      |
| Created_tmp_tables      | 111563 |
+-------------------------+--------+
Created_tmp_disk_tables:表示为创建磁盘临时表数量,对应输出监控指标为:mysql_global_status_created_tmp_disk_tables。
Created_tmp_tables:表示服务器内部创建临时表的数量,对应输出指标为:mysql_global_status_created_tmp_tables。
临时表比例计算为:
mysql_global_status_created_tmp_disk_tables/mysql_global_status_created_tmp_tables。

python脚本实现监控指标及sql语句

mysql组复制相关信息记录在performance_schema库中的replicaion_conection_status、replication_group_member_stats、replication_group_members表中,通过关联查询能够得到组复制相关的监控项
l 查询当前mysql待应用的事务数。

SELECT
    @@GLOBAL .server_uuid,
    GTID_SUBTRACT(RECEIVED_TRANSACTION_SET,
            @@GLOBAL .GTID_EXECUTED)
FROM
    performance_schema.replication_connection_status
WHERE
    channel_name = 'group_replication_applier'
对应输出的监控指标为:mysql_mgr_apply_queue
l 查询当前mysql待认证的事务数。
SELECT
    MEMBER_ID, Count_Transactions_in_queue
FROM
    performance_schema.replication_group_member_stats
WHERE
    member_id = @@GLOBAL .server_uuid
对应输出的监控指标为:mysql_mgr_cert_queue
l 查寻当前mysql的节点状态,如果是online返回1,如果是offline返回2,如果是error返回3,如果是recovering返回4.
SELECT
    member_id,
    CASE
        WHEN MEMBER_STATE = 'ONLINE' THEN 1
        WHEN MEMBER_STATE = 'OFFLINE' THEN 2
        WHEN MEMBER_STATE = 'ERROR' THEN 3
        WHEN MEMBER_STATE = 'RECOVERING' THEN 4
        ELSE 0
    END AS MEMBER_STATE
FROM
    performance_schema.replication_group_members
WHERE
    MEMBER_ID = @@GLOBAL .server_uuid
        OR MEMBER_ID = ''
对应输出的监控指标为:mysql_mgr_node_status
l 查询当前mysql节点的健康状态情况,如果online返回1,如果offline返回0。
SELECT
    member_id,
    IF(MEMBER_STATE = 'ONLINE'
            AND ((SELECT
                COUNT()
            FROM
                performance_schema.replication_group_members
            WHERE
                MEMBER_STATE != 'ONLINE') >= ((SELECT
                COUNT(
)
            FROM
                performance_schema.replication_group_members) / 2) = 0),
        '1',
        '0')
FROM
    performance_schema.replication_group_members
        JOIN
    performance_schema.replication_group_member_stats USING (member_id)
WHERE
    member_id = @@GLOBAL .server_uuid
对应输出的监控指标为:mysql_mgr_node_health
l 查询当前mysql节点角色情况,如果是主库返回1,如果是非主库返回0。
SELECT
    @@server_uuid,
    IF(@@GLOBAL .group_replication_single_primary_mode,
        (SELECT
                COUNT(1)
            FROM
                performance_schema.global_status
            WHERE
                variable_value = @@server_uuid),
        (SELECT
                COUNT(1)
            FROM
                performance_schema.replication_group_members
            WHERE
                member_id = @@server_uuid
                    AND member_state = 'ONLINE')) AS isPrimary
对应输出的监控指标为:mysql_mgr_role
l 大事务查询
SELECT
    @@GLOBAL .server_uuid, COUNT(trx_id)
FROM
    information_schema.INNODB_TRX,
    sys.session AS se
WHERE
    trx_mysql_thread_id = conn_id

对应输出的监控指标为:mysql_big_trx,由于此查询需要调用MySQL系统sys相关视图,所以需要为exporter额外授权。
grant usage on . to exporter@'%';
grant select,execute on sys.* to exporter@'%';

六、grafana面板

grafana是一款带面板展示效果的开源应用。通过配置拉取prometheus服务器的指标数据,支持时序数据的查询及展示。拥有查询编译器功能,能够对时序数据运算后进行可视化展示。只需把prometheus提供的http服务配置即可。以下为MySQL监控指标图像化展示效果。

 

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