Galera MariaDB-Cluster: Setup-Guide für Ubuntu 20.04

Inhaltsverzeichnis

Die Einrichtung eines MariaDB-Clusters mit Galera Cluster steigert die Ausfallsicherheit und vereinfacht die Skalierung deiner Datenbank spürbar. In unserem Guide zeigen wir dir, wie du einen Galera-Cluster auf Ubuntu 20.04 aufsetzt.

Galera-Cluster MariaDB: Das sind die Voraussetzungen

Um einen MariaDB-Galera-Cluster auf Ubuntu 20.04 zu installieren, müssen folgende Bedingungen erfüllt sein:

Mehrere Server: Du benötigst mindestens drei Server oder VMs, um einen stabilen Cluster zu bilden. Alle Systeme sollten im selben Netzwerk kommunizieren.
Root-Rechte: Du brauchst Root-Zugriff oder administrative Berechtigungen auf allen beteiligten Servern.

Schritt-für-Schritt-Anleitung: Galera-Cluster MariaDB auf Ubuntu 20.04

Ein MariaDB-Galera-Cluster ist eine effiziente Datenbanklösung, die Hochverfügbarkeit, Datenintegrität und Skalierbarkeit für anspruchsvolle Projekte garantiert. In dieser Anleitung begleiten wir dich durch die Konfiguration eines MariaDB-Galera-Clusters auf Ubuntu 20.04. Stelle vorab sicher, dass mindestens drei Server für den Cluster bereitstehen.

Schritt 1: Pakete aktualisieren

Bringe dein Ubuntu-System zuerst auf den aktuellen Stand. Das ist wichtig, um neueste Pakete und Sicherheitsupdates zu nutzen.

Öffne dein Terminal und aktualisiere die Paketquellen mit diesem Befehl:

sudo apt update

shell

Installiere im Anschluss alle verfügbaren Updates:

sudo apt upgrade -y

shell

Zudem ist es ratsam, veraltete oder nicht mehr genutzte Pakete zu löschen, um das System sauber zu halten:

sudo apt autoremove -y

shell

Schritt 2: MariaDB auf den Servern installieren

Installiere nun MariaDB auf jedem deiner Server. Seit der Version 10.1 sind die Galera-Pakete direkt im MariaDB-Server enthalten.

sudo apt install mariadb-server

shell

Starte nach der Installation den MariaDB-Dienst:

sudo systemctl start mariadb

shell

Mit diesem Kommando sorgst du dafür, dass MariaDB bei jedem Systemstart automatisch mitgeladen wird:

sudo systemctl enable mariadb

shell

Prüfe kurz, ob der Dienst aktiv ist:

sudo systemctl status mariadb

shell

Kümmere dich nun um die grundlegenden Sicherheitseinstellungen. Nutze dafür den Einrichtungsassistenten:

sudo mysql_secure_installation

shell

Der Assistent führt dich durch wichtige Schritte, wie das Festlegen eines Root-Passworts sowie das Entfernen anonymer User und der Testdatenbank.

Enter current password for root (enter for none): 
Switch to unix_socket authentication [Y/n] n
Change the root password? [Y/n] Y
New password:
Re-enter new password:
Remove anonymous users? [Y/n] Y
Disallow root login remotely? [Y/n] Y
Remove test database and access to it? [Y/n] Y
Reload privilege tables now? [Y/n] Y

shell

Zuerst wirst du nach dem aktuellen Root-Passwort gefragt. Wenn du MariaDB unter Ubuntu 20.04 neu installierst, drücke einfach Enter und vergib danach ein neues, sicheres Passwort.

Schritt 3: Galera-Cluster MariaDB Nodes konfigurieren

Lege auf jedem Knoten eine cnf-Datei im Verzeichnis /etc/mysql/conf.d an, um die spezifischen Galera-Parameter zu definieren.

nano /etc/mysql/conf.d/galera.cnf

shell

Diese Datei steuert allgemeine Datenbank-Optionen wie das binäre Protokollformat und die Standard-Speicher-Engine. Zudem enthält sie die Konfiguration für den Cluster-Verbund inklusive Name und Adresse.

Füge für den ersten Knoten folgende Zeilen ein:

[mysqld]
binlog_format=ROW
default-storage-engine=innodb
innodb_autoinc_lock_mode=2
bind-address=0.0.0.0
# Galera Provider Configuration
wsrep_on=ON
wsrep_provider=/usr/lib/galera/libgalera_smm.so
# Galera Cluster Configuration
wsrep_cluster_name="galera_cluster"
wsrep_cluster_address="gcomm://node_1-ip-address,node_2-ip-address,node_3-ip-address"
# Galera Synchronization Configuration
wsrep_sst_method=rsync
# Galera Node Configuration
wsrep_node_address="node_1-ip-address"
wsrep_node_name="node_1"

shell

Allgemeine Datenbankeinstellungen: Hierzu zählen binlog_format=ROW für das binäre Protokollformat sowie default-storage-engine=innodb für die Standard-Engine.
Galera-Provider-Konfiguration: Mit wsrep_on=ON wird die Replikation aktiviert und über wsrep_provider=/usr/lib/galera/libgalera_smm.so der Pfad zur Bibliothek angegeben.
Galera-Cluster-Konfiguration: Definiert den Clusternamen (wsrep_cluster_name) und die Adressen (wsrep_cluster_address) aller beteiligten Knoten-IPs.
Galera-Synchronisation: Legt die Methode für den State Snapshot Transfer (SST) fest, etwa wsrep_sst_method=rsync.
Galera-Knoten-Konfiguration: Bestimmt die IP-Adresse des aktuellen Knotens (wsrep_node_address) sowie dessen Namen (wsrep_node_name).

Speichere die Datei und wiederhole den Vorgang für den zweiten Knoten:

[mysqld]
binlog_format=ROW
default-storage-engine=innodb
innodb_autoinc_lock_mode=2
bind-address=0.0.0.0
# Galera Provider Configuration
wsrep_on=ON
wsrep_provider=/usr/lib/galera/libgalera_smm.so
# Galera Cluster Configuration
wsrep_cluster_name="galera_cluster"
wsrep_cluster_address="gcomm://node_1-ip-address,node_2-ip-address,node_3-ip-address"
# Galera Synchronization Configuration
wsrep_sst_method=rsync
# Galera Node Configuration
wsrep_node_address="node_2-ip-address"
wsrep_node_name="node_2"

shell

Konfiguriere abschließend den dritten Knoten:

[mysqld]
binlog_format=ROW
default-storage-engine=innodb
innodb_autoinc_lock_mode=2
bind-address=0.0.0.0
# Galera Provider Configuration
wsrep_on=ON
wsrep_provider=/usr/lib/galera/libgalera_smm.so
# Galera Cluster Configuration
wsrep_cluster_name="galera_cluster"
wsrep_cluster_address="gcomm://node_1-ip-address,node_2-ip-address,node_3-ip-address"
# Galera Synchronization Configuration
wsrep_sst_method=rsync
# Galera Node Configuration
wsrep_node_address="node_3-ip-address"
wsrep_node_name="node_3"

shell

Schritt 4: Firewall-Einstellungen anpassen

Damit die Knoten reibungslos kommunizieren können, musst du die Firewall-Regeln entsprechend anpassen.

Gib folgende Ports in deiner Firewall frei:

Port 3306: Der Standardport für MariaDB-Abfragen und die generelle Datenbankkommunikation.
Galera-Ports: Galera benötigt zusätzliche Ports für den internen Austausch. Standardmäßig sind das 4567, 4568 sowie 4444 für den State Snapshot Transfer (SST).

Die Einstellungen auf deinem Ubuntu-Server nimmst du mit diesem Befehl vor:

sudo ufw allow 3306,4567,4568,4444/tcp
sudo ufw allow 4567/udp

shell

Schritt 5: Galera-Cluster MariaDB starten

Stoppe den MariaDB-Dienst, falls dieser gerade aktiv ist:

sudo systemctl stop mariadb

shell

Dieser Befehl startet den MariaDB-Server und initiiert den neuen Cluster auf dem ersten Knoten:

sudo galera_new_cluster

shell

Prüfe die Anzahl der aktiven Knoten im Verbund:

mysql -u root -p -e "SHOW STATUS LIKE 'wsrep_cluster_size'"

shell

Du solltest folgende Rückmeldung sehen:

+---------------------------+-------------+
| Variable_name        | Value       |
+--------------------------+--------------+
| wsrep_cluster_size | 1              |
+--------------------------+------------ -+

shell

Der erste Knoten läuft damit erfolgreich.

Aktiviere nun den zweiten Knoten:

systemctl start mariadb

shell

Kontrolliere erneut die Knoten-Anzahl:

mysql -u root -p -e "SHOW STATUS LIKE 'wsrep_cluster_size'"

shell

In der Konsole erscheint:

+---------------------------+-------------+
| Variable_name        | Value       |
+--------------------------+--------------+
| wsrep_cluster_size | 2               |
+--------------------------+--------------+

shell

Starte zum Abschluss den dritten Knoten:

systemctl start mariadb

shell

Prüfe auch hier den Status:

mysql -u root -p -e "SHOW STATUS LIKE 'wsrep_cluster_size'"

shell

Nun sollten insgesamt drei Nodes im Cluster registriert sein:

+---------------------------+-------------+
| Variable_name        | Value       |
+--------------------------+--------------+
| wsrep_cluster_size | 3              |
+--------------------------+------------ -+

shell

Schritt 6: Replikation testen

Vergewissere dich, dass du dich mit jedem Knoten verbinden kannst. Nutze den MariaDB-Client und melde dich mit entsprechenden Rechten an.

mysql -u root -p

shell

Erstelle auf einem der Knoten eine neue Testdatenbank:

CREATE DATABASE test_db;

sql

Logge dich bei den anderen Knoten ein und prüfe, ob die Datenbank dort ebenfalls vorhanden ist:

SHOW DATABASES;

sql

Die Testdatenbank sollte nun in der Übersicht auftauchen:

+-------------------------------+
| Database                        |
+-------------------------------+
| information_schema   |
| mysql                              |
| performance_schema |
| test_db                          | 
| sys                                  |
+------------------------------+

sql

Lege eine neue Tabelle innerhalb der Testdatenbank an:

USE test_db;
CREATE TABLE test_table (
    id INT AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY,
    name VARCHAR(50)
);

sql

Füge Beispieldaten in die Spalte name ein:

INSERT INTO test_table (name) VALUES ('Alice'), ('Bob'), ('Charlie');

sql

Überprüfe auf den restlichen Knoten, ob die Tabelle und die Daten korrekt synchronisiert wurden:

USE test_db;
SELECT * FROM test_table;

sql

Die Ausgabe zeigt die Liste der Einträge inklusive Namen und IDs:

+----+-----------+
| id | name    |
+----+-----------+
| 1  | Alice     |
| 2  | Bob       |
| 3  | Charlie |
+----+----------+

sql

So aktualisierst du einen Eintrag in der Tabelle:

UPDATE test_table SET name = 'David' WHERE name = 'Alice';

sql

Und so löschst du einen Datensatz:

DELETE FROM test_table WHERE name = 'Bob';

sql

Kontrolliere abschließend auf den anderen Knoten, ob alle Änderungen und Löschvorgänge repliziert wurden:

SELECT * FROM test_table;

sql

Die Aktualisierungen werden erfolgreich auf jedem Knoten angezeigt:

+----+------------+
| id | name     |
+----+-----------+
| 1  | David    |
| 3  | Charlie  |
+----+-----------+

sql

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