面试题：MySQL高可用方案下模拟存储故障演练的策略与影响分析

Question

在基于Galera Cluster的MySQL高可用环境中，模拟存储故障（如模拟磁盘I/O错误、磁盘空间满等情况），描述你设计的演练流程、涉及到的工具以及演练过程中如何评估对业务数据一致性和读写性能的影响。

Answer 1

演练流程

1. 环境准备
   • 确认基于Galera Cluster的MySQL高可用环境运行正常，记录当前业务负载情况及数据库状态。
   • 准备测试业务，确保其能代表实际生产业务的读写模式。
2. 模拟磁盘I/O错误
   • 系统层面模拟：在MySQL数据存储节点，使用工具如dd命令制造大量I/O请求，例如dd if=/dev/zero of=/tmp/largefile bs=1M count=1000，使磁盘I/O达到饱和，模拟I/O错误。
   • 监控数据库状态：使用SHOW STATUS命令查看数据库相关状态变量，如Innodb_buffer_pool_reads、Innodb_os_file_reads等，观察I/O压力对数据库读取操作的影响。同时，通过SHOW ENGINE INNODB STATUS查看InnoDB引擎状态，关注是否有因I/O问题导致的等待或错误信息。
   • 业务层面测试：运行测试业务，观察业务响应时间，记录读写操作的成功与失败次数，判断业务数据一致性是否受到影响。例如，对于写操作，检查数据是否正确写入并在集群节点间同步；对于读操作，验证读取的数据是否与写入一致。
3. 模拟磁盘空间满
   • 占用磁盘空间：在MySQL数据存储目录下，创建大量文件占用空间，例如使用fallocate -l 10G /var/lib/mysql/fakefile（假设MySQL数据目录为/var/lib/mysql）。当磁盘空间不足时，MySQL可能会出现写入失败等情况。
   • 监控数据库日志：查看MySQL错误日志（通常位于/var/log/mysql/error.log），确认是否有因磁盘空间不足导致的错误信息，如无法创建临时文件、无法写入数据文件等。
   • 业务测试与评估：再次运行测试业务，评估业务数据一致性和读写性能。对于写操作，检查是否有数据丢失或写入不完整的情况；对于读操作，确保读取的数据是最新且正确的。若有写入失败，分析是否影响到数据一致性，例如是否导致数据版本不一致或部分数据丢失。同时，记录业务读写操作的响应时间，对比模拟前的性能数据，评估磁盘空间满对读写性能的影响。
4. 恢复与清理
   • 停止模拟操作：删除模拟磁盘空间满时创建的文件，停止制造I/O压力的操作。
   • 检查数据库恢复情况：确认MySQL服务正常运行，检查数据一致性，确保没有因模拟故障导致数据损坏或丢失。对比模拟前后业务读写性能指标，确认数据库性能是否恢复到正常水平。

涉及工具

1. dd命令：用于在Linux系统下制造大量I/O请求，模拟磁盘I/O错误。
2. fallocate命令：用于快速创建指定大小的文件，以占用磁盘空间，模拟磁盘空间满的情况。
3. MySQL自带命令：如SHOW STATUS、SHOW ENGINE INNODB STATUS用于监控数据库状态，查看错误日志用于排查因模拟故障导致的问题。

评估业务数据一致性和读写性能影响

1. 数据一致性评估
   • 写操作验证：通过对比写入的数据与从不同节点读取的数据，确保数据在集群节点间的一致性。可以使用数据校验和（如MD5）对比写入和读取的数据。对于事务性操作，确认事务的完整性，即要么所有操作成功提交，要么全部回滚，没有部分成功的情况。
   • 读操作验证：检查读取的数据是否与最新写入的数据一致，特别是在模拟故障期间及之后。若存在数据版本不一致的情况，分析其原因，如是否因节点同步延迟或故障导致。
2. 读写性能评估
   • 响应时间测量：在测试业务运行过程中，记录每个读写操作的响应时间。通过对比模拟故障前后的平均响应时间、最大响应时间等指标，评估性能影响。例如，使用性能测试工具（如sysbench）记录业务操作的响应时间。
   • 吞吐量计算：统计单位时间内成功完成的读写操作数量，计算业务的读写吞吐量。对比模拟前后的吞吐量数据，判断性能下降的程度。例如，通过监控测试业务在一段时间内的读写操作次数，计算每秒的操作数（TPS），评估磁盘故障对业务吞吐量的影响。