世纪证券Zabbix监控系统升级高可用架构的实践分享
洪嘉铭，就职于世纪证券信息技术部，目前负责运维、监控系统的相关架构设计、开发工作。对操作系统、网络编程、服务器后台架构有丰富实践经验。
世纪证券于2022年8月初完成了Zabbix监控系统的版本(5.2->6.0)和架构升级。本次升级最重要的变更是利用Zabbix6.0官方提供的原生高可用HA特性实现了服务端架构上的高可用。主备机房所有设备的监控已平稳运行一月有余，现将整个过程做一个分享，供有需要的小伙伴参考使用。
1. 架构介绍
公司自建机房和网络，主机房和同城灾备机房通过裸光纤实现内网互联。图1为升级前的部署架构。
该架构明显存在以下问题：
公司两个机房所有被监控设备都只连接一个Zabbix Server节点，且只有一个MySQL数据库节点，造成Zabbix Server和MySQL都存在单点故障。一旦这两个服务出现异常，公司监控系统将无法工作，如发生在交易时间，将直接导致公司失去生产系统的运行状态的及时掌握,带来极大的风险隐患。 Zabbix Server和MySQL都只有单节点，造成监控时间的空缺。任何服务器的升级改造、停机操作都将导致公司整个监控服务的暂停中断； 公司业务还处于高速发展期，需监控的设备节点数量和监控维度还在不断增加，Zabbix server的承载能力受制于所在宿主主机的硬件配置，系统扩展性不够。
为解决以上问题，降低系统运行风险，我们对架构进行了升级 ，如图2。
升级后架构带来以下改善：
升级Zabbix6.0，引入了的HA（High Availability）特性，分别在两个机房部署zabbix server主备节点；正常情况下，主节点部署于主机房，备节点部署于同城灾备机房，主节点一旦停止服务，备节点可在1分钟（可配置）内接管服务；如主机主动停止，备节点可立马接管。 增加了MySQL的双主架构下的主备模式部署，提高了监控服务可用性。 增加部署了Zabbix Proxy，用于分散Zabbix Server负载，同时也方便连接网络区域。
主备Server应急切换预案
主备Zabbix Server应急切换预案如图3所示。正常情况下，主Server处于Active状态，备Server处于Standby状态。当主Server停止服务，状态由Active变为Stop或Unavailable后，备Server通过主备状态信息同步机制感知到异常，立即启动接管服务，状态切换为Active状态；Zabbix Agent和Zabbix Proxy在连接主Server失败后，也会尝试连接备Server。整个监控服务自动接管和切换，从而保持监控持续可用。当主节点故障恢复后，状态由Stop或Unavailable切换为Standby状态。
MySQL双主架构下的主备模式应急切换预案
MySQL数据库双主架构下的主备模式部署架构的应急切换预案如图4所示。正常情况下，主机房的MySQL数据库作为主数据库，同城灾备机房的数据库作为备数据库，同步主数据库的数据。当主机房的MySQL主数据库停止服务后，此时备数据库作为主数据库继续提供服务，由于主备Zabbix Server服务同时只能配置一个数据库地址，所以此时需要将Zabbix Server服务的数据库配置同时指向备数据库地址，并重启Zabbix Server服务保持整个系统依然可用（此过程目前采用手动切换）。当主机房数据库服务恢复后，此时作为备数据库，可自动同步灾备机房的主数据库，从而自动恢复停止服务期间丢失的数据，继续保持两个数据库可用的状态。
数据库架构的选择
根据Zabbix HA原理，主、备Zabbix Server的状态依赖于数据库来进行同步。如数据库出现故障，整个Zabbix的服务的可用性仍然无法保障。为了保障整个服务的高可用，MySQL数据库的备份部署选择双主架构下的主从模式。
为何不是单主从？在MySQL数据库单主从模式下，当主数据库实例故障后，Zabbix Server服务数据库请求切换到备数据库，如需恢复主数据库停止服务期间丢失的数据，则需要手工同步故障期间的数据，而双主同步则可自动恢复故障期间数据。
为何不用keepalived？考虑到keepalived存在发生“脑裂”的可能，当出现“脑裂”时，主备Zabbix Server基于数据库的状态同步可能会出现数据不一致的情况，从而导致极端情况下，主备Zabbix Server切换不成功。
2. 环境准备
| 主机 | ip | 操作系统 | 软件 |
|---|---|---|---|
| 主Zabbix server/Zabbix web | 192.168.8.111 | CentOS 7.7.1908 | docker 20.10.2 |
| 备Zabbix server/Zabbix web | 192.168.24.111 | CentOS 7.7.1908 | docker 20.10.2 |
| 主Mysql | 192.168.8.222 | CentOS 7.7.1908 | mysql 8.0.28 |
| 备Mysql | 192.168.24.222 | CentOS 7.7.1908 | mysql 8.0.28 |
为了阐述后续的配置步骤，此处列出IP地址，但均已做了处理，和真实环境IP地址无任何实际关联。 zabbix agent版本不高于zabbix server zabbix server、zabbix web通过docker镜像的方式安装 mysql通过原生方式安装。
3. 备份zabbix server文件
/etc/zabbix/* 中的配置文件 /usr/lib/zabbix/externalscripts/ 中的外部脚本 /usr/lib/zabbix/alertscripts 中的告警通知脚本
4. 备份数据库
进入zabbix web，配置zabbix维护期间 停止zabbix server、zabbix web服务（都以docker方式运行）。
docker stop zabbix-web-nginx-mysql
docker stop zabbix-server-mysql
备份整个数据库
mysqldump -uroot -p --single-transaction zabbix | gzip > zabbix_backup.sql.gz
官方文档介绍history相关表结构有相关变化，很多人的做法是不备份history相关表，通过额外脚本导入原数据库的history相关表数据。我们的做法有所不同，备份的是整个数据库，原因是zabbix server在启动时会自动检测数据库版本，并完成数据库的自动升级操作
5. 安装mysql 8
为了避免安装mysql冲突，需先移除已安装的mariadb。
rpm –qa|grep maria
> mariadb-libs-5.5.64-1.el7.x86_64
rpm –e --nodeps mariadb-libs-5.5.64-1.el7.x86_64
官网下载rpm安装包，解压到一个空目录中。
rpm安装。
rpm –ivh *.rpm --force
关闭selinux。
setenforce 0
编辑 /etc/selinux/config使永久生效
SELINUXTYPE=disabled
启动mysql服务
systemctl start mysqld
systemctl status mysqld
systemctl enable mysqld
查看、修改初始默认密码
cat /var/log/mysqld.log|grep "temporary password"
mysql -uroot -p
mysql> ALTER USER 'root'@'localhost' IDENTIFIED WITH mysql_native_password by 'xxxxx@password';
6. 还原数据库
创建zabbix数据库和用户
mysql> create database zabbix character set utf8mb4 collate utf8mb4_bin;
mysql> create user zabbix@localhost identified by 'xxxxxx@password';
mysql> grant all privileges on zabbix.* to zabbix@localhost;
mysql> FLUSH PRIVILEGES;
创建root和zabbix用户远程访问权限
mysql> CREATE USER 'root'@'%' IDENTIFIED WITH mysql_native_password BY 'admin@1234'
mysql> GRANT ALL privileges ON *.* TO 'root'@'%' WITH GRANT OPTION ;
mysql> CREATE USER 'zabbix'@'%' IDENTIFIED WITH mysql_native_password BY 'admin@1234' ;
mysql> GRANT ALL ON zabbix.* TO 'zabbix'@'%' ;
mysql> FLUSH PRIVILEGES;
还原zabbix数据库
gunzip < zabbix_backup.sql.gz | mysql -uzabbix -p zabbix
7. 配置数据库主主同步
修改配置文件
修改主数据库配置文件/etc/my.cnf，重启服务
#server-id MySQL实例中全局唯一
server-id=1
#relay-log命名，binlog采用默认命名
relay-log=zabbix-relay-bin
#增加最大连接数
#防止当zabbix server进程过多无法连接数据库
max_connections=1500
skip-name-resolve
systemctl restart mysqld
修改从数据库配置文件/etc/my.cnf，重启服务
#server-id MySQL实例中全局唯一
server-id=2
#relay-log命名，binlog采用默认命名
relay-log=zabbix-relay-bin
#增加最大连接数
#防止当zabbix server进程过多无法连接数据库
max_connections=1500
skip-name-resolve
systemctl restart mysqld
主从数据库分别创建用户备份的账户
CREATE USER 'repl'@'%' identified with mysql_native_password by 'xxxxxx@password';
GRANT REPLICATION SLAVE ON *.* TO 'repl'@'%';
FLUSH PRIVILEGES;
设置互为主从
主从数据库分别设置如下
#加锁，阻止所有的写入操作
FLUSH TABLES WITH READ LOCK;
change master to master_host='192.168.xxx.222', \
master_user='repl', \
master_password='xxxxxx@password', \
master_port=3306, \
master_log_file='binlog.0000xx',\
master_log_pos=xxxx;
#master host：同步的数据库的地址
#master_user：备份的用户名
#master_password：备份的用户密码
#master_log_file：bin-log的文件名
#master_log_pos：bin-log的位置
#bin-log文件名和位置通过
#show master status命令查看
#对应File, Position字段
START SLAVE;#开启同步
#解锁
UNLOCK TABLES;
分别检查主从数据库同步状态
show slave status\G;
如下则证明正常
8. 启动zabbix server
自定义docker镜像，编写dockerfile
FROM zabbix/zabbix-server-mysql:6.0-centos-latest
USER root
RUN curl -o /etc/yum.repos.d/CentOS-Base.repo http://mirrors.aliyun.com/repo/Centos-8.repo \
&& yum makecache \
&& yum -y install epel-release \
&& yum -y install python38 \
&& python3.8 -m pip install pymssql
USER 1997
在官方镜像的基础上构建了一个python环境
构建镜像
docker build -t zabbix/zabbix-server-mysql:6.0-centos-py38 .
启动容器
主server
docker run --name zabbix-server-mysql -t \
-e DB_SERVER_HOST="192.168.8.222" \
-e MYSQL_DATABASE="zabbix" \
-e MYSQL_USER="zabbix" \
-e MYSQL_PASSWORD="xxxxxx@password" \
-e MYSQL_ROOT_PASSWORD="xxxxxx@password" \
-e ZBX_HANODENAME="zabbix-server-pbs" \
-e ZBX_NODEADDRESS="192.168.8.111:10051" \
-v /etc/localtime:/etc/localtime:ro \
--privileged=true \
--restart unless-stopped \
--net=host \
-d zabbix/zabbix-server-mysql:6.0-centos-py38
备server
docker run --name zabbix-server-mysql -t \
-e DB_SERVER_HOST="192.168.8.222" \
-e MYSQL_DATABASE="zabbix" \
-e MYSQL_USER="zabbix" \
-e MYSQL_PASSWORD="xxxxxx@password" \
-e MYSQL_ROOT_PASSWORD="xxxxxx@password" \
-e ZBX_HANODENAME="zabbix-server-nfzx" \
-e ZBX_NODEADDRESS="192.168.24.111:10051" \
-v /etc/localtime:/etc/localtime:ro \
--privileged=true \
--restart unless-stopped \
--net=host \
-d zabbix/zabbix-server-mysql:6.0-centos-py38
8. 启动zabbix web
自定义docker镜像，编写dockerfile
#用stkaiti.ttf文件替换DejaVuSans文件
#解决中文乱码问题
mv stkaiti.ttf DejaVuSans.ttf
FROM zabbix/zabbix-web-nginx-mysql:6.0-centos-latest
USER root
COPY DejaVuSans.ttf /usr/share/zabbix/assets/fonts/DejaVuSans.ttf
USER 1997
构建镜像
docker build -t zabbix/zabbix-web-nginx-mysql:6.0-centos-ch .
启动容器
主/备web
docker run --name zabbix-web-nginx-mysql -t \
-e DB_SERVER_HOST="192.168.8.222" \
-e MYSQL_DATABASE="zabbix" \
-e MYSQL_USER="zabbix" \
-e MYSQL_PASSWORD="xxxxxx@password" \
-e MYSQL_ROOT_PASSWORD="xxxxxx@password" \
-e PHP_TZ="Asia/Shanghai" \
-p 80:8080 \
--restart unless-stopped \
-d zabbix/zabbix-web-nginx-mysql:6.0-centos-ch
9. zabbix agent配置
agent 5.2
根据公司的实际情况，agent端尽量保持5.2版不变，但如何保证服务的高可用性，我们的解决方案是：配置文件Server和ServerActive项多配一个ip，用逗号分隔
Server=192.168.8.111,192.168.24.111
ServerActive=192.168.8.111,192.168.24.111
agent 6.0
ServerActive项用分号分隔
Server=192.168.8.111,192.168.24.111
ServerActive=192.168.8.111;192.168.24.111
10. 总结
本次升级重点可归纳为三个部分。
Zabbix Server的主备架构的升级 MySQL数据库双主架构下的主从模式架构升级 为实现高可用，Zabbix Agent在版本v5.2和v6.0共存的情形下进行的升级。
升级后完善了公司的监控服务架构，但仍有可以继续改善的地方。如Zabbix Proxy服务还没有做到高可用，后期可考虑引入keepalived做高可用；Zabbix Server切换MySQL数据库时，目前采用的是人为判定切换时机，后期可考虑设定数据库故障检测的规则，通过脚本实现自动化切换。
更多案例分享将在12月2日Zabbix中国峰会分享！
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