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，缺点是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，方案二是更佳选项，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，基于时间序列监控数据。

1、组件及架构

组件：

• promethues server：主要获取和存储时间序列数据

• 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

• 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。

• 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

• 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。

• 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。

• 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。

• 自治：不依赖分布式存储，单个服务器节点是自主的。

• 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。

• 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。

• 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。

四、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。

五、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：

apiVersion: apps/v1kind: StatefulSetmetadata:......containers:- env:-name: TZvalue: Asia/Shanghai-name: DATA_SOURCE_NAMEvalue:'exporter:userpassword@(localhost:3306)/'-name: TARGETvalue:'http://localhost:9104/metrics'image:'registry.paas.test.abc/library/mysqld-exporter-python:v5'imagePullPolicy: Alwaysname: mysqld-pythonports:- containerPort: 9000name: mysqld-pythonprotocol: TCPresources:limits:cpu:'2'memory: 4GiterminationMessagePath: /dev/termination-logterminationMessagePolicy: File- env:-name: TZvalue: Asia/Shanghai-name: DATA_SOURCE_NAMEvalue:'testuser:userpassword@(localhost:3306)/'image:'registry.paas.test.abc/library/mysqld-exporter:latest'imagePullPolicy: Alwaysname: mysqld-exporterports:- containerPort: 9104name: mysqld-exporterprotocol: TCPresources:limits:cpu:'2'memory: 4GiterminationMessagePath: /dev/termination-logterminationMessagePolicy: File......

5、Prometehus server设置target

job_name: kubernetes-podsscrape_interval: 30sscrape_timeout: 10smetrics_path: /metricsscheme: httpkubernetes_sd_configs:- api_server:nullrole: podnamespaces:names: []relabel_configs:- source_labels: [__meta_kubernetes_pod_annotation_prometheus_io_scrape]separator: ;regex:"true"replacement: $1action: keep- source_labels: [__meta_kubernetes_pod_annotation_prometheus_io_path]separator: ;regex: (.+)target_label: __metrics_path__replacement: $1action:replace- source_labels: [__address__, __meta_kubernetes_pod_annotation_prometheus_io_port]separator: ;regex: ([^:]+)(?::\d+)?;(\d+)target_label: __address__replacement: $1:$2action:replace- separator: ;regex: __meta_kubernetes_pod_label_(.+)replacement: $1action: labelmap- source_labels: [__meta_kubernetes_namespace]separator: ;regex: (.*)target_label: kubernetes_namespacereplacement: $1action:replace- source_labels: [__meta_kubernetes_pod_name]separator: ;regex: (.*)target_label: kubernetes_pod_namereplacement: $1action:replace

六、采集指标解释

• 查询mysql上线时间

mysql> show statuslike'%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。

• 查询mysql服务端口mysql

mysql> show variableslike'port';+---------------+-------+| Variable_name | Value |+---------------+-------+| port | 3306 |+---------------+-------+

对应输出监控指标为：mysql_global_variables_port

• 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。

查看数据库连接数

mysql> show statuslike'Threads%';+-------------------+-------+| Variable_name | Value |+-------------------+-------+| Threads_cached | 2 || Threads_connected | 1 || Threads_created | 3 || Threads_running | 2 |+-------------------+-------+mysql> show variableslike'%max_connection%';+------------------------+-------+| Variable_name | Value |+------------------------+-------+| max_connections | 151 || mysqlx_max_connections | 100 |+------------------------+-------+mysql> showglobalstatuslike'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。

• 查看慢查询数量

mysql> showglobalstatuslike'%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。

• 查询QPS

mysql> showglobalstatuslike'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。

• 查询innodb_buffer_pool命中率

mysql> showglobalstatuslike'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)。

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)。

• 查询打开表的数量

mysql> showglobalstatuslike'open_tables';+---------------+-------+| Variable_name | Value |+---------------+-------+| Open_tables | 371 |+---------------+-------+

对应输出的监控指标为：mysql_global_status_open_tables

• 查询表缓存命中率

mysql> showglobalstatuslike'threads_created';+-----------------+-------+| Variable_name | Value |+-----------------+-------+| Threads_created | 3 |+-----------------+-------+mysql> showglobalstatuslike'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 。

• 查询锁状态

mysql> showglobalstatuslike'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。

• 查询临时表状态

mysql> showglobalstatuslike'%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

• 查询当前mysql待应用的事务数

SELECT@@GLOBAL.server_uuid,GTID_SUBTRACT(RECEIVED_TRANSACTION_SET,@@GLOBAL.GTID_EXECUTED)FROMperformance_schema.replication_connection_statusWHEREchannel_name ='group_replication_applier'

对应输出的监控指标为：mysql_mgr_apply_queue

• 查询当前mysql待认证的事务数

SELECTMEMBER_ID, Count_Transactions_in_queueFROMperformance_schema.replication_group_member_statsWHEREmember_id = @@GLOBAL.server_uuid

对应输出的监控指标为：mysql_mgr_cert_queue

• 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.

SELECTmember_id,CASEWHENMEMBER_STATE ='ONLINE'THEN1WHENMEMBER_STATE ='OFFLINE'THEN2WHENMEMBER_STATE ='ERROR'THEN3WHENMEMBER_STATE ='RECOVERING'THEN4ELSE0ENDASMEMBER_STATEFROMperformance_schema.replication_group_membersWHEREMEMBER_ID = @@GLOBAL.server_uuidORMEMBER_ID =''

对应输出的监控指标为：mysql_mgr_node_status

• 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。

SELECTmember_id,IF(MEMBER_STATE ='ONLINE'AND((SELECTCOUNT(*)FROMperformance_schema.replication_group_membersWHEREMEMBER_STATE !='ONLINE') >= ((SELECTCOUNT(*)FROMperformance_schema.replication_group_members) / 2) = 0),'1','0')FROMperformance_schema.replication_group_membersJOINperformance_schema.replication_group_member_stats USING (member_id)WHEREmember_id = @@GLOBAL.server_uuid

对应输出的监控指标为：mysql_mgr_node_health

• 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,(SELECTCOUNT(1)FROMperformance_schema.global_statusWHEREvariable_value = @@server_uuid),(SELECTCOUNT(1)FROMperformance_schema.replication_group_membersWHEREmember_id = @@server_uuidANDmember_state ='ONLINE'))ASisPrimary

对应输出的监控指标为：mysql_mgr_role

• 大事务查询

SELECT@@GLOBAL.server_uuid,COUNT(trx_id)FROMinformation_schema.INNODB_TRX,sys.sessionASseWHEREtrx_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。

grantusageon*.*toexporter@'%';grantselect,executeonsys.*toexporter@'%';

七、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。