Configure Always On Availability Group for SQL Server on Ubuntu

下面简单介绍一下如何在Ubuntu上一步一步创建一个SQL Server AG（Always On Availability Group），以及配置过程中遇到的坑的填充方法。

目前在Linux上可以搭建两种类型的SQL Server AG，一种是高可用性的结构同时使用Cluster服务器提供业务连续性。这种结构包括read-scale节点。接下来就会介绍这种AG的搭建方法。另外一种是没有Cluster服务的read-scale AG，这种结构仅仅提供只读的可扩展性，不提供高可用性功能。关于如何创建这种简单的AG请参考：Configure read-scale availability group for SQL Server on Linux。

另外在CREATE AVAILABILITY GROUP时可以指定CLUSTER TYPE：

• WSFC：Windows server failover cluster。这个是Windows系统上的默认值；
• EXTERNAL：非Windows server上的failover cluster，比如Linux上的Pacemaker；
• NONE：不包含cluster manager，指的是创建read-scale类型的Availability Group。

其中Linux可以使用EXTERNAL或NONE，我理解的是EXTENRAL功能就是类似目前SQL Server中的AG，NONE则是一种新类型，没有Cluster功能的不支持高可用性和灾难恢复的AG。主要作用是分担主服务器的负载，支持多个只读备用节点，同时这种类型也支持Windows上使用，是SQL Server 2017新支持的功能。更多详细的信息请参考这里：Read-scale availability groups。

接下来进入主题主要介绍一下高可用性结构的Availability Group的搭建方法。

1.      安装及配置SQL Server

一个SQL AG至少有两个以上的节点，由于环境有限，这里只安装一个最简单的包含两个节点的AG。首先是按照SQL Server on Ubuntu——Ubuntu上的SQL Server（全截图）中的介绍，安装两个Ubuntu机器和SQL Server。

Note：同一个AG的多个节点必须都是实体机或者虚拟机，当都是虚拟机的时候也必须都在同一个虚拟化平台上，原因是由于Linux需要用fencing agent去隔离节点上的资源，不同平台fencing agent类型是不同的，详细参考Policies for Guest Clusters。

2.      创建AG

在Linux上，必须先创建AG才能把它当成一个资源加到Cluster中进行管理。下面介绍一下如何创建AG。

a)       准备工作：

更新每一个节点服务器的机器名符合这个要求：15个字符或者更少；网络上是唯一的。如果不符合要求可以使用如下命令更改机器名：

sudo vi /etc/hostname

使用如下命令修改Hosts文件以保证同一个AG中多个节点可以互相通信：

sudo vi /etc/hosts

这里一定注意：修改后可以用ping命令尝试ping hostname，必须返回对应的真正IP地址才行，也就是Hosts文件中不能包含类似hostname和127.0.0.1的对应记录，配置后如下，注意其中”127.0.1.1   Ubuntu1604Bob2”这行被我注释了，否则开启Cluster 服务的时候可能会有问题：

如果不注释，ping hostname的返回结果是127.0.1.1，注释后返回的是真正IP：

需要返回真正IP后期配置才好使。

另外可以用这个命令查看当前server的IP：

sudo ip addr show

b)      在所有节点SQL Server上开启Always On Availability Group功能并重启服务：

sudo /opt/mssql/bin/mssql-conf set hadr.hadrenabled  1
sudo systemctl restart mssql-server

c)       在所有节点上执行SQL语句开启AlwaysOn_health事件会话以方便诊断问题：

ALTER EVENT SESSION  AlwaysOn_health ON SERVER WITH (STARTUP_STATE=ON);
GO

更多关于Event Session信息可以参考：AlwaysOn Extended Events。

d)      创建db mirroring endpoint使用的用户：

CREATE LOGIN dbm_login WITH PASSWORD = '**<Your Password>**';
CREATE USER dbm_user FOR LOGIN dbm_login;

e)      创建证书：

Linux上的SQL Server Mirroring Endpoint是用证书去认证通信的。下面的命令创建一个master key和证书并备份。连接到Primary端SQL Server并执行如下命令：

CREATE MASTER KEY ENCRYPTION BY PASSWORD = '**<Master_Key_Password>**';
CREATE CERTIFICATE dbm_certificate WITH SUBJECT = 'dbm';
BACKUP CERTIFICATE dbm_certificate
   TO FILE = '/var/opt/mssql/data/dbm_certificate.cer'
   WITH PRIVATE KEY (
           FILE = '/var/opt/mssql/data/dbm_certificate.pvk',
           ENCRYPTION BY PASSWORD = '**<Private_Key_Password>**'
       );

f)        把证书的备份复制到所有的非Primary节点上，同时使用它创建证书：

先在Primary节点上执行如下命令复制证书的备份到其它节点上：

cd /var/opt/mssql/data
scp dbm_certificate.* root@**<node2>**:/var/opt/mssql/data/

Note：如果遇到Permission denied，可以使用sz和rz命令通过主机来传输文件。

再在目的端Secondary节点上执行如下命令给用户mssql添加足够的权限：

cd /var/opt/mssql/data
chown mssql:mssql dbm_certificate.*

最后在目的端Secondary节点上利用备份的证书创建证书：

CREATE MASTER KEY ENCRYPTION BY PASSWORD = '**<Master_Key_Password>**';
CREATE CERTIFICATE dbm_certificate
    AUTHORIZATION dbm_user
    FROM FILE = '/var/opt/mssql/data/dbm_certificate.cer'
    WITH PRIVATE KEY (
    FILE = '/var/opt/mssql/data/dbm_certificate.pvk',
    DECRYPTION BY PASSWORD = '**<Private_Key_Password>**'
            );

g)       在所有节点上创建database mirroring endpoint：

CREATE ENDPOINT [Hadr_endpoint]
    AS TCP (LISTENER_IP = (0.0.0.0), LISTENER_PORT = **<5022>**)
    FOR DATA_MIRRORING (
        ROLE = ALL,
        AUTHENTICATION = CERTIFICATE dbm_certificate,
        ENCRYPTION = REQUIRED ALGORITHM AES
        );
ALTER ENDPOINT [Hadr_endpoint] STATE = STARTED;
GRANT CONNECT ON ENDPOINT::[Hadr_endpoint] TO [dbm_login];

Note：这里Listener IP暂时不能修改，只能是0.0.0.0，目前有BUG，未来可能会修复。

h)      在Primary节点上创建AG：

CREATE AVAILABILITY GROUP [UbuntuAG]
    WITH (DB_FAILOVER = ON, CLUSTER_TYPE = EXTERNAL)
    FOR REPLICA ON
        N'**<node1>**'
        WITH (
            ENDPOINT_URL = N'tcp://**<node1>**:**<5022>**',
            AVAILABILITY_MODE = SYNCHRONOUS_COMMIT,
            FAILOVER_MODE = EXTERNAL,
            SEEDING_MODE = AUTOMATIC
            ),
        N'**<node2>**'
        WITH (
            ENDPOINT_URL = N'tcp://**<node2>**:**<5022>**',
            AVAILABILITY_MODE = SYNCHRONOUS_COMMIT,
            FAILOVER_MODE = EXTERNAL,
            SEEDING_MODE = AUTOMATIC
            );
ALTER AVAILABILITY GROUP [UbuntuAG] GRANT CREATE ANY DATABASE;

Note：执行过程中可能会出现这个警告”Attempt to access non-existent or uninitialized availability group with ID”，暂时忽略即可，未来版本可能会修复。

下图中UbuntuAG2是新创建的AG，Secondary节点还处于OFFLINE状态：

i)        把其它Secondary节点加入到AG中：

ALTER AVAILABILITY GROUP [UbuntuAG] JOIN WITH (CLUSTER_TYPE = EXTERNAL);
ALTER AVAILABILITY GROUP [UbuntuAG] GRANT CREATE ANY DATABASE;

下图为添加完节点后的状态：

j)        测试：创建一个DB并加入到刚刚创建的AG中：

CREATE DATABASE [db1];
ALTER DATABASE [db1] SET RECOVERY FULL;
BACKUP DATABASE [db1]
   TO DISK = N'var/opt/mssql/data/db1.bak';
ALTER AVAILABILITY GROUP [UbuntuAG] ADD DATABASE [db1];

k)       验证：在Secondary端查看DB是否已经成功同步过去了：

SELECT * FROM sys.databases WHERE name = 'db1';
GO
SELECT DB_NAME(database_id) AS 'database', synchronization_state_desc FROM sys.dm_hadr_database_replica_states;

这时，一个简单的AG就创建好了，但是它不能提供高可用性和灾难恢复功能，必须配置一个Cluster技术才能好使。如果上述h)和i)步骤的TSQL更换成以下两个，则创建出来的就是read-scale类型的AG。

• 创建AG命令：

CREATE AVAILABILITY GROUP [UbuntuAG]
    WITH (CLUSTER_TYPE = NONE)
    FOR REPLICA ON
        N'**<node1>**' WITH (
            ENDPOINT_URL = N'tcp://**<node1>**:**<5022>**',
            AVAILABILITY_MODE = ASYNCHRONOUS_COMMIT,
            FAILOVER_MODE = MANUAL,
            SEEDING_MODE = AUTOMATIC,
                    SECONDARY_ROLE (ALLOW_CONNECTIONS = ALL)
            ),
        N'**<node2>**' WITH (
            ENDPOINT_URL = N'tcp://**<node2>**:**<5022>**',
            AVAILABILITY_MODE = ASYNCHRONOUS_COMMIT,
            FAILOVER_MODE = MANUAL,
            SEEDING_MODE = AUTOMATIC,
            SECONDARY_ROLE (ALLOW_CONNECTIONS = ALL)
            );
ALTER AVAILABILITY GROUP [UbuntuAG] GRANT CREATE ANY DATABASE;

把Secondary节点加到AG中命令：

ALTER AVAILABILITY GROUP [UbuntuAG] JOIN WITH (CLUSTER_TYPE = NONE);
ALTER AVAILABILITY GROUP [UbuntuAG] GRANT CREATE ANY DATABASE;

Note：这时的AG是没有Listener的，目前版本也暂时无法创建Listener。

3.      配置一个集群资源管理器，如Pacemaker

具体步骤如下：

a)       在所有的Cluster节点上安装和配置Pacemaker：

先设置防火墙允许相关端口通过（包括Pacemaker high-availability service、SQL Server Instance和Availability Group Endpoint），

sudo ufw allow 2224/tcp
sudo ufw allow 3121/tcp
sudo ufw allow 21064/tcp
sudo ufw allow 5405/udp
sudo ufw allow 1433/tcp # Replace with TDS endpoint
sudo ufw allow 5022/tcp # Replace with DATA_MIRRORING endpoint
sudo ufw reload

或者也可以直接禁用防火墙：

sudo ufw disable

在所有节点上安装Pacemaker软件包：

sudo apt-get install pacemaker pcs fence-agents resource-agents

设置Pacemaker和Corosync软件包在安装时创建的默认用户的密码，需保证所有节点上密码一样：

sudo passwd hacluster

b)      启用并开启pcsd和Pacemaker服务：

sudo systemctl enable pcsd
sudo systemctl start pcsd
sudo systemctl enable pacemaker

执行过程中可能出现这个错误”pacemaker Default-Start contains no runlevels, aborting.”，可以暂时忽略。

c)       创建Cluster并启动：

首先为了防止有Cluster的残余配置文件影响后期搭建，可以先执行如下命令删除已经存在的Cluster：

sudo pcs cluster destroy # On all nodes
sudo systemctl enable pacemaker

然后创建并配置Cluster：

sudo pcs cluster auth **<nodeName1>** **<nodeName2>**  -u hacluster -p **<password for hacluster>**
sudo pcs cluster setup --name **<clusterName>** **<nodeName1>** **<nodeName2…>**
sudo pcs cluster start --all

这时可能会出现这个错误”Job for corosync.service failed because the control process exited with error code. See "systemctl status corosync.service" and "journalctl -xe" for details.”诊断解决方法如下：

• 根据2-a)中的描述查看是否有问题；
• 使用如下命令查看配置文件中的Log路径是什么。

vi /etc/corosync/corosync.conf

• 查看相关文件是否存在，如不存在，则创建相关文件，假设上图中logfile路径为/var/log/cluster/corosync.log同时该文件还不存在，则执行如下命令，

sudo mkdir /var/log/cluster
sudo chmod 777 /var/log/cluster
sudo echo >> /var/log/cluster/corosync.log

d)      配置隔离：STONITH。目前测试环境为了简单，暂时不配置了，以后会更新。正常来说生产环境需要一个fencing agent去隔离资源，关于支持信息请参考这里：Support Policies for RHEL High Availability Clusters - Virtualization Platforms。

另外我们这里先执行以下命令禁用隔离：

sudo pcs property set stonith-enabled=false

e)      设置start-failure-is-fatal为false：

pcs property set start-failure-is-fatal=false

默认值是true，当为true的时候，如果Cluster第一次启动资源失败，在自动Failover操作后，需要用户手动清空资源启动失败的数量记录，使用这个命令重置资源配置：

pcs resource cleanup <resourceName>

4.      添加AG到Cluster集群中

具体步骤如下：

a)       在所有节点上安装与Pacemaker集成的SQL Server资源包：

sudo apt-get install mssql-server-ha

b)      在所有节点上创建Pacemaker用的SQL Server登录用户：

USE [master]
GO
CREATE LOGIN [pacemakerLogin] with PASSWORD= N'<Your Password>'
ALTER SERVER ROLE [sysadmin] ADD MEMBER [pacemakerLogin]

也可以不给sysadmin权限，给上如下足够的权限即可：

GRANT ALTER, CONTROL, VIEW DEFINITION ON AVAILABILITY GROUP::UbuntuAG TO pacemakerLogin

c)       在所有节点上，保存SQL Server Login的信息：

echo 'pacemakerLogin' >> ~/pacemaker-passwd
echo '<Your Password>' >> ~/pacemaker-passwd
sudo mv ~/pacemaker-passwd /var/opt/mssql/secrets/passwd
sudo chown root:root /var/opt/mssql/secrets/passwd
sudo chmod 400 /var/opt/mssql/secrets/passwd # Only readable by root

d)      在Cluster中Primary节点上创建AG的资源：

sudo pcs resource create ag_cluster ocf:mssql:ag ag_name=UbuntuAG --master meta notify=true

e)      在Cluster中Primary节点上创建虚拟IP资源：

sudo pcs resource create virtualip ocf:heartbeat:IPaddr2 ip=**<10.2.38.204>**

f)        配置Cluster资源的依赖关系和启动顺序：

sudo pcs constraint colocation add virtualip ag_cluster-master INFINITY with-rsc-role=Master
sudo pcs constraint order promote ag_cluster-master then start virtualip

g)       最后查看Cluster状态如下：

sudo pcs status

可以用虚拟IP（10.2.38.204）访问这个AG：

至此，Ubuntu上的Cluster管理的SQL Server Always On Availability Group就搭建完成了。

Note：

• 当把AG加入到Cluster中作为一个资源的时候，就不能再使用TSQL去failover AG了。SQL Server服务端是不知道Cluster的存在的，整个系统是通过Linux Cluster来控制的，在Ubuntu和RHEL中用pcs命令，在SLES中用crm命令。
• 全部配置完成后，可以使用虚拟IP去访问整个AG，这时可以在DNS中手动注册一个Listener名字指向这个虚拟IP，就可以当成Windows中的AG Listener使用了。
• SQL Server 2017 CTP 1.4中新引入了一个sequence_number的概念防止数据丢失，详细参考Understand SQL Server resource agent for pacemaker（https://docs.microsoft.com/en-us/sql/linux/sql-server-linux-availability-group-cluster-ubuntu）。

参考链接：

• Configure Always On availability group for SQL Server on Linux
• Configure Ubuntu Cluster and Availability Group Resource
• Configure read-scale availability group for SQL Server on Linux
• Overview of Always On Availability Groups (SQL Server)

本文主要介绍了如何配置AG以及如何解决配置过程中遇到的问题，关于AG的管理使用上以后再详细介绍，如有错误或者介绍不够，敬请见谅。

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