XtraBackup流程【DBA面试系列】

最新推荐文章于 2024-02-24 17:58:25 发布
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本文详细解析了XtraBackup的全量与增量备份流程，包括数据文件、日志文件的复制，以及如何通过redolog回放确保数据一致性。同时，介绍了全备与增备的恢复流程，强调了apply-log-only参数的重要性。

文章目录

XtraBackup

全备
Innobackupex全备流程
1. 连接mysql
2. 读取配置文件,找到相应的数据和日志位置
3. start xtrabackup_log:创建xtrabackup_logfile文件.模拟mysql instance方式,以读写模式打开并读取redolog,检查到当前checkpoint点,从当前checkpoint点位置开始复制redolog,同时持续扫描redolog,有新的redolog数据就复制到xtrabackup_logfile文件中
4. 复制innodb引擎表的:.ibd/.ibdata1/undo logs等文件
5. 执行Flush NO_WRITE_TO_BINLOG TABLE/flush tables with read lock
6. 复制非Innodb引擎的表.MYD/.MYI/.frm/.opt/misc等文件和innodb引擎表的.frm/.opt/misc等文件
7. 获取二进制日志文件位置或GTID,并写到xtrabackup_binlog_info文件
8. 执行FLUSH NO_WRITE_TO_BINLOG ENGINE LOGS语句
9. 停止日志复制线程 <复制redolog的线程>
10. 执行UNLOCK TABLES语句
11. 最后,生成backup-my.cnf/xtrabackup_info等文件

说明

  • 步骤5. FTWRL加的只读S锁，原因，方式读取数据时发生DDL操作，并获取binlog位置，redo日志暂时也会卡在这里
  • 步骤8. 执行FLUSH NO_WRITE_TO_BINLOG ENGINE LOGS语句将innodb层的redolog持久化到磁盘后进行复制（因为xtrabackup并不备份二进制日志，如果这个过程出现问题，就导致恢复之后丢失redolog中的数据，做主从复制可能会同步出错），然后停止读redolog复制线程，innobackupex备份数据的时间点是停止redolog复制时的数据对应的时间点

全量备份流程总结

  1. 复制已有的redo log，然后监听redo log变化并持续复制
  2. 复制事务引擎数据文件
  3. 等到数据文件复制完成
  4. 加锁：全局读锁
  5. 备份非事务引擎数据文件及其他文件
  6. 获取binlog点位信息等元数据
  7. 停止复制redo log
  8. 解锁：全局读锁
  9. 复制buffer pool dump
  10. 备份完成

FAQ

  1. 为什么要先复制redo log，而不是直接开始复制数据文件？

因为XtraBackup是基于InnoDB的crash recovery机制进行工作的。如上图2中的页2，由于是热备操作，在备份过程中可能有持续的数据写入，直接复制出来的数据文件可能有缺失或被修改的页，而redo log记录了InnoDB引擎的所有事务日志，可以在还原时应用redo log来补全数据文件中缺失或修改的页。所以为了确保redo log一定包含备份过程中涉及的数据页，需要首先开始复制redo log。

  1. 加全局读锁的作用？

因为要保证”非事务资源 自身的一致性“ 和 ”非事务资源与 事务资源的一致性“。在加锁期间，没有新数据写入，XtraBackup会复制此时的binlog位置信息，frm表结构，MyISAM等非事务表。

  1. 为什么要先停止复制redo log，再解锁全局读锁？

也是因为要保证“非事务资源与事务资源的一致性”，保证通过redo log回放后的InnoDB数据与非InnoDB数据都是处于读锁期间取得的位点。

全备恢复
全备恢复流程
1. 进入指定的备份目录,查看备份文件是否已经执行过apply-log .这在xtrabackup_checkpoint文件中的backup_type=full-backuped字段有记录,如果已经apply-log过的,该字段为:backup_type=full-prepared
2. 在备份目录下读取xrabackup_logfile文件,识别出文件大小和其实LSN号
3. 读取备份目录下的backup-my.cnf中的参数,为下一步的恢复过程启动一个mini innodb instance
4. 通过redolog的其实LSN号,往后扫描需要恢复的所有redolog
5. 备份文件执行apply-log的过程,被视同为非正常关闭的数据库之后的重启数据库,这个时候会对备份数据文件执行CrashRecivery
6. 应用redolog完成后,会执行一次正常关闭mini innodb instance操作
7. 重新启动mini innodb instance,使用backup-my.cnf配置文件中的redo log file配置生成新的redo log file重新启动mini innodb instance时又会重新执行一次crash recovery
8. 重新启动mini innodb instance正常之后,就执行正常的shutdown操作,完成apply-log过程

全备还原流程

  1. 模拟MySQL进行recover，将redo log回放到数据文件中
  2. 等到recover完成
  3. 重建redo log，为启动数据库做准备
  4. 将数据文件复制回MySQL数据目录
  5. 还原完成

FAQ

在recover完成后，InnoDB数据与非InnoDB数据是达成一致的吗？

InnoDB数据会被恢复至备份结束时(全局读锁时)的状态，而非InnoDB数据本身即是在全局读锁时被复制出来，它们的数据一致

增量备份

大部分流程跟全部相同，只有在步骤2 有所区别
步骤2. 读取配置文件，找到相应的数据和日志文件的位置，读取上一次备份的to_lsn号作为增备的起始位置

FAQ

  1. 开始做一个增量备份, 那么 如何识别InnoDB的哪些数据是增量的?

数据文件中的数据页都有LSN号, LSN可以看做是数据页的变更时间戳。 通过这个时间戳, 就可以识别 数据页 在 全量备份后 是否修改过, 即通过LSN可以识别数据是否是增量的。

  1. 如果一个数据页原本不是增量范围内的, 在增量备份的过程中, 数据页更新了, 那么增量备份是否会涵盖这个数据页?

本质, 与全量备份中的数据页新旧不一致的问题 相同, 解决方案也相同: 通过恢复时回放redo log, 解决数据新旧不一致的问题.
也就是说: 增量备份过程中, 如果数据页被更新了, 那数据文件中的这个数据页** 有可能 被拷贝到备份中, 也可能 没有被拷贝到备份中, 但这个更新信息一定会被redo log记录**, 并被记录在备份中. 在恢复过程中, redo log会被"安全地"回放成功, 达成数据的新旧一致.

增备恢复
增备恢复流程
1. 对全备执行appl-log+redo-only
1.1. 进入指定的备份目录,查看备份文件是否已经执行过apply-log .这在xtrabackup_checkpoint文件中的backup_type=full-backuped字段有记录,如果已经apply-log过的,该字段为:backup_type=full-prepared
1.2. 在备份目录下读取xrabackup_logfile文件,识别出文件大小和其实LSN号
1.3. 读取备份目录下的backup-my.cnf中的参数,为下一步的恢复过程启动一个mini innodb instance
1.4. 通过redolog的其实LSN号,往后扫描需要恢复的所有redolog
1.5. 备份文件执行apply-log的过程,被视同为非正常关闭的数据库之后的重启数据库,这个时候会对备份数据文件执行CrashRecivery
1.6. 应用redolog完成后,会执行一次正常关闭mini innodb instance操作 注:全备应用redolog时对未提交的事物不会执行回滚
2. 对增备执行apply-log+redo-only合并到全备中
2.1 进入指定备份目录,读取增备目录中的 xtabackup_checkpoint 文件的from_lsn字段的LSN值
2.2 查看xtabackup_checkpoint文件中backup_type字段是否为log-appled,如果是则表示全备目录已经执行过apply-log+redo-only
2.3 在备份目录下读取xtrabackup_logfile文件,识别出文件大小和其实LSN号
2.4 读取备份目录下的backup-my.cnf中的参数,获取增备目录下的backup-my.cnf中的innodb_log_group_home_dir参数值
2.5 从增备目录下扫描所有innodb表增备的表空间文件:ibdata1/ibd,独立undolog并吧这些增量的表空间数据页应用到全备的对应表空间数据文件中
2.6 通过redolog的其实LSN号,往后扫描需要恢复的所有redolog
2.7 应用redolog完成之后,会执行一次正式关闭mini innodb instance操作 注:全备应用redolog时对未提交的事务不会执行回滚
2.8 从增备目录中复制.opt/.frm/.MYI/.MYD等非innodb引擎相关数据和表定义等文件,覆盖增备目录下,完成apply-log+redo-only操作
对全备执行apply-log
与全备流程图过程一样

增量备份流程总结

  1. 先还原一个全量备份 到 临时目录
  2. 开始还原增量备份, 将增量备份中的增量的数据文件, 覆盖到临时目录中
  3. 将增量备份中的redo log, 回放到临时目录中
  4. 将其他文件覆盖到临时目录中
  5. 增备还原完成
  6. 重建redo log, 为启动数据库做准备
  7. 将临时目录中的文件, 拷贝到MySQL的数据目录中

FAQ

非事务类的信息, 能否产生增量备份？

非事务类的信息 没有提供识别增量的机制, 只能采用全局读锁+全部拷贝+全部回放的机制进行备份

参考链接
[原理解析] XtraBackup全量备份还原
[原理解析] XtraBackup增量备份还原
[原理解析] XtraBackup 备份恢复时为什么要加apply-log-only参数？

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