1. 摘要

數(shù)據(jù)作為一家公司的重要資產(chǎn)，其重要程度不言而喻。數(shù)據(jù)庫為數(shù)據(jù)提供存取服務(wù)，擔(dān)任著重要的角色，如果因 數(shù)據(jù) 誤刪、服務(wù)器故障、病毒入侵等原因?qū)е聰?shù)據(jù)丟失或服務(wù)不可用，會(huì)對公司造成重大損失，所以數(shù)據(jù)庫備份是數(shù)據(jù)系統(tǒng)中最為重要的一環(huán)。

MySQL備份按照類型分為 邏輯備份、物理備份、快照備份 ，本文將 通過 圖文方式 對常見的邏輯備份 工具 的 一致性備份 流程進(jìn)行說明，來進(jìn)一步了解邏輯備份的整個(gè)流程是怎么實(shí)現(xiàn)的。

2. 概念

邏輯備份是數(shù)據(jù)庫對象級的備份，其將數(shù)據(jù)庫里的對象通過SQL查詢出來并轉(zhuǎn)儲(chǔ)到文件中， 包含了用于創(chuàng)建轉(zhuǎn)儲(chǔ)對象（數(shù)據(jù)庫，表，觸發(fā)器、自定義函數(shù)、存儲(chǔ)過程等）的CREATE語句，和用于將數(shù)據(jù)加載到表中的INSERT語句。

一致性備份 是指在某個(gè)時(shí)間點(diǎn)，導(dǎo)出的數(shù)據(jù)與導(dǎo)出的備份文件信息匹配，如果導(dǎo)出了多張表的數(shù)據(jù)，這些不同表之間的數(shù)據(jù)都是同一個(gè)時(shí)間點(diǎn)的數(shù)據(jù)，MySQL可以通過全局鎖（FTWRL，鎖表備份）和事務(wù)（ single -trans ac tion， 一致性快 照 ）實(shí)現(xiàn)。

鎖表備份在Server層實(shí)現(xiàn)，備份期間該實(shí)例只能進(jìn)行SELECT操作；事務(wù)的 一致性快照備份在引擎層實(shí)現(xiàn)，支持MVCC引擎表 （InnoDB） 的備份，期間實(shí)例可以對任何表進(jìn)行 DML 操作，DDL操作需要根據(jù)具體情況分析，本文會(huì)對該情況（一致性快照備份）進(jìn)行說明。

常見的邏輯備份工具 ： MySQL官方的 mysqldump、 mysqlpump、 mysqlshell 的dump方法和第三方開源的 mydumper 。

3. 工具說明

3.1 mysqldump

說明

mysqldump 使用 單線程 對表進(jìn)行SELECT查詢并轉(zhuǎn)儲(chǔ)到文件來達(dá)到備份的目的，作為MySQL最“古老 ” 的備份工具，被廣泛的使用在備份中。

• 備份命令

mysqldump -udump_user -p -P3306 -h127.0.0.1 --master-data=2 --single-transaction --default-character-set=utf8 --all-databases --triggers --routines --events > all.sql

• 備份流程

開啟 general_log 查看備份流程，大致的備份流程如下圖所示：

流程說明：

1. 連接數(shù)據(jù)庫，設(shè)置當(dāng)前變量，刷臟頁并加一個(gè)全局讀鎖，此刻數(shù)據(jù)庫實(shí)例只能SELECT，不能執(zhí)行其他任何類型的操作（會(huì)影響到業(yè)務(wù)），再設(shè)置事務(wù)隔離級別和開啟一致性快照，并獲取BINLOG和GITD信息，此時(shí)所有的支持事務(wù)的表（INNODB）數(shù)據(jù)均來自同一時(shí)間點(diǎn)。最后再釋放全局讀鎖，此刻數(shù)據(jù)庫實(shí)例可以執(zhí)行任何操作（正常情況下，加全局讀鎖和釋放鎖的時(shí)間很短）。

2. 獲取備份對象的元數(shù)據(jù)信息并 單線程 導(dǎo)出表「 SLEECT  * 」。導(dǎo)出表分3種情況：已經(jīng)導(dǎo)出完成、還未導(dǎo)出和正在導(dǎo)出：

• 對于 已導(dǎo)出的 表，可以做DDL操作（ 使用 SAVEPOINT提前釋放 導(dǎo)出表的 metadata lock ）；
• 對還未導(dǎo)出的表， INNODB 表的DDL操作，能否執(zhí)行成功取決于DDL的操作方式： no-rebuild 方式的DDL執(zhí)行成功， rebuild 方式的DDL執(zhí)行失敗（ Table definition has changed），MyISAM引擎的表都能執(zhí)行成功；
• 對正在導(dǎo)出的表，DDL會(huì)出現(xiàn)MDL，此時(shí)對該表后續(xù)的查詢都會(huì)出現(xiàn)MDL，導(dǎo)致業(yè)務(wù)不可用（時(shí)間根據(jù)備份時(shí)長決定），直到該表導(dǎo)出完成。

3. 獲取除表外的其他對象：自定義函數(shù)、存儲(chǔ)過程、VIEW等。

4. 獲取當(dāng)前的GTID信息，所有對象的導(dǎo)出均轉(zhuǎn)儲(chǔ)到 一個(gè)文件 ，完成備份。

3.2 mysqlpump

• 說明

mysqlpump 并行導(dǎo)出 功能的架構(gòu)為：隊(duì)列+線程，允許有多個(gè)隊(duì)列，每個(gè)隊(duì)列下有多個(gè)線程，一個(gè)隊(duì)列可以綁定1個(gè)或者多個(gè)數(shù)據(jù)庫。 在mysqldump的基礎(chǔ)上額外支持了：并行備份、 延遲創(chuàng)建索引、 備份用戶、對象的通配符過濾、 DEFINER忽略等特性。

mysqlpump的備份是基于表并行的，對于每張表的導(dǎo)出只能是單個(gè)線程的，如果一張表非常大，大部分的時(shí)間都是消耗在這個(gè)表的備份上，并行備份的效果可能就不明顯。

• 備份命令

mysqlpump -udump_user -p -P3306 -h127.0.0.1 --set-gtid-purged=on --default-parallelism=2  --single-transaction --default-character-set=utf8 --exclude-databases=mysql,sys,information_schema,performance_schema > all.sql

• 備份流程

開啟 general_log 查看備份流程，大致的備份流程如下圖所示：

流程說明：

1. 多線程連接數(shù)據(jù)庫，設(shè)置當(dāng)前變量，刷臟頁并加一個(gè)全局讀鎖，此刻數(shù)據(jù)庫實(shí)例只能SELECT，不能執(zhí)行任何類型的操作（會(huì)影響業(yè)務(wù)），再設(shè)置事務(wù)隔離級別和開啟一致性快照讀并獲取GITD 信息，此時(shí)所有的支持事務(wù)的表（INNODB）數(shù)據(jù)均來自同一時(shí)間點(diǎn)。最后再釋放全局讀鎖，此刻數(shù)據(jù)庫實(shí)例可以執(zhí)行任何操作（正常情況下，加全局讀鎖和釋放鎖的時(shí)間很短）。

2.獲取除表外的其他對象：自定義函數(shù)、存儲(chǔ)過程、VIEW等。

3.  獲取備份對象的元數(shù)據(jù)信息并 多線程 導(dǎo)出表 「 SLEECT col1,col2,... 」。導(dǎo)出表分3種情況：已經(jīng)導(dǎo)出完成、還未導(dǎo)出和正在導(dǎo)出：

• 對于 已導(dǎo)出的 表， 不能 做DDL操作（不支持SAVEPOINT）；
• 對還未導(dǎo)出的表， INNODB 表的DDL操作，能否執(zhí)行成功取決于DDL的操作方式： no-rebuild 方式的DDL執(zhí)行成功， rebuild 方式的DDL執(zhí)行失?。?nbsp;Table definition has changed），MyISAM引擎的表都能執(zhí)行成功， 但如果表結(jié)構(gòu)先于DDL導(dǎo)出，再導(dǎo)出數(shù)據(jù)，則在還原的時(shí)候會(huì)報(bào)異常（表結(jié)構(gòu)和導(dǎo)出的數(shù)據(jù)不一致）；
• 對正在導(dǎo)出的表，DDL會(huì)出現(xiàn)MDL，此時(shí)對該表后續(xù)的查詢都會(huì)出現(xiàn)MDL，導(dǎo)致業(yè)務(wù)不可用（時(shí)間根據(jù)備份時(shí)長決定），直到該表導(dǎo)出完成。

4. 所有對象的備份均轉(zhuǎn)儲(chǔ)到 一個(gè)文件 ，完成備份。 備 份文件中存儲(chǔ)的表結(jié)構(gòu)中只有主鍵，二級索引單獨(dú)一行存儲(chǔ)，目的是在恢復(fù)完數(shù)據(jù)后再添加二級索引，提高恢復(fù)效率（延遲創(chuàng)建索引） 。

3.3 mydumper

• 說明

mydumper利用INNODB的MVCC版本控制的功能，實(shí)現(xiàn) 多線程 并發(fā)獲取一致性數(shù)據(jù)。特別是表以chunk的方式批量導(dǎo)出，即支持一張表多個(gè)線程以chunk的方式批量導(dǎo)出（基于行的多線程）， 備份的對象支持正則匹配 。

• 備份命令

mydumper -u dump_user -p -h 127.0.0.1 -P 3306 --use-savepoints --trx-consistency-only -r 100000 -t 2 -G -R -E -B sbtest -o /data/backup/

--trx-consistency-only：如果不加，則FTWRL的鎖在備份完成之后釋放。加了會(huì)在獲取到一致性快照讀之后釋放（UNLOCK TABLES）。

--rows：-r，分片導(dǎo)出的行數(shù)。

--use-savepoints 和 --rows互斥。

• 備份流程

開啟 general_log 查看備份流程，大致的備份流程如下圖所示：

流程說明：

1. 連接數(shù)據(jù)庫，設(shè)置當(dāng)前變量，刷臟頁并加一個(gè)全局讀鎖，此刻數(shù)據(jù)庫實(shí)例只能SELECT，不能執(zhí)行任何類型的操作（會(huì)影響業(yè)務(wù)），再獲取BINLOG和GITD 信息并設(shè)置事務(wù)隔離級別和開啟一致性快照，此時(shí)所有的支持事務(wù)的表（INNODB）數(shù)據(jù)均來自同一時(shí)間點(diǎn)。最后再釋放全局讀鎖，此刻數(shù)據(jù)庫實(shí)例可以執(zhí)行任何操作（正常情況，加全局讀鎖和釋放鎖的時(shí)間很短）。

2.  獲取備份對象的元數(shù)據(jù)信息并 多線程 導(dǎo)出表「 SLEECT  * 」。導(dǎo)出表分3種情況：已經(jīng)導(dǎo)出完成、還未導(dǎo)出和正在導(dǎo)出：

• 對于 已導(dǎo)出的 表，可以做DDL操作（ 使用 SAVEPOINT提前釋放 導(dǎo)出表的 metadata lock ，如果使用分片導(dǎo)出， SAVEPOINT 將不可用 ）；
• 對還未導(dǎo)出的表， INNODB 表的DDL操作，能否執(zhí)行成功取決于DDL的操作方式： no-rebuild 方式的DDL執(zhí)行成功， rebuild 方式的DDL執(zhí)行失敗（ Table definition has changed），MyISAM引擎的表都能執(zhí)行成功；
• 對正在導(dǎo)出的表，DDL會(huì)出現(xiàn)MDL，此時(shí)對該表后續(xù)的查詢都會(huì)出現(xiàn)MDL，導(dǎo)致業(yè)務(wù)不可用（時(shí)間根據(jù)備份時(shí)長決定），直到該表導(dǎo)出完成。

3. 所有表都導(dǎo)出完成后，再獲取除表外的其他對象：自定義函數(shù)、存儲(chǔ)過程、VIEW等

4.所有對象的導(dǎo)出均轉(zhuǎn)儲(chǔ)到 多個(gè)文件 （ 將表數(shù)據(jù)分塊導(dǎo)出 成多個(gè)數(shù)據(jù)文件 ） ，完成備份。

3.4 mysqlshell

• 說明

MySQL Shell 是Oracle官方提供的一個(gè)交互式工具，用于開發(fā)和管理MySQL的服務(wù)器。其中的util.dumpInstance、util.dumpSchemas、util.loadDump 等是對MySQL進(jìn)行備份管理，使用zstd實(shí)時(shí)壓縮算法，支持 多線程 備份，以chunk的方式批量導(dǎo)出，支持一張表多個(gè)線程以chunk的方式批量導(dǎo)出。

• 備份命令

util.dumpSchemas(['sbtest'],'/data/backup',{"threads":1,"consistent":true})

• 備份流程

流程說明：

1. 連接數(shù)據(jù)庫，設(shè)置當(dāng)前變量，刷臟頁并加一個(gè)全局讀鎖，此刻數(shù)據(jù)庫實(shí)例只能SELECT，不能執(zhí)行任何類型的操作（會(huì)影響業(yè)務(wù)），再獲取BINLOG、GITD和備份對象的元數(shù)據(jù)信息，接著設(shè)置事務(wù)隔離級別和啟動(dòng)一致性快照，此時(shí)所有的支持事務(wù)的表（INNODB）數(shù)據(jù)均來自同一時(shí)間點(diǎn)。最后再釋放全局讀鎖，此刻數(shù)據(jù)庫實(shí)例可以執(zhí)行任何操作（正常情況，加全局讀鎖和釋放鎖的時(shí)間很短）。

2. 獲取備份對象：自定義函數(shù)、存儲(chǔ)過程、VIEW等。

3.  多線程 導(dǎo)出表「 SLEECT col1,col2,... 」。導(dǎo)出表分3種情況：已經(jīng)導(dǎo)出完成、還未導(dǎo)出和正在導(dǎo)出：

• 對于 已導(dǎo)出的 表， 不能 做DDL操作（ 不支持SAVEPOINT ）；
• 對還未導(dǎo)出的表， 需要區(qū)分有沒有PK或UK：

沒有PK和UK， 還要根據(jù)DDL的操作方式： no-rebuild 方式的DDL執(zhí)行成功， rebuild 方式的DDL執(zhí)行失?。?nbsp;Table definition has changed），MyISAM引擎的表都能執(zhí)行成功；

有PK或UK，和正在導(dǎo)出的表情況一樣，原因是在獲取分片信息時(shí)需要查詢表的最大最小值。

• 對正在導(dǎo)出的表，DDL會(huì)出現(xiàn)MDL，此時(shí)對該表后續(xù)的查詢都會(huì)出現(xiàn)MDL，導(dǎo)致業(yè)務(wù)不可用（時(shí)間根據(jù)備份時(shí)長決定），直到該表導(dǎo)出完成。

4.所有對象的導(dǎo)出均轉(zhuǎn)存到 多個(gè)文件 （將表數(shù)據(jù)分塊導(dǎo)出成多個(gè)數(shù)據(jù)文件），完成備份。

3.5 小結(jié)

從上面各邏輯備份的流程中看到，在一致性備份下，所有表的DML操作不影響（除FTWRL短暫的時(shí)刻外），而DDL操作都存在一定的風(fēng)險(xiǎn)。所以在 邏輯備份期間，要盡量避免DDL操作 。

各邏輯備份工具的參數(shù)可以看官方文檔，對 比各工具之后，如表所示：

推薦使用的邏輯備份 ，需要具備的條件：支持一致性備份、行級別的 分片 多 線 程 導(dǎo)出 、 導(dǎo)出到多個(gè)文件（恢復(fù) 快 ）， 延遲創(chuàng)建索引 和savepoint能力。從上面表中看到， mydumper 和 mysqlshell 中的dump方法能滿足較多的條件。

4. 總結(jié)

希望通過閱讀本文，能讓大家更清晰的了解邏輯備份的整個(gè)實(shí)現(xiàn)流程， 在選擇合適的邏輯備份時(shí)有幫助。