mysql到底如何备份

数据备份是数据容灾的最后一道防线，即便有着两地三中心的架构，备份也依然重要。如果备份出问题，备份时影响了交易业务，备份数据无法恢复，这些也是企业难以承受的。所以选择合适的备份工具尤为重要。

每个企业级数据库都会有配套的备份工具，MEB(MySQL Enterprise Backup)就是MySQL企业版中非常重要的工具之一，是为企业级客户提供的数据备份方案。

Xtrabackup一直作为MEB 开源版备胎而存在，从MySQL 8.0开始情况可能会变得有所不同。

在 MySQL 8.0的Backup Lock、Redo Log Archiving、Page Tracking等新特性的加持下，MEB备份/恢复体验会更好，目前xtrabackup还不支持这些特性。

MySQL 企业版还有哪些功能？

特性1：Backup Lock

8.0之前使用xtrabackup或MEB做物理备份，为了保证备份时InnoDB引擎表与其他引擎数据文件、及binlog日志的一致性会上全局读锁，再拷贝非InnoDB文件，这期间MySQL会变成只读，数据无法写入。表数量越多，可能加上时间越长，如果使用的xtrabackup 不小心没加rsync参数，逐个拷贝frm文件，锁定时间会更长，对业务影响较大。

我曾遇到过部署在虚拟机的实例有12000多张表，当时使用的xtrabackup，备份脚本中没加rsync参数，结果锁了十几分钟，而MEB就没有这样的问题。

MySQL 8.0支持轻量级备份锁 LOCK INSTANCE FOR BACKUP，数据字典也重构了由InnoDB存储。若不创建非InnoDB表，MEB默认使用备份锁获取binlog日志一致性位置，并阻止DDL *** 作，但不影响DML *** 作。

只有InnoDB表，仅上备份锁

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若有非InnoDB表，上全局锁

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特性2：Redo Log Archiving

MEB能做到在线热备，备份时不影响数据库读写，这是利用了InnoDB事务日志，在备份期间持续监视redo log的变化，读取增量变化，写入到ibbackup_logfile，也就不需要上锁来保障备份一致性。(对非InnoDB的文件需要上读锁拷贝)

如果备份期间数据库写入负载特别大，而写入ibbackup_logfile速度较慢，redo log size也不大，很可能会出现ibbackup_logfile的写入速度跟不上redo log记录生成速度，redo log 空间不够时需要覆写日志文件，那么来不及写入ibbackup_logfile的记录会丢失，导致备份失败。

MEB 4.1对此做了优化，将redo log处理线程拆分成多线程分工合作，提高处理redo log的效率，降低了redo log覆写造成备份失败的概率，但redo log新增速度和ibbackup_logfile写入速度悬殊太大，问题依然会发生。

MySQL 8.0.17支持了redo log archiving 彻底解决了此问题，备份前设置innodb_redo_log_archive_dirs，指定redo log归档目录。MEB备份时自动开启日志归档，当checkpoint时会将旧记录归档到此目录，后续从归档文件中读取redo日志记录，避免了覆写可能导致的redo记录丢失。

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注意：innodb_redo_log_archive_dirs 不能在数据目录下，目录权限要求是700

特性3：Page Tracking

Page Tracking 是为优化增量备份效率，减少不必要的数据页扫描。

增量备份当前有3种扫描模式：

page-track：利用LSN精确跟踪上次备份之后被修改页面，仅复制这些页面，效率最快。

optimistic：扫描上次备份之后被修改的InnoDB 数据文件中，找出并拷贝修改的页面。依赖系统时间，使用存在限制。

full-scan：扫描所有InnoDB数据文件，找出并拷贝自上次备份之后修改的页面，效率最慢

1、利用page-track增量备份，需先安装备份组件

mysql>INSTALL COMPONENT "file://component_mysqlbackup"

2、在全备前开启page-track

SELECT mysqlbackup_page_track_set(true)

3、全备之后，做增量备份时指定若满足page tracking条件，默认会使用page-track模式，否则会使用full-scan模式，也可以指定--incremental=page-track。

mysqlbackup --incremental-backup-dir=backup_incr --trace=3 --incremental=page-track --incremental-base=history:last_full_backup backup

incremental-base有3种选择

last_backup：基于前一次备份做增备，前一次备份可能是增备，也可能是全备。这种方式全备之间可能会有多个增备，每次增量可能比较小，但恢复时需要逐个合并。

last_full_backup：基于前一次全备做增备。这种方式增备会越往后体积可能越大，但恢复时只需要合并最后一次增量备份。

dir：基于前一次的备份目录，前一次备份可能是增备，也可能是全备。

测试对比full-scan 和page-track ，在变更页小于总体50%的情况下 ，备份效率至少能有1倍的速度提升。

page-track 模式 磁盘读写均衡，说明读写的都是修改页面。

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full-scan模式 磁盘读写差别很大，说明读了很多未修改的页面。

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下面我们就看一下常见的备份工具，以及目前最流行的 Percona XtraBackup 的备份流程。

MySQL 常见的备份工具主要分为三种：

这里先说一下 binlog 备份，它只是把 binlog 又复制了一份，并且需要在逻辑备份或者物理备份的基础上才能进行数据恢复，无法单独进行数据恢复。

mysqldump 备份出的文件就是 sql 文件，其核心就是对每个表执行 select ，然后转化成相应的 insert 语句。mysqldump 的备份流程大致如下：

从上面可以看出在 mysqldump 备份期间，备份到某个数据库时，该数据库下的表都会处于只读状态，无法对表进行任何变更，直到该库下的表备份完毕，这对于线上环境一般是无法接受的。若是指定了--master-data或者 --dump-slave 则会在备份开始时加全局读锁（FLUSH TABLES WITH READ LOCK），直到备份结束。当然我们可以选一个从库进行备份，这样就不会影响线上业务。另外使用 mysqldump 备份还有一个最大的好处，因为备份出来的是 sql 语句，所以它支持跨平台和跨版本的数据迁移或者恢复，这是物理备份无法做到的。

但是也正是因为 mysqldump 备份出来的是 sql 语句，在使用时要更加注意，否则可能会酿成大祸。例如，使用 mysqldump 常见的问题有：

所以使用 mysqldump 时一定要了解各个选项的作用，以及确认备份出来的 sql 文件里会有什么 *** 作，会对现有数据造成什么影响。

Mydumper 原理与 Mysqldump 原理类似，最大的区别是引入了多线程备份，每个备份线程备份一部分表，当然并发粒度可以到行级，达到多线程备份的目的。这里不再单独介绍。

Percona XtraBackup 是 Percona 公司开发的一个用于 MySQL 数据库物理热备的备份工具，是基于 InnoDB 的崩溃恢复功能来实现的。它的基本工作原理如下：

Percona XtraBackup 在进行恢复时会应用拷贝的 redo log ，应用已提交的事务，回滚未提交的事物，将数据库恢复到一致性状态。因为 Percona XtraBackup 备份出来的是物理文件，所以在使用备份出的文件进行恢复或者迁移时，不会像 mysqldump 那样会存在很多问题。

使用 XtraBackup 备份时根据备份参数设置不同，对数据库的变更会造成不同程度的影响，具体影响会在下文分析。

通过对比发现，XtraBackup 具有对数据库影响小，且能快速恢复的优点，在日常备份中是首选；mysqldump 使用相对更加灵活，但是使用是要注意对数据库原有数据的影响。

备份策略主要有：全量备份和增量备份，再加上 binlog 备份。

目前去哪儿网数据库备份主要采用 XtraBackup 全量备份 +binlog 备份。数据库的重要级别不同，全量备份的频率不同。备份程序主要架构如下：

说明：

Percona XtraBackup 是目前备份 MySQL 使用最广泛的工具。在备份过程中，数据库可以进行正常的读写或者其他变更 *** 作，但是偶尔也会遇见备份引起的元数据锁，或提交事务时发现被 binlog lock 阻塞等情况。下面我们就看一下 Percona XtraBackup 的备份流程和加锁时机。

说明：以下对 Percona XtraBackup 的分析都是基于 2.4.23 的版本，其他版本会略有差别，但是关键步骤基本相同。

XtraBackup 在备份开始时，会创建一个后台线程，专门用于拷贝数据库的 redo log 。首先 XtraBackup 会扫描每组 redo log 的头部，找出当前的 checkpoint lsn ，然后从该 lsn 后顺序拷贝所有的 redo log ，包括后续新产生的 redo log 。该线程会一直持续到将非事务表完全拷贝完成，才会安全退出。备份日志输出中会记录拷贝开始时的 checkpoint lsn 。日志输出如下：

在拷贝ibd文件之前，会先扫描数据库的数据文件目录，获取ibdata1，undo tablespaces及所有的ibd文件列表，并会记录相应的 space id，因为在恢复时需要这些 space id来找到对应 doublewrite buffer里页面的内容，以及对应的redo log条目。然后开始循环拷贝ibdata1，undo tablespaces及所有的ibd文件。

这里可通过设置--parallel进行多线程备份，提高物理文件的拷贝效率。不设置则默认为1。

在所有ibd文件拷贝完成后，XtraBackup开始备份非ibd文件。这一部分的逻辑比较复杂，因为备份非ibd文件前需要加锁，具体是否会加锁主要受到--no-lock 参数设置的影响。

若是设置了--no-lock为TRUE，则不会使用"FLUSH TABLES WITH READ LOCK"去加全局读锁，但是若备份过程中对non-InnoDB表执行了DDL或者DML *** 作， 这会导致备份的不一致，恢复出来的数据就会有问题。所以是不建议将--no-lock为TRUE，默认值是FALSE，也就是在不指定该选项的情况下会在备份非ibd文件前加全局读锁。

下面我们结合源码来看看判断是否加全局锁这部分的具体流程逻辑：

流程图如下：

总结来看：

1）若--no-lock为FALSE（默认值），则先施加全局读锁，然后再进行拷贝文件，另外若 --safe-slave-backup 设置为TRUE ，则会在加全局锁之前关闭SQL_THREAD线程；

2）若--no-lock为TRUE，则不会施加锁，直接进行拷贝文件。

加锁的逻辑主要由lock_tables_maybe实现,先看一下lock_tables_maybe源代码，如下：

lock_tables_maybe 函数简化处理流程如下：

1）若备份实例上已经加锁（ LOCK TABLES FOR BACKUP / FLUSH TABLES WITH READ LOCK）或者设置lock-ddl-per-table 则直接返回；

2）若支持备份锁，则执行LOCK TABLES FOR BACKUP；

3）若不支持备份锁，则执行 FLUSH TABLES WITH READ LOCK。根据相应选项设置，在执行该 *** 作前会判断是否有执行中的DDL/DML，以及等待超时时间，是否kill 对应的未结束的事务等。

从上文中我们还看到一个参数--safe-slave-backup ，该参数的主要作用是：

若是在从库执行的备份 *** 作时设置了该参数，可以防止因从库同步主库 *** 作，而导致XtraBackup长时间请求不到锁而造成备份失败。

若是设置了 --safe-slave-backup 为TRUE，那么会执行"STOP SLAVE SQL_THREAD"，并等待Slave_open_temp_tables 为零才开始拷贝非 ibd 文件，Slave_open_temp_tables 为零说明SQL thread执行的事务都已经完成，这样就能保证备份的一致性。并且此时也不会有在执行的事务阻塞 XtraBackup 施加全局锁。

备份完非 ibd 文件后，将会备份 slave 和 binlog 信息。

mysql-bin.000004 2004 6b7bda9f-15f0-11ec-ba14-fa163ea367a4:1-83,9841546e-15f0-11ec-9557-fa163e736db4:1

需要注意，在支持备份锁的实例上备份，指定了 --slave-info 或--binlog-info 均会先施加 binlog 备份锁（ LOCK BINLOG FOR BACKUP），这会阻塞任何会更改 binlog 位点的 *** 作。

备份完数据库的所有文件和binlog等相关信息，备份工作就基本完成了，之后主要执行的 *** 作如下：

1）执行"FLUSH NO_WRITE_TO_BINLOG ENGINE LOGS",将所有的redo log刷盘；

2）停止redo log复制线程；

3）释放全局读锁（备份锁），binlog锁；

4）开启SQL_THREAD；

5）拷贝ib_buffer_pool和ib_lru_dump文件；

6）生成配置文件backup-my.cnf；

7）打印备份信息到xtrabackup_info文件，这些信息主要包含备份时使用的参数信息，备份起止时间，binlog位点信息，以及将会回到的lsn点。

下面是xtrabackup_info记录的部分内容：

加锁对应的函数是 mdl_lock_tables ，释放锁对应的函数是 mdl_unlock_all，主要是执行COMMIT，结束 mdl_lock_tables 中开启的显式事务，来释放MDL锁。mdl_lock_tables 流程如下：

上面参数--lock-ddl和--lock-ddl-per-table是在 Percona XtraBackup 2.4.8 之后添加的，因为 MySQL 5.7 新增了一个叫做 Sorted Index Builds 的功能，这会导致某些 DDL *** 作不记录重做日志而导致备份失败。使用--lock-ddl或--lock-ddl-per-table 就会在备份开始时施加锁，阻止 DDL *** 作。

另外，若备份时指定了--lock-ddl或--lock-ddl-per-table，则在备份非 ibd 文件时就不是再有加锁 *** 作。

注意：LOCK TABLES FOR BACKUP和LOCK BINLOG FOR BACKUP 语句只有在支持备份锁的实例上才会执行，Percona Server for MySQL已经在 5.6.16-64.0 版本开始支持这种更加轻量的备份锁。

Q1: 使用 XtraBackup 备份的文件进行恢复时，恢复到哪个时间点？ A1：恢复到执行 LOCK BINLOG FOR BACKUP 或 FLUSH TABLES WITH READ LOCK 的时间点，因为这时任何改变 binlog 位点的 *** 作都会被阻塞，redo log和binlog 是一致的。

Q2: 在开启 binlog 的情况下，MySQL 的奔溃恢复是同时依赖 binlog 和 redo log 这两种日志的，为什么XtraBackup 不用备份binlog？

A2：因为在备份中有执行LOCK BINLOG FOR BACKUP/FLUSH TABLES WITH READ LOCK，阻止了任何改变binlog位点的 *** 作，这样只需要根据redo log将有commit log 的事务提交，没有commit log的事务进行回滚即可。

Q3: 使用Percona XtraBackup备份完成后redo的位点是和binlog是一样还是比binlog多一些？

A3：通过分析备份流程可以发现备份 binlog 位点信息（加binlog锁）是发生在停止 redo 拷贝线程前，而释放锁是在停止 redo 拷贝线之后，所以 redo log 会多一些。锁住了 binlog 保证了在该 binlog 位点前已经提交的事务的 redo log 都有 commit log 的信息，未提交的事物也就没有对应的 commit log 的信息，即便在锁住 binlog 后有 Innodb 表新的 DML 产生的 redo log ，但是事务无法提交，也就没有 commit log 的信息的，最后在回放的过程中对没有 commit log 的事务进行回滚就可以了。

Q4：Percona XtraBackup什么时候会加锁，以及影响加锁时间长度的因素有哪些？

A4：上面进行了分析，加锁 *** 作只在备份非 ibd 文件时执行，加锁时长主要和非事务表的数量和大小有关，非事务表的数量越多，体积越大，拷贝文件所用的时间越长，那么加锁时间也就越长。也会和 redo log 生成的速度有关，只是 redo log 刷盘受到多个因素的影响，未及时刷盘的 redo log 一般很小。

Q5：Percona XtraBackup 和mysqldump选择哪个更好？

A5：通过上面的的解析，若是整个实例备份，首先选择 Percona XtraBackup ，因为对数据库的影响最小。若只是备份某个库表，这个就要视数据量而定，若数据量不大可以使用 mysqldump 。注意，对数据库做备份时最好选择业务连接最少的从库，因为备份也会消耗一定的资源，避免影响业务。

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