图解MySQL | [原理解析] XtraBackup全量备份还原

[图解MySQL]，原创作者：王悦，黄炎，周海鸣

引  言

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MySQL备份工具是种类繁多，大体可以分为物理备份和逻辑备份。物理备份直接包含了数据库的数据文件，适用于大数据量，需要快速恢复的数据库。逻辑备份包含的是一系列文本文件，其中是代表数据库中数据结构和内容的SQL语句，适用于较小数据量或是跨版本的数据库备份恢复。

本篇图解的是其中一种备份工具---XtraBackup的全量备份的工作机制。XtraBackup是一种物理备份工具，支持热备，在备份时复制所有MySQL的数据文件以及一些事务日志信息，在还原时将复制的数据文件放回至MySQL数据目录，并应用日志保证数据一致。下面我们来解读其中的过程：

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全量备份流程

全量备份流程：

    图1

    1. 复制已有的redo log，然后监听redo log变化并持续复制

    图2

    2. 复制事务引擎数据文件

备份图1​​​​​

备份图2

FAQ：

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。

 

全量备份流程：

   图3

   3.等到数据文件复制完成

   4.加锁：全局读锁

   图4

   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

备份图3

备份图4

TIPS：

非事务引擎数据文件较多时，全局读锁的时间会较长。

 

FAQ：

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。

 

 

全量备份流程：

   图5

   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

备份图5

FAQ：

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

XtraBackup基于InnoDB的crash recovery机制，在备份还原时利用redo log得到完整的数据文件，并通过全局读锁，保证InnoDB数据与非InnoDB数据的一致性，最终完成备份还原的功能。

 

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全备还原流程

全备还原流程：

    图1 (xtrabackup--prepare) 

    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 

    图2 (xtrabackup--copy-back/move-back )

    4. 将数据文件复制回MySQL数据目录

    5. 还原完成

还原图1

还原图2

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。