38 为什么有了备库还要做备份？兼谈 Xtrabackup 的使用

你好，我是俊达。

前面几讲，我花了比较多的篇幅介绍MySQL的数据复制。假设你的数据库都已经做了备库，有了完善的监控，为什么还要做数据库备份呢？

很重要的一个原因，是备库通常都和主库保持同步，如果在主库上执行了一个误操作，或者由于程序的Bug或外部攻击，导致数据被误删除或误更新了，这些操作很快会复制到备库，导致主库和备库的数据都有问题。如果没有备份，数据就有可能很难找回来。

从实现方式上看，备份可以分为逻辑备份和物理备份。第 9 讲、第 10 讲中我们介绍过一些MySQL逻辑备份的工具。当数据库特别大的时候，使用逻辑备份恢复数据，效率可能会比较低。在实践中，我们经常会使用物理备份工具，直接备份数据库的物理文件。物理备份在备份和恢复性能上有很大的优势。

所以这一讲中我会给你介绍怎么使用MySQL中最流行的一个开源的物理备份工具——xtrabackup，来备份和恢复数据库。

使用xtrabackup

安装xtrabackup

到 percona 官网下载合适的版本。Xtrabackup分为几个大的版本，使用Xtrabackup 2.4备份MySQL 5.7，使用Xtrabackup 8.0备份MySQL 8.0，使用Xtrabackup 8.4备份MySQL 8.4。这一讲中，我们使用8.0版本。

下载二进制包。

wget https://downloads.percona.com/downloads/Percona-XtraBackup-8.0/Percona-XtraBackup-8.0.35-31/binary/tarball/percona-xtrabackup-8.0.35-31-Linux-x86_64.glibc2.17.tar.gz

解压到/opt目录下，创建软链接。

tar zxvf percona-xtrabackup-8.0.35-31-Linux-x86_64.glibc2.17.tar.gz -C /opt
ln -s percona-xtrabackup-8.0.35-31-Linux-x86_64.glibc2.17 /opt/xtrabackup8.0

Xtrabackup支持全量备份和增量备份，先来看全量备份。

本地全量备份

先看一下怎么将整个数据库备份到本地的一个备份目录中。

执行下面这个命令，将数据库备份到本地的/data/backup/backup_3306目录中。

cd /opt/xtrabackup8.0
./bin/xtrabackup \
  --backup \
  --slave-info  \
  -u root -H 127.0.0.1 \
  -P3306 \
  -pabc123 \
  --target-dir /data/backup/backup_3306 \
   2>/tmp/xtrabackup.log

备份时需要指定一些参数。

–backup：发起备份操作；
-u, -H, -P, -p：连接mysql实例，用户名、主机IP、端口、密码；
–slave-info：记录slave复制位点信息；
–target-dir：备份文件的存放路径；
2>/tmp/xtrabackup.log：将备份过程中的日志重定向到/tmp/xtrabackup.log文件中

备份过程中的日志信息会输出到标准错误中，一般会重定向到一个文件中。

我们来看一下xtrabackup备份出来的文件。

tree /data/backup/backup_3306/ -L 1
/data/backup/backup_3306/
├── backup-my.cnf
├── db_1
├── db_2
├── employees
├── ib_buffer_pool
├── ibdata1
├── mysql
├── mysql-binlog.000003
├── mysql-binlog.index
├── mysql.ibd
├── performance_schema
...
├── sys
├── test
├── undo_001
├── undo_002
├── undo_x001.ibu
├── xtrabackup_binlog_info
├── xtrabackup_checkpoints
├── xtrabackup_info
├── xtrabackup_logfile
├── xtrabackup_slave_info
└── xtrabackup_tablespaces

xtrabackup_logfile：xtrabackup会将备份过程中生成的InnoDB Redo日志复制一份到这个文件，恢复数据库时需要用到。
xtrabackup_binlog_info：binlog位点信息和GTID信息。备份恢复出来后，需要从这里的binlog位点开始增量数据的恢复。
xtrabackup_slave_info：备份实例的slave位点信息。
xtrabackup_checkpoints：备份的一些内部信息。
backup_type：full-backuped
from_lsn：0表示全量备份。非0表示增量备份起始日志序列号。
to_lsn：备份结束时的checkpoint lsn。也是下一个增量备份的开始lsn。如果数据块的lsn小于to_lsn，则增量备份不需要备份这些数据块。
last_lsn：apply log时需要应用到的最大日志序列号。超过last_lsn的日志不需要应用到数据文件中。
flushed_lsn：备份结束时，实例的checkpoint lsn。
xtrabackup_info：备份元数据。
数据库
binlog

备份结束后，一定要检查一下日志文件，最后一行输出“completed OK!”时，才表示备份成功了。从日志文件中，也能看到xtrabackup的备份过程，如果备份失败了，要根据日志文件中的信息来定位问题。

2023-06-21T10:29:36.685670+08:00 0 [Note] [MY-011825] [Xtrabackup] Connecting to MySQL server host: 127.0.0.1, user: root, password: set, port: 3380, socket: not set
2023-06-21T10:29:36.714220+08:00 0 [Note] [MY-011825] [Xtrabackup] Using server version 8.0.32

2023-06-21T10:29:36.719676+08:00 0 [Note] [MY-011825] [Xtrabackup] Executing LOCK INSTANCE FOR BACKUP ...
2023-06-21T10:29:36.721377+08:00 0 [Note] [MY-011825] [Xtrabackup] uses posix_fadvise().
2023-06-21T10:29:36.721453+08:00 0 [Note] [MY-011825] [Xtrabackup] cd to /data/mysql8.0/data/
2023-06-21T10:29:36.721478+08:00 0 [Note] [MY-011825] [Xtrabackup] open files limit requested 0, set to 65536

2023-06-21T10:29:37.086200+08:00 0 [Note] [MY-011825] [Xtrabackup] Starting to parse redo log at lsn = 22021170

2023-06-21T10:29:43.354808+08:00 0 [Note] [MY-011825] [Xtrabackup] Starting to backup non-InnoDB tables and files

2023-06-21T10:29:44.757598+08:00 0 [Note] [MY-011825] [Xtrabackup] Finished backing up non-InnoDB tables and files
2023-06-21T10:29:44.757659+08:00 0 [Note] [MY-011825] [Xtrabackup] Executing FLUSH NO_WRITE_TO_BINLOG BINARY LOGS
2023-06-21T10:29:44.789922+08:00 0 [Note] [MY-011825] [Xtrabackup] Selecting LSN and binary log position from p_s.log_status
2023-06-21T10:29:44.796572+08:00 0 [Note] [MY-011825] [Xtrabackup] Copying /data/mysql8.0/binlog/binlog.000010 to /data/backup/binlog.000010 up to position 1353
2023-06-21T10:29:44.796664+08:00 0 [Note] [MY-011825] [Xtrabackup] Done: Copying /data/mysql8.0/binlog/binlog.000010 to /data/backup/binlog.000010
2023-06-21T10:29:44.806407+08:00 0 [Note] [MY-011825] [Xtrabackup] Writing /data/backup/binlog.index
2023-06-21T10:29:44.806515+08:00 0 [Note] [MY-011825] [Xtrabackup] Done: Writing file /data/backup/binlog.index
2023-06-21T10:29:44.811951+08:00 0 [Note] [MY-011825] [Xtrabackup] Writing /data/backup/xtrabackup_slave_info
2023-06-21T10:29:44.812042+08:00 0 [Note] [MY-011825] [Xtrabackup] Done: Writing file /data/backup/xtrabackup_slave_info
2023-06-21T10:29:44.819173+08:00 0 [Note] [MY-011825] [Xtrabackup] Writing /data/backup/xtrabackup_binlog_info
2023-06-21T10:29:44.819251+08:00 0 [Note] [MY-011825] [Xtrabackup] Done: Writing file /data/backup/xtrabackup_binlog_info
2023-06-21T10:29:44.823595+08:00 0 [Note] [MY-011825] [Xtrabackup] Executing FLUSH NO_WRITE_TO_BINLOG ENGINE LOGS...
2023-06-21T10:29:44.861004+08:00 0 [Note] [MY-011825] [Xtrabackup] The latest check point (for incremental): '22021528'
2023-06-21T10:29:44.861053+08:00 0 [Note] [MY-011825] [Xtrabackup] Stopping log copying thread at LSN 24406197
2023-06-21T10:29:44.862265+08:00 1 [Note] [MY-011825] [Xtrabackup] >> log scanned up to (24414089)
2023-06-21T10:29:45.885625+08:00 0 [Note] [MY-011825] [Xtrabackup] Executing UNLOCK INSTANCE
2023-06-21T10:29:45.885916+08:00 0 [Note] [MY-011825] [Xtrabackup] All tables unlocked

2023-06-21T10:29:45.897933+08:00 0 [Note] [MY-011825] [Xtrabackup] MySQL binlog position: filename 'binlog.000010', position '1353', GTID of the last change '58224b02-09b7-11ee-90bd-fab81f64ee00:1-5827,7caa9a48-b325
-11ed-8541-fab81f64ee00:1-27'
2023-06-21T10:29:45.897948+08:00 0 [Note] [MY-011825] [Xtrabackup] MySQL slave binlog position: master host '172.16.121.234', purge list '58224b02-09b7-11ee-90bd-fab81f64ee00:1-5827,7caa9a48-b325-11ed-8541-fab81f64e
e00:1-27', channel name: ''
2023-06-21T10:29:45.898110+08:00 0 [Note] [MY-011825] [Xtrabackup] Writing /data/backup/backup-my.cnf
2023-06-21T10:29:45.898177+08:00 0 [Note] [MY-011825] [Xtrabackup] Done: Writing file /data/backup/backup-my.cnf
2023-06-21T10:29:45.906019+08:00 0 [Note] [MY-011825] [Xtrabackup] Writing /data/backup/xtrabackup_info
2023-06-21T10:29:45.906100+08:00 0 [Note] [MY-011825] [Xtrabackup] Done: Writing file /data/backup/xtrabackup_info
2023-06-21T10:29:46.919361+08:00 0 [Note] [MY-011825] [Xtrabackup] Transaction log of lsn (22021528) to (24511271) was copied.
2023-06-21T10:29:47.182490+08:00 0 [Note] [MY-011825] [Xtrabackup] completed OK!

备份到远程主机

前面这个例子中，数据库备份到了本地目录。一般由于本地空间的限制，以及出于容错的要求，我们还要将备份文件传到远程的存储空间中。Xtrabackup支持流式备份，可以将数据库直接备份到远程主机，备份过程中文件不落到本地磁盘。

下面这个例子中，通过ssh协议，将数据库备份到了远程的一个主机上。

./bin/xtrabackup --backup \
    --slave-info  \
    -u root \
    -H 127.0.0.1 \
    -P3306 \
    -pabc123 \
    --stream=xbstream \
    --target-dir /data/backup/backup_3306 \
 2>/data/backup/xtrabackup.log \
| ssh root@172.16.121.236 "cat -  > /data/backup/backup.s1"

–stream=xbstream参数，备份数据输出到标准输出
通过管道，将备份数据保存到远程主机。

压缩备份文件

出于存储空间的考虑，有时候我们会压缩备份文件。可以在备份服务器上进行压缩，也可以在远程服务器上进行压缩。

下面这个例子中，使用gzip压缩备份文件。

./bin/xtrabackup --backup --slave-info  -u root -H 127.0.0.1 -P3380 \
  -pabc123 --stream=xbstream --target-dir /data/backup/ \
 2>/data/backup/xtrabackup.log \
| gzip - > /data/backup/backup1.gz

还可以在远程的服务器上压缩备份文件。

./bin/xtrabackup --backup --slave-info  -u root -H 127.0.0.1 -P3306 \
  -pabc123 --stream=xbstream --target-dir /data/backup/ \
 2>/data/backup/xtrabackup.log \
| ssh root@172.16.121.236 "gzip - > /data/backup/backup1.gz"

压缩可以减少存储空间，但是可能会增加备份和恢复的时间。对于大数据库，你可能需要根据具体的情况，选择一个合适的压缩工具。常用的工具有gzip，也可以使用pigz。pigz支持并行压缩和并行解压缩，可以加快压缩和解压的速度。

库备份到OSS

OSS（对象存储）也适合用来存储备份文件。我们可以先在本地备份，然后再把备份文件上传到OSS。也可以直接将数据库备份到OSS。这里我来介绍将数据库直接备份到OSS的一种方法。

准备OSS。

我们使用ossutil工具上传备份文件。先下载ossutil工具。

wget -O ossutil-v1.7.16-linux-amd64.zip "https://gosspublic.alicdn.com/ossutil/1.7.16/ossutil-v1.7.16-linux-amd64.zip?spm=a2c4g.120075.0.0.33ee51f9DUd7FF&file=ossutil-v1.7.16-linux-amd64.zip"
unzip ossutil-v1.7.16-linux-amd64.zip
cp ossutil-v1.7.16-linux-amd64/ossutil64 /usr/local/bin/
chmod +x /usr/local/bin/ossutil64

准备好oss配置文件。运行ossutil64 config，按提示输入endpoint、ak、sk信息。

ossutil64 config

配置文件如下：

# cat ~/.ossutilconfig
[Credentials]
language=EN
endpoint=oss-cn-hangzhou.aliyuncs.com
accessKeyID=XXXX
accessKeySecret=XXXX

检查配置是否正确。

ossutil64 ls oss://ycdbbackup
ossutil64 cp localfile oss://ycdbbackup

创建一个命名管道。

# mkfifo /data/backup/backup0625.xbstream

# ls -l /data/backup/backup0625.xbstream
prw-r--r-- 1 root root 0 6月  25 14:33 /data/backup/backup0625.xbstream

执行备份命令。将备份的输出重定向到步骤2创建的命名管道。

./bin/xtrabackup --backup --slave-info  -u root -H 127.0.0.1 -P3306 -pabc123 \
  --stream=xbstream --target-dir /data/backup/ 2>/data/backup/xtrabackup.log \
  > /data/backup/backup0625.xbstream

使用ossutil工具将备份文件上传到OSS。

# ossutil64 cp /data/backup/backup0625.xbstream  oss://ycdbbackup
Succeed: Total num: 1, size: 0. OK num: 1(upload 1 files).
average speed 1081000(byte/s)
189.095486(s) elapsed

将备份日志信息也上传到OSS。我建议你将xtrabackup备份的日志信息也上传到OSS。

ossutil64 cp /data/backup/xtrabackup.log oss://ycdbbackup
Succeed: Total num: 1, size: 56,397. OK num: 1(upload 1 files).

删除命名管道

rm /data/backup/backup0625.xbstream

增量备份

如果你的数据库特别大，每天做全量备份开销太大，也可以考虑隔天做增量备份。Xtrabackup支持增量备份。在做增量备份之前，要先做一个全量备份。xtrabackup会基于innodb页面头部的lsn号来判断是否需要备份一个页面。如果页面的lsn号大于上次备份的lsn号，就要备份这个页面。

下面介绍Xtrabackup增量备份的基本步骤。例子中，我们先做一个全量备份，然后再做了2个增量备份。

先进行一次全量备份。

./bin/xtrabackup --backup --slave-info  -u root -H 127.0.0.1 -P3380 \
  -pabc123 --stream=xbstream --target-dir /data/backup/full \
 --extra-lsndir=/data/backup/full \
 2>/data/backup/full/backup_full.log | gzip -  > /data/backup/full/backup_full.gz

备份命令加上了–extra-lsndir选项，将xtrabackup_checkpoints单独输出到一个文件。增量备份时会读取xtrabackup_checkpoints中上次备份的lsn号。

看一下备份出来的文件。

# ls -l /data/backup/full
总用量 2996
-rw-r--r-- 1 root root 3014835 6月  25 16:35 backup_full.gz
-rw-r--r-- 1 root root   40313 6月  25 16:35 backup_full.log
-rw-r--r-- 1 root root     134 6月  25 16:35 xtrabackup_checkpoints
-rw-r--r-- 1 root root     673 6月  25 16:35 xtrabackup_info

发起增量备份

mkdir /data/backup/inc1

./bin/xtrabackup --backup \
    --slave-info \
    -u root \
    -H 127.0.0.1 \
    -P3306 \
    -pabc123 \
    --stream=xbstream \
    --target-dir /data/backup/inc1 \
    --extra-lsndir=/data/backup/inc1 \
    --incremental-basedir=/data/backup/full \
    2>/data/backup/inc1/backup_inc1.log | gzip -  > /data/backup/inc1/backup_inc1.gz

参数中要加上incremental-basedir，指定全量备份或上一次增量备份生成的xtrabackup_checkpoints文件所在的目录。

增量备份也可以在上一次增量备份的基础上进行。

mkdir /data/backup/inc2

./bin/xtrabackup --backup \
    --slave-info  \
    -u root \
    -H 127.0.0.1 \
    -P3306 \
    -pabc123 \
    --stream=xbstream \
    --target-dir /data/backup/inc2 \
    --extra-lsndir=/data/backup/inc2 \
    --incremental-basedir=/data/backup/inc1 \
    2>/data/backup/inc2/backup_inc2.log | gzip -  > /data/backup/inc2/backup_inc2.gz

数据库恢复

备份的目的，是为了恢复，接下来看一下Xtrabackup备份出来的数据库怎么恢复。

恢复全量备份

先看一下全量备份怎么恢复，主要包括解压文件、Prepare备份文件、复制数据文件、启动数据库这几个步骤。

解压文件

如果备份时使用了xbstream，需要先解压备份文件。我们在备份时用了–stream=xbstream和gzip压缩，先使用gunzip解压缩，再用xbstream将文件提取出来。

# gunzip backup_full.gz

# xbstream -x -v < backup_full
ibdata1
sys/sys_config.ibd
demo/tb.ibd
demo/taa.ibd
......

xbstream使用参数-x提取文件，加上参数-v后，会输出解压的文件列表。

Prepare备份文件

解压完成后，要使用xtrabackup --prepare命令，将xtrabackup_logfile应用到备份的数据文件中，将数据库恢复到备份结束时的状态。xtrabackup --prepare命令会根据xtrabackup_checkpoints文件中记录的last_lsn来确定需要应用哪些日志。

#  cat xtrabackup_checkpoints
backup_type = full-backuped
from_lsn = 0
to_lsn = 27517178
last_lsn = 30394287
flushed_lsn = 30328603
redo_memory = 0
redo_frames = 0

执行prepare命令。

xtrabackup --prepare --target-dir . > prepare.log 2>&1

命令执行完成后，查看日志信息，检查恢复是否成功。

2023-06-26T10:20:01.948054+08:00 0 [Note] [MY-011825] [Xtrabackup] recognized server arguments: --innodb_checksum_algorithm=crc32 --innodb_log_checksums=1 --innodb_data_file_path=ibdata1:128M:autoextend --innodb_log_file_size=50331648 --innodb_page_size=16384 --innodb_undo_directory=./ --innodb_undo_tablespaces=2 --server-id=0 --innodb_log_checksums=ON --innodb_redo_log_encrypt=0 --innodb_undo_log_encrypt=0
2023-06-26T10:20:01.948397+08:00 0 [Note] [MY-011825] [Xtrabackup] recognized client arguments: --prepare=1 --target-dir=.

2023-06-26T10:20:02.359130+08:00 0 [Note] [MY-013883] [InnoDB] The latest found checkpoint is at lsn = 27517178 in redo log file ./#innodb_redo/#ib_redo0.
2023-06-26T10:20:02.359262+08:00 0 [Note] [MY-012560] [InnoDB] The log sequence number 19019361 in the system tablespace does not match the log sequence number 27517178 in the redo log files!
2023-06-26T10:20:02.359283+08:00 0 [Note] [MY-012551] [InnoDB] Database was not shutdown normally!
2023-06-26T10:20:02.359296+08:00 0 [Note] [MY-012552] [InnoDB] Starting crash recovery.
2023-06-26T10:20:02.367962+08:00 0 [Note] [MY-013086] [InnoDB] Starting to parse redo log at lsn = 27516952, whereas checkpoint_lsn = 27517178 and start_lsn = 27516928
2023-06-26T10:20:02.418985+08:00 0 [Note] [MY-012550] [InnoDB] Doing recovery: scanned up to log sequence number 30394287

2023-06-26T10:20:05.103532+08:00 0 [Note] [MY-013084] [InnoDB] Log background threads are being closed...
2023-06-26T10:20:05.105082+08:00 0 [Note] [MY-013888] [InnoDB] Upgrading redo log: 1032M, LSN=30394340.
2023-06-26T10:20:05.105113+08:00 0 [Note] [MY-012968] [InnoDB] Starting to delete and rewrite redo log files.
2023-06-26T10:20:05.105284+08:00 0 [Note] [MY-011825] [InnoDB] Removing redo log file: ./#innodb_redo/#ib_redo0
2023-06-26T10:20:05.207953+08:00 0 [Note] [MY-011825] [InnoDB] Creating redo log file at ./#innodb_redo/#ib_redo0_tmp with file_id 0 with size 33554432 bytes
2023-06-26T10:20:05.218735+08:00 0 [Note] [MY-011825] [InnoDB] Renaming redo log file from ./#innodb_redo/#ib_redo0_tmp to ./#innodb_redo/#ib_redo0
2023-06-26T10:20:05.225168+08:00 0 [Note] [MY-012893] [InnoDB] New redo log files created, LSN=30394380

2023-06-26T10:20:07.118724+08:00 0 [Note] [MY-011825] [Xtrabackup] completed OK

xtrabackup prepare命令会启动一个临时的mysql实例，依赖innodb的恢复机制来应用redo文件。xtrabackup对恢复代码进行了一些改造，只应用序列号不大于last_lsn的redo日志，这一点可以从这一行日志中看出：“Doing recovery: scanned up to log sequence number 30394287”。

恢复日志最后一行显示“completed OK”，表示prepare执行成功。如果最后一行日志不是“completed OK”，说明prepare执行过程中有问题，要根据输出的日志分析具体原因。prepare完成后，xtraback_checkpoints文件中backup_type变成了full-prepared。

#  cat xtrabackup_checkpoints
backup_type = full-prepared
......

xtrabackup启动的mysql临时实例buffer pool默认为100M，可以通过参数–use-memory适当增加内存，加快恢复的速度。官方文档建议将内存设置为1-2G。

xtrabackup --prepare --use-memory=2G --target-dir . > prepare.log 2>&1

将数据文件复制到数据目录

xtrabackup prepare完成后的数据库，可以用来直接启动。启动实例之前，要将文件复制（或移动）到目标实例的数据目录中。

这里我们将实例恢复到/data/full_restore路径下：

mkdir -p /data/full_restore/{data,binlog,relaylog,log,run,tmp}

配置文件如下：

## /data/full_restore/my.cnf

[mysqld]

datadir=/data/full_restore/data
log_bin=/data/full_restore/binlog/binlog

innodb_data_file_path=ibdata1:128M:autoextend

#innodb_data_home_dir=/data/mysql01/data
#innodb_log_group_home_dir=/data/mysql01/data
......

复制文件时，有几点需要注意。

数据库目录复制到目标实例datadir。
如果设置了innodb_data_home_dir，则需要将ibdata文件复制到对应目录。默认情况下innodb_data_home_dir和datadir一样。
如果log_bin目录和datadir不一样，需要将binlog和binlog.index文件复制到log_bin指定的目录。binlog.index中记录的binlog路径也要做相应的调整。
innodb_data_file_path参数需要和备份实例的设置保持一致。

使用下面这些命令，将数据文件、binlog文件放到对应的目录下。

## 复制文件
cd /data/backup/full
cp -r * /data/full_restore/data
cp binlog.* /data/full_restore/binlog/

## 修改binlog.index
# cat /data/full_restore/binlog/binlog.index
/data/mysql8.0/binlog/binlog.000020

# sed -i -e 's/mysql8.0/full_restore/' /data/full_restore/binlog/binlog.index

启动实例

启动实例之前，需要先修改恢复出来的文件owner。

chown -R mysql:mysql /data/full_restore/

然后再启动实例。

# mysqld_safe --defaults-file=/data/full_restore/my.cnf &
[1] 13010
# 2023-06-26T03:19:12.376984Z mysqld_safe error:
 log-error set to '/data/full_restore/log/alert.log',
 however file don't exists. Create writable for user 'mysql'.

如果mysqld_safe脚本启动时报日志文件不存在，先创建文件再启动。

touch /data/full_restore/log/alert.log
chown mysql:mysql /data/full_restore/log/alert.log

# mysqld_safe --defaults-file=/data/full_restore/my.cnf &
[1] 13404

2023-06-26T03:21:35.299596Z mysqld_safe Logging to '/data/full_restore/log/alert.log'.
2023-06-26T03:21:35.340097Z mysqld_safe Starting mysqld daemon with databases from /data/full_restore/data

查看mysql的错误日志，检查实例是否启动成功。

[root@172-16-121-234 full]# tail  /data/full_restore/log/alert.log
2023-06-26T03:21:38.109286Z 0 [System] [MY-010229] [Server] Starting XA crash recovery...
2023-06-26T03:21:38.152446Z 0 [System] [MY-010232] [Server] XA crash recovery finished.
2023-06-26T03:21:38.414645Z 0 [Warning] [MY-010068] [Server] CA certificate ca.pem is self signed.
2023-06-26T03:21:38.414702Z 0 [System] [MY-013602] [Server] Channel mysql_main configured to support TLS. Encrypted connections are now supported for this channel.
2023-06-26T03:21:38.491284Z 0 [ERROR] [MY-010544] [Repl] Failed to open the relay log '/data/mysql8.0/relaylog/relaylog.000006' (relay_log_pos 407).
2023-06-26T03:21:38.491320Z 0 [ERROR] [MY-011059] [Repl] Could not find target log file mentioned in relay log info in the index file '/data/full_restore/relaylog/relaylog.index' during relay log initialization.
2023-06-26T03:21:38.495637Z 0 [ERROR] [MY-010426] [Repl] Slave: Failed to initialize the master info structure for channel ''; its record may still be present in 'mysql.slave_master_info' table, consider deleting it.
2023-06-26T03:21:38.495677Z 0 [ERROR] [MY-010529] [Repl] Failed to create or recover replication info repositories.
2023-06-26T03:21:38.495730Z 0 [Warning] [MY-010530] [Repl] Detected misconfiguration: replication channel '' was configured with AUTO_POSITION = 1, but the server was started with --gtid-mode=off. Either reconfigure replication using CHANGE MASTER TO MASTER_AUTO_POSITION = 0 FOR CHANNEL '', or change GTID_MODE to some value other than OFF, before starting the slave receiver thread.
2023-06-26T03:21:38.499008Z 0 [System] [MY-010931] [Server] /opt/mysql/bin/mysqld: ready for connections. Version: '8.0.32'  socket: '/data/full_restore/run/mysql.sock'  port: 6380  MySQL Community Server - GPL.

从日志中可以看到，实例已经启动，但是有一些复制相关的报错。这是由于mysql复制信息存储在表中（relay_log_info_repository=TABLE），恢复时将复制信息也恢复出来了。执行reset slave all清理掉就可以了。

开启复制

如果需要将恢复出来的实例作为备库，加入到原有的复制架构中，可以分为两种情况。

如上图所示，备份在实例备1上进行。可以将新恢复出来的实例作为备1的备库，也可以将新恢复出来的实例作为主库的备库。

新备库作为备1的备库时，需要根据xtrabackup_binlog中记录的位点开启复制。

# cat xtrabackup_binlog_info
binlog.000020   610 58224b02-09b7-11ee-90bd-fab81f64ee00:1-13191,7caa9a48-b325-11ed-8541-fab81f64ee00:1-27

新备库作为主的备库时，需要根据xtrabackup_slave_info中记录的位点开启复制。

# cat xtrabackup_slave_info
SET GLOBAL gtid_purged='58224b02-09b7-11ee-90bd-fab81f64ee00:1-13191,7caa9a48-b325-11ed-8541-fab81f64ee00:1-27';
CHANGE MASTER TO MASTER_AUTO_POSITION=1;

当然，如果开启了GTID和auto position，这两种情况区别不大，因为gtid_executed是一样的。

先执行reset slave all，清空slave信息。

mysql -uroot -h127.0.0.1 -P6380 -pabc123

mysql> stop slave;
Query OK, 0 rows affected, 2 warnings (0.02 sec)

mysql> reset slave all;
Query OK, 0 rows affected, 1 warning (0.00 sec)

设置GTID_PURGED。

mysql> SET GLOBAL gtid_purged='58224b02-09b7-11ee-90bd-fab81f64ee00:1-13191,7caa9a48-b325-11ed-8541-fab81f64ee00:1-27';
Query OK, 0 rows affected (0.03 sec)

开启复制。

mysql> change master to master_host='172.16.121.234',master_port=3380,master_user='rep', master_password='rep123', master_auto_position=1, get_master_public_key=1;
Query OK, 0 rows affected, 7 warnings (0.07 sec)

mysql> start slave;
Query OK, 0 rows affected, 1 warning (0.03 sec)

mysql> show slave status\G

使用8.0版本时，默认使用caching_sha2_password插件认证账号，change master时加上get_master_public_key=1，不然可能会遇到下面这个报错。

error connecting to master 'rep@172.16.121.234:3380' - retry-time: 60 retries: 1 message: Authentication plugin 'caching_sha2_password' reported error: Authentication requires secure connection.

恢复增量备份

恢复增量备份时，需要先对基础全量备份进行恢复，然后再依次按增量备份的时间进行恢复。

这个例子中，相关备份文件的目录结构如下：

/data/backup
├── full
│   ├── backup_full
│   ├── backup_full.log
│   ├── xtrabackup_checkpoints
│   └── xtrabackup_info
├── inc1
│   ├── backup_inc1.gz
│   ├── backup_inc1.log
│   ├── xtrabackup_checkpoints
│   └── xtrabackup_info
├── inc2
│   ├── backup_inc2.gz
│   ├── backup_inc2.log
│   ├── xtrabackup_checkpoints
│   └── xtrabackup_info

恢复全量备份

cd /data/backup/full

xbstream -x -v < backup_full

xtrabackup --prepare --apply-log-only --target-dir=. > prepare_full.log 2>&1

恢复全量备份时，需要加上apply-log-only参数。如果不加上apply-log-only参数，执行prepare的最后阶段，会回滚未提交的事务，但是这些事务可能在下一次增量备份时已经提交了。

查看日志，确认这一步骤执行成功（最后一行日志显示“completed OK!”）。

# tail prepare_full.log
2023-06-26T13:50:28.924817+08:00 0 [Note] [MY-012980] [InnoDB] Shutdown completed; log sequence number 30394297
2023-06-26T13:50:28.927081+08:00 0 [Note] [MY-011825] [Xtrabackup] completed OK!

这一步执行完成后，xtrabackup_checkpoints内容如下，backup_type为log-applied。

# cat xtrabackup_checkpoints
backup_type = log-applied
from_lsn = 0
to_lsn = 27517178
last_lsn = 30394287
flushed_lsn = 30328603
redo_memory = 0
redo_frames = 0

恢复第一个增量备份

cd /data/backup/inc1

gunzip backup_inc1.gz

## 需要先删除这两个文件，否则xbstream提取文件时有冲突
rm xtrabackup_checkpoints xtrabackup_info

## 提取文件
xbstream -x -v < backup_inc1

## 恢复增量备份时，切换到全量备份的目录执行
cd /data/backup/full
xtrabackup --prepare --apply-log-only --incremental-dir=/data/backup/inc1 --target-dir=. > prepare_inc1.log 2>&1

恢复增量备份时，加上apply-log-only参数，参数–incremental-dir设置为增量备份文件所在的目录。

检查执行日志，确认增量备份恢复执行成功（日志最后一行显示“completed OK!”）：

# tail prepare_inc1.log
......
2023-06-26T14:04:14.658596+08:00 0 [Note] [MY-011825] [Xtrabackup] Done: Copying /data/backup/inc1/binlog.000021 to ./binlog.000021
2023-06-26T14:04:14.663291+08:00 0 [Note] [MY-011825] [Xtrabackup] Copying /data/backup/inc1/binlog.index to ./binlog.index
2023-06-26T14:04:14.663414+08:00 0 [Note] [MY-011825] [Xtrabackup] Done: Copying /data/backup/inc1/binlog.index to ./binlog.index
2023-06-26T14:04:14.667887+08:00 0 [Note] [MY-011825] [Xtrabackup] completed OK!

执行完这一步后，xtrabackup_checkpoints内容如下：

# cat xtrabackup_checkpoints
backup_type = log-applied
from_lsn = 0
to_lsn = 34410536
last_lsn = 42425151
flushed_lsn = 42341369
redo_memory = 0
redo_frames = 0

恢复第二个增量备份

cd /data/backup/inc2

gunzip backup_inc2.gz

## 需要先删除这两个文件，否则xbstream提取文件时有冲突
rm xtrabackup_checkpoints xtrabackup_info

## 提取文件
xbstream -x -v < backup_inc2

## 恢复增量备份时，切换到全量备份的目录执行
cd /data/backup/full
xtrabackup --prepare --incremental-dir=/data/backup/inc2 --target-dir=. > prepare_inc2.log 2>&1

恢复最后一个增量备份时，不需要再加上–apply-log-only。

查看日志文件，检查恢复是否成功。

# tail prepare_inc2.log
......
2023-06-26T14:11:46.742649+08:00 0 [Note] [MY-011825] [Xtrabackup] Copying /data/backup/inc2/binlog.000022 to ./binlog.000022
2023-06-26T14:11:46.742714+08:00 0 [Note] [MY-011825] [Xtrabackup] Done: Copying /data/backup/inc2/binlog.000022 to ./binlog.000022
2023-06-26T14:11:46.748296+08:00 0 [Note] [MY-011825] [Xtrabackup] Copying /data/backup/inc2/binlog.index to ./binlog.index
2023-06-26T14:11:46.748363+08:00 0 [Note] [MY-011825] [Xtrabackup] Done: Copying /data/backup/inc2/binlog.index to ./binlog.index
2023-06-26T14:11:46.753459+08:00 0 [Note] [MY-011825] [Xtrabackup] completed OK!

这一步执行完成后，xtrabackup_checkpoints文件内容如下：

# cat xtrabackup_checkpoints
backup_type = full-prepared
from_lsn = 0
to_lsn = 42439917
last_lsn = 52717010
flushed_lsn = 52617342
redo_memory = 0
redo_frames = 0

backup_type为full-prepared，可以使用恢复出来的文件启动数据库。

到这一步之后，操作和恢复全量备份基本一样。

复制文件，启动数据库

将数据文件、Binlog文件复制到相应的目录。

## 复制文件
cd /data/backup/full
cp -r * /data/full_restore/data
cp binlog.* /data/full_restore/binlog/

sed -i -e 's/mysql8.0/full_restore/' /data/full_restore/binlog/binlog.index

chown  -R mysql:mysql /data/full_restore

启动实例。

# mysqld_safe --defaults-file=/data/full_restore/my.cnf &
[1] 23586

2023-06-26T06:32:18.756919Z mysqld_safe Logging to '/data/full_restore/log/alert.log'.
2023-06-26T06:32:18.799475Z mysqld_safe Starting mysqld daemon with databases from /data/full_restore/data

查看启动日志，检查实例是否启动成功。

[root@172-16-121-234 full]# tail -10 /data/full_restore/log/alert.log
......
2023-06-26T06:32:21.793703Z 0 [ERROR] [MY-010544] [Repl] Failed to open the relay log '/data/mysql8.0/relaylog/relaylog.000006' (relay_log_pos 407).
2023-06-26T06:32:21.793742Z 0 [ERROR] [MY-011059] [Repl] Could not find target log file mentioned in relay log info in the index file '/data/full_restore/relaylog/relaylog.index' during relay log initialization.
2023-06-26T06:32:21.797553Z 0 [ERROR] [MY-010426] [Repl] Slave: Failed to initialize the master info structure for channel ''; its record may still be present in 'mysql.slave_master_info' table, consider deleting it.
2023-06-26T06:32:21.797596Z 0 [ERROR] [MY-010529] [Repl] Failed to create or recover replication info repositories.
2023-06-26T06:32:21.797633Z 0 [Warning] [MY-010530] [Repl] Detected misconfiguration: replication channel '' was configured with AUTO_POSITION = 1, but the server was started with --gtid-mode=off. Either reconfigure replication using CHANGE MASTER TO MASTER_AUTO_POSITION = 0 FOR CHANNEL '', or change GTID_MODE to some value other than OFF, before starting the slave receiver thread.
2023-06-26T06:32:21.800913Z 0 [System] [MY-010931] [Server] /opt/mysql/bin/mysqld: ready for connections. Version: '8.0.32'  socket: '/data/full_restore/run/mysql.sock'  port: 6380  MySQL Community Server - GPL.

Xtrabackup工作原理

Xtrabckup通过直接读取数据库物理文件的方式来实现备份。我们将这种备份方式称为物理备份。xtrabackup备份时，数据库可以正常访问，进行读写操作，我们称之为热备份或在线备份。由于备份过程中数据库文件可能会不断地发生变化，不同时刻读取到的数据块可能会存在不一致的情况。xtrabackup会将备份期间生成redo日志备份到单独的文件，基于innodb redo机制，可以将所有数据块的状态恢复到一个一致的状态。

如上图所示，备份开始时，数据库处于状态Vi，备份过程中，数据库的状态不断变化，备份完成时，数据库的状态为Vn。

Xtrabackup备份开始时，启动一个Redo复制线程，然后再启动一些线程，Copy InnoDB数据文件。InnoDB数据文件Copy完成后，获取全局锁（FLUSH TABLES WITH READ LOCK），复制其他文件，如MyISAM表、系统数据库中的一些文件。最后获取Binlog位点，结束备份。

虽然Xtrabackup使用了热备份，但是备份的一些阶段中，也可能会获取一些锁。

存在以下情况会锁表。

备份选项加上了slave-info，但是备库没有开启auto_position，而且备库不是percona server。
存在myisam引擎或rocksdb引擎的表，并且没有加lock-ddl-per-table选项(have_unsafe_ddl_tables)。
如果实例支持backup lock（如percona server），会使用lock tables for backup代替flush tables with read lock。

如果备份的数据库上有长时间运行的SQL或未提交的事务，无法获取到全局锁（flush tables with read lock)，这种情况下，如果执行了flush tables with read lock命令，会导致整个实例无法写入，需要等长时间运行的SQL结束后才能恢复正常。为了避免出现这种情况，xtrabackup提供了几个选项，你可以根据需要进行选择。

–ftwrl-wait-timeout：等待SQL执行完成，或放弃备份。
–kill-long-queries-timeout：kill长时间运行的SQL。

总结

备份对于数据库非常重要。这一讲我们介绍了xtrabackup的一些使用场景，包括全量备份、增量备份，以及数据库的恢复。比备份工具更重要的，是根据业务的数据恢复需求，设计一个合理的备份策略，包括备份的周期、备份的方式（全量备份还是增量备份）、备份文件的保存策略。

你还要定期进行数据库恢复演练，验证整个备份机制的有效性。大部分时候，我们只是定时备份数据库，甚至都不一定检查备份是否真正成功了。如果在发生紧急故障，需要恢复数据库的时候，才发现备份其实没成功，就一切都晚了。

现实中还存在一个风险，一般为了减轻对主库的影响，可能会选择在备库上备份，这时一定要注意备库是否健康。如果备库延迟比较长，或者备库已经中断了很长时间，或者备库和主库数据不一致，那么在备库上得到的备份，其实是无效的。

思考题

如果你管理了大量的数据库实例，为了提高运维效率，需要设计一个备份调度管理系统。你会怎么来设计这个系统呢？

期待你的思考，欢迎在留言区中与我交流。如果今天的课程让你有所收获，也欢迎转发给有需要的朋友。我们下节课再见。