目錄
- 1.Xtrabackup介紹
- 2.Xtrabackup備份涉及的資料庫名詞
- 2.1.MySQL資料檔案擴展名知識說明
- 2.2.事務型引擎的ACID特性
- 2.3.InnoDB引擎內部知識概念
- 2.4.InnoDB引擎內部知識及說明
- 2.5.InnoDB備份相關名詞
- 3.Xtrabackup備份的作業原理
- 3.1.Xtrabackup恢復的作業原理
- 3.2.Xtrabackup執行全備份的原理
- 3.3.Xtrabackup執行全備份恢復的程序
- 3.4.Xtrabackup執行增量備份的程序
- 3.5.Xtrabackup執行增量恢復的程序
1.Xtrabackup介紹
Xtrabackup是Percona公司專門針對MySQL資料庫開發的一款開源免費的物理備份（熱備）工具，可以對InnoDB和XtraDB等事務引擎的資料庫實作非阻塞（即不鎖表）方式的備份，也可以針對MyISAM等非事務引擎實作鎖表方式備份，
Xtrabackup的主要特點：
1、直接復制物理檔案，備份和恢復資料的速度非常快，安全可靠，
2、在備份期間執行的事務不會間斷，備份InnoDB資料不會影響業務，
3、備份期間不會增加太多資料庫的性能壓力，
4、支持對備份的資料進行自動校驗，
5、支持全量、增量、壓縮備份及流備份，
6、支持在線遷移表以及快速創建新的從庫，
7、支持幾乎所有版本的MySQL和MariaDB，
2.Xtrabackup備份涉及的資料庫名詞
2.1.MySQL資料檔案擴展名知識說明
Xtrabackup備份中涉及的一些資料庫專業資訊知識：
| 檔案擴展名 | 檔案作用說明 |
|---|---|
| .idb檔案 | 以獨立表空間存盤的InnoDB引擎型別的資料檔案擴展名 |
| .ibdata檔案 | 以共享表空間存盤的InnoDB引擎型別的資料檔案擴展名 |
| .frm檔案 | 存放與表相關的元資料（meta）資訊以及表結構的定義資訊 |
| .MYD檔案 | 存放MyISAM引擎表的資料檔案擴展名 |
| .MYI檔案 | 存放MyISAM引擎表的索引資訊檔案擴展名 |
2.2.事務型引擎的ACID特性
在MySQL中，InnoDB和MariaDB中的XtraDB都是事務型引擎，事務型引擎的共同特征是具備事務的4個特性，這4個特性分別是：原子性（atomicity）、一致性（consistency）、隔離性（isolation）、持久性（durability），又稱為ACID特性，
ACID特性說明：
| ACID特性 | 說明 |
|---|---|
| 原子性 | 事務的所有SQL陳述句操作，要么全部成功，要么全部失敗 |
| 一致性 | 事務開始之前和結束之后，資料庫應保證資料的完整性不被破壞 |
| 隔離性 | 當多個事務并發訪問同一個資料源時，資料庫能夠保持每個訪問的事務之間是隔離的，互不影響的 |
| 持久性 | 事務處理完成之后，事務所做的更改都會是持久化存盤，不會丟失資料 |
2.3.InnoDB引擎內部知識概念
InnoDB基礎概念知識：
| 概念名稱 | 說明 |
|---|---|
| 表空間（tablespaces） | 表空間是一個邏輯的概念，表空間里存放的是表的資料和索引，這些表的資料和索引又有不同的存盤方式，表空間最終體現的是磁盤上資料庫的各種物理資料檔案 |
| 獨立表空間（independent tablespaces） | 在開啟InnoDB的innodb_file_per_table=On這個引數之后，對于每一個新建的InnoDB表，資料庫目錄下都會多出來一個對應的存放該表資料的.ibd檔案 |
| 共享表空間（shared tablespaces） | 5.6版本以前，MySQL的默認配置就是共享表空間模式，即所有表的資料都會在一個或幾個大資料檔案中存放 |
| 頁（page） | MySQL的每個表空間都是由若干個頁組成的，且每個實體里的每個表空間內都有相同的頁大小，默認值是16KB，可以通過innodb_page_size調整頁大小，每個頁中都包含了表的資料，組成表空間資料的最小單位是頁 |
| 區段（extent） | 在表空間中，系統會把每若干個頁進行分組管理，這個組就叫作區段，默認一個區段的大小是64頁 |
| 段（segments） | 段是由多個不同的區段組成的更大的分組，當一個段增加的時候，InnoDB第一次分配32個頁給這個段，此后，InnoDB開始分配整個區段給這個段，InnoDB可以一次性添加4個區段給一個大的段，從而確保資料存盤時能有一個良好的順序性 |
2.4.InnoDB引擎內部知識及說明
InnoDB的表空間分為共享表空間和獨立表空間（推薦）兩種，表空間里存放資料的最小單位是頁，每個頁的默認值為16KB；多個連續的頁（默認是64個）組成一個區段；而多個區段和頁構成一個段，初始時，InnoDB首先會為每個段分配32個頁，之后根據實際需要再將區段分配給段，InnoDB可以一次性添加4個區給一個大的段，從而確保資料存盤時能有一個良好的順序性，
2.5.InnoDB備份相關名詞
InnoDB日志及Xtrabackup備份原理所涉及的詞匯知識：
| 相關名詞 | 說明 |
|---|---|
| redo日志 | redo日志，也稱為事務日志，是InnoDB引擎的重要組成部分，作用是記錄InnoDB引擎中每一個資料發生的變化資訊，主要用于保證InnoDB資料的完整性，以及丟失資料后的恢復，同時還可以有效提升資料庫的IO等性能，redo日志對應的配置引數為innodb_log_file_size和innodb_log_files_in_group |
| undo日志 | undo日志是記錄事務的逆向邏輯操作或者逆向物理操作對應的資料變化的內容，undo日志默認存放在共享表空間中（ibdata*檔案），與redo日志功能不同的是undo日志主要用于回滾資料庫崩潰前未完整提交的事務資料，確保資料恢復前后是一致的 |
| LSN | LSN（log sequence number）是指日志序列號，是一個64位的整型數字，LSN的作用是記錄redo日志時，使用LSN唯一標識一條變化的資料 |
| checkpoint | 用來標識資料庫崩潰后，應恢復的redo日志的起始點 |
3.Xtrabackup備份的作業原理
3.1.Xtrabackup恢復的作業原理
Percona Xtrabackup軟體是基于InnoDB等事務引擎自帶的redo日志和undo日志功能來保持備份和恢復前后資料一致性的，從而確保資料庫的資料安全可靠，在InnoDB引擎中存在一個redo日志（事務日志）功能，redo日志檔案會存盤每一個InnoDB表中的資料修改記錄，當InnoDB資料庫啟動時，會檢查資料檔案和redo日志檔案，將已經提交到事務日志（redo日志檔案）中的資訊應用（提交）到資料檔案并保存，然后根據undo日志資訊將修改過但沒有提交的資料記錄進行回滾（不提交到資料檔案），
3.2.Xtrabackup執行全備份的原理
當執行Xtrabackup程式開始備份時，Xtrabackup首先會記錄當前redo日志的位置（即對應的LSN號），同時還會在后臺啟動一個行程持續監視redo日志檔案的變化，并將變化的資訊都記錄到Xtrabackup_logfile中，之后就會針對所有的InnoDB資料檔案進行備份（復制），待InnoDB資料檔案備份完成之后，再執行“flush tables with read lock”命令對整個資料庫鎖表，然后備份（復制）MyISAM等非事務引擎的資料檔案，待資料檔案全部（包括InnoDB、MyISAM資料檔案和redo日志資料記錄）都備份完畢之后，獲取binlog二進制日志位置點資訊，最后執行unlock tables解鎖命令，恢復整個資料庫的可讀寫狀態，
3.3.Xtrabackup執行全備份恢復的程序
當執行Xtrabackup工具恢復資料時，要經過準備恢復（prepare）和實際恢復（restore）兩個步驟，在準備恢復程序結束后，InnoDB表的資料（即備份的物理檔案）就恢復到了復制InnoDB檔案結束時的時間點，這個時間點也是全庫鎖表復制MyISAM引擎資料時的起點，所以最侄訓復的資料和資料庫的資料是一致的，全備的資料有兩部分，一部分是全備的物理檔案，一部分是Xtrabackup log日志檔案，
3.4.Xtrabackup執行增量備份的程序
Innobackupex增量備份的（僅對InnoDB引擎有效）核心就是復制全備之后的InnoDB中變更的“頁”資料，復制時會以全備中xtrabackup_checkpoints檔案對應的LSN號為依據，將大于給定的LSN號的頁資料（就是增量資料）進行備份，因為要比對全備的LSN號，所以第一次增量備份是基于全備的，以后實施的每一次增量備份都要基于上一次的增量備份，最終實作備份的資料是連續的、無缺失的，針對MyISAM引擎的備份依然是鎖表備份，
增量備份的程序：
首先在全備的xtrabackup_checkpoints logfile中找到并記錄最后一個checkpoint（last checkpoint LSN），然后從該LSN的位置開始復制InnoDB的redo日志到Xtrabackup_logfile，然后開始復制全部的資料檔案.ibd，待全部資料復制結束后，就停止復制logfile，增量備份的程序與全備基本類似，區別就是第二步，僅復制InnoDB中變化的頁資料，而非所有物理檔案，
3.5.Xtrabackup執行增量恢復的程序
增量資料的恢復程序與全量備份的恢復程序類似，所不同的是增量恢復是以全備份資料為基礎的，增量恢復的資料主要涉及全備的資料、增量的資料、Xtrabackup_log日志檔案，恢復程序是先將增量備份中變化的頁資料應用到全備資料中，然后，讀取Xtrabackup_log應用redo資料到全備資料中，同時回滾未提交的事務，
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標籤：MySQL
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