innobackupx备份原理

1、工具内容
该软件安装完成会有四个工具，如下所示：
usr
├── bin
│ ├── innobackupex
│ ├── xbcrypt
│ ├── xbstream
│ └── xtrabackup
其中最主要的为innobackupx以及xtrabackup，前者为一个perl脚本，后者为c编译程序。xtrabackup是用来备份innodb表的，不能备份非innodb表，和mysqlserver没有交互。而innobackupx是用来备份myisam表，同时会调用xtrabackup进行备份innodb表，同时会和mysqlserver进行交互，获取位点、加读锁等信息。xbcrypt是用来备份文件加密解密用，xbstream类似于tar命令，是percona自己时限内的一种并发写的流文件格式。两者在备份和解压时都会用到。

2、原理

xtrabackup和innobackupx之间的交互协调是通过文件的创建和删除来实现的，主要文件如下：

(1)xtrabackup_suspended_1
(2)xtrabackup_suspended_2
(3)xtrabackup_log_copied

协调工作过程如下：

(1)innobackupx在启动xtrabackup进程之后，会一直等待xtrabackup备份完成innodb文件，方式就是等待xtrabackup_suspended_2文件创建出来；
(2)xtrabackup在备份完成innodb文件之后，就在指定的文件目录下创建该xtrabackup_suspended_2文件，然后等待innobackupx把文件删除；
(3)innobackupx在检测到文件xtrabackup_suspended_2已经被创建出来，就继续向下走去备份非innodb文件；
(4)innobackupx在备份完成非innodb表之后，会删除xtrabackup_suspended_2文件，通知xtrabackup继续向下，同时等待xtrabackup_log_copied文件被创建；
(5)xtrabackup在检测到xtrabackup_suspended_2文件被删除之后，就继续向下走。

 

3、备份过程解析

 

4、备份过程解析

1、innobackupex 在启动后，会先 fork 一个进程，启动 xtrabackup进程，然后就等待 xtrabackup 备份完 ibd 数据文件；

2、xtrabackup 在备份 InnoDB 相关数据时，是有2种线程的，1种是 redo 拷贝线程，负责拷贝 redo 文件；1种是 ibd 拷贝线程，负责拷贝 ibd 文件；redo 拷贝线程只有一个，在 ibd 拷贝线程之前启动，在 ibd 线程结束后结束。xtrabackup 进程开始执行后，先启动 redo 拷贝线程，从最新的 checkpoint 点开始顺序拷贝 redo 日志；然后再启动 ibd 数据拷贝线程，在 xtrabackup 拷贝 ibd 过程中，innobackupex 进程一直处于等待状态（等待文件被创建）。

3、xtrabackup 拷贝完成idb后，通知 innobackupex（通过创建文件），同时自己进入等待（redo 线程仍然继续拷贝）；

4、innobackupex 收到 xtrabackup 通知后，执行FLUSH TABLES WITH READ LOCK (FTWRL)，取得一致性位点，然后开始备份非 InnoDB 文件（包括 frm、MYD、MYI、CSV、opt、par等）。拷贝非 InnoDB 文件过程中，因为数据库处于全局只读状态，如果在业务的主库备份的话，要特别小心，非 InnoDB 表（主要是MyISAM）比较多的话整库只读时间就会比较长，这个影响一定要评估到。

5、当 innobackupex 拷贝完所有非 InnoDB 表文件后，通知 xtrabackup（通过删文件） ，同时自己进入等待（等待另一个文件被创建）；

6、xtrabackup 收到 innobackupex 备份完非 InnoDB 通知后，就停止 redo 拷贝线程，然后通知 innobackupex redo log 拷贝完成（通过创建文件）；

7、innobackupex 收到 redo 备份完成通知后，就开始解锁，执行 UNLOCK TABLES；

8、最后 innobackupex 和 xtrabackup 进程各自完成收尾工作，如资源的释放、写备份元数据信息等，innobackupex 等待 xtrabackup 子进程结束后退出。

在上面描述的文件拷贝，都是备份进程直接通过操作系统读取数据文件的，只在执行 SQL 命令时和数据库有交互，基本不影响数据库的运行，在备份非 InnoDB 时会有一段时间只读（如果没有MyISAM表的话，只读时间在几秒左右），在备份 InnoDB 数据文件时，对数据库完全没有影响，是真正的热备。

在上面描述的文件拷贝，都是备份进程直接通过操作系统读取数据文件的，只在执行 SQL 命令时和数据库有交互，基本不影响数据库的运行，在备份非 InnoDB 时会有一段时间只读（如果没有MyISAM表的话，只读时间在几秒左右），在备份 InnoDB 数据文件时，对数据库完全没有影响，是真正的热备。

5、保证数据一致性

InnoDB 和非 InnoDB 文件的备份都是通过拷贝文件来做的，但是实现的方式不同，前者是以page为粒度做的(xtrabackup)，后者是 cp 或者 tar 命令(innobackupex)，xtrabackup 在读取每个page时会校验 checksum 值，保证数据块是一致的，
而 innobackupex 在 cp MyISAM 文件时已经做了flush（FTWRL），磁盘上的文件也是完整的，所以最终备份集里的数据文件都是写入完整的。

6、增量备份解析

PXB 是支持增量备份的，但是只能对 InnoDB 做增量，InnoDB 每个 page 有个 LSN 号，LSN 是全局递增的，page被更改时会记录当前的 LSN 号，page中的 LSN 越大，说明当前page越新（最近被更新）。
每次备份会记录当前备份到的LSN（xtrabackup_checkpoints 文件中），增量备份就是只拷贝LSN大于上次备份的page，比上次备份小的跳过，每个 ibd 文件最终备份出来的是增量 delta 文件。

MyISAM 是没有增量的机制的，每次增量备份都是全部拷贝的。

增量备份过程和全量备份一样，只是在ibd 文件拷贝上有不同。

7、恢复过程解析

如果看恢复备份集的日志，会发现和 mysqld 启动时非常相似，其实备份集的恢复就是类似 mysqld crash后，做一次 crash recover。


恢复的目的是把备份集中的数据恢复到一个一致性位点，所谓一致就是指原数据库某一时间点各引擎数据的状态，比如 MyISAM 中的数据对应的是 15:00 时间点的，InnoDB 中的数据对应的是 15:20 的，这种状态的数据就是不一致的。
PXB 备份集对应的一致点，就是备份时FTWRL的时间点，恢复出来的数据，就对应原数据库FTWRL时的状态。


因为备份时 FTWRL 后，数据库是处于只读的，非 InnoDB 数据是在持有全局读锁情况下拷贝的，所以非 InnoDB 数据本身就对应 FTWRL 时间点；InnoDB 的 ibd 文件拷贝是在 FTWRL 前做的，拷贝出来的不同 ibd 文件最后更新时间点是不一样的，
这种状态的 ibd 文件是不能直接用的，但是 redo log 是从备份开始一直持续拷贝的，最后的 redo 日志点是在持有 FTWRL 后取得的，所以最终通过 redo 应用后的 ibd 数据时间点也是和 FTWRL 一致的。


所以恢复过程只涉及 InnoDB 文件的恢复，非 InnoDB 数据是不动的。备份恢复完成后，就可以把数据文件拷贝到对应的目录，然后通过mysqld来启动了。