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使用 BR 备份 TiDB 集群到 GCS

本文介绍如何将运行在 Kubernetes 环境中的 TiDB 集群数据备份到 Google Cloud Storage (GCS) 的存储上。其中包括以下两种备份方式：

  • 快照备份。使用快照备份，你可以通过全量恢复将 TiDB 集群恢复到快照备份的时刻点。
  • 日志备份。使用快照备份与日志备份，你可以通过快照备份与日志备份产生的备份数据将 TiDB 集群恢复到历史任意时刻点，即 Point-in-Time Recovery (PITR)。

本文使用的备份方式基于 TiDB Operator 的 Custom Resource Definition (CRD) 实现，底层使用 BR 获取集群数据，然后再将数据上传到远端 GCS。BR 全称为 Backup & Restore，是 TiDB 分布式备份恢复的命令行工具，用于对 TiDB 集群进行数据备份和恢复。

使用场景

如果你对数据备份有以下要求，可考虑使用 BR 的快照备份方式将 TiDB 集群数据以 Ad-hoc 备份或定时快照备份的方式备份至 GCS 上：

  • 需要备份的数据量较大（大于 1 TB），而且要求备份速度较快
  • 需要直接备份数据的 SST 文件（键值对）

如果你对数据备份有以下要求，可考虑使用 BR 的日志备份方式将 TiDB 集群数据以 Ad-hoc 备份的方式备份至 GCS 上（同时也需要配合快照备份的数据，来更高效地恢复数据）：

  • 需要在新集群上恢复备份集群的历史任意时刻点快照（PITR）
  • 数据的 RPO 在分钟级别

如有其他备份需求，请参考备份与恢复简介选择合适的备份方式。

Ad-hoc 备份

Ad-hoc 备份支持快照备份，也支持启动和停止日志备份任务，以及清理日志备份数据等操作。

要进行 Ad-hoc 备份，你需要创建一个自定义的 Backup custom resource (CR) 对象来描述本次备份。创建好 Backup 对象后，TiDB Operator 根据这个对象自动完成具体的备份过程。如果备份过程中出现错误，程序不会自动重试，此时需要手动处理。

本文档假设对部署在 Kubernetes test1 这个 namespace 中的 TiDB 集群 demo1 进行数据备份。下面是具体的操作过程。

前置条件：准备 Ad-hoc 备份环境

  1. 创建一个用于管理备份的 namespace，这里创建了名为 backup-test 的 namespace。

    kubectl create namespace backup-test

  2. 下载文件 backup-rbac.yaml，并执行以下命令在 backup-test 这个 namespace 中创建备份需要的 RBAC 相关资源：

    kubectl apply -f backup-rbac.yaml -n backup-test

  3. 为刚创建的 namespace backup-test 授予远程存储访问权限。

    参考 GCS 账号授权，授权访问 GCS 远程存储。

  4. 如果你使用的 TiDB 版本低于 v4.0.8，你还需要完成以下步骤。如果你使用的 TiDB 为 v4.0.8 及以上版本，请跳过这些步骤。

    1. 确保你拥有备份数据库 mysql.tidb 表的 SELECT 和 UPDATE 权限，用于备份前后调整 GC 时间。

    2. 创建 backup-demo1-tidb-secret secret 用于存放访问 TiDB 集群的 root 账号和密钥。

      kubectl create secret generic backup-demo1-tidb-secret --from-literal=password=<password> --namespace=test1

快照备份

  1. 创建 Backup CR，将数据备份到 GCS：

    kubectl apply -f full-backup-gcs.yaml

    full-backup-gcs.yaml 文件内容如下：

    ---
apiVersion: pingcap.com/v1alpha1
kind: Backup
metadata:
  name: demo1-full-backup-gcs
  namespace: backup-test
spec:
  # backupType: full
  br:
    cluster: demo1
    clusterNamespace: test1
    # logLevel: info
    # statusAddr: ${status-addr}
    # concurrency: 4
    # rateLimit: 0
    # checksum: true
    # sendCredToTikv: true
    # options:
    # - --lastbackupts=420134118382108673
  gcs:
    projectId: ${project_id}
    secretName: gcs-secret
    bucket: my-bucket
    prefix: my-full-backup-folder
    # location: us-east1
    # storageClass: STANDARD_IA
    # objectAcl: private

    在配置 full-backup-gcs.yaml 文件时，请参考以下信息：

    • 自 v1.1.6 版本起，如果需要增量备份，只需要在 spec.br.options 中指定上一次的备份时间戳 --lastbackupts 即可。有关增量备份的限制，可参考使用 BR 进行备份与恢复。
    • .spec.br 中的一些参数是可选的，例如 logLevel、statusAddr 等。完整的 .spec.br 字段的详细解释，请参考 BR 字段介绍。
    • spec.gcs 中的一些参数为可选项，如 location、objectAcl、storageClass。GCS 存储相关配置参考 GCS 存储字段介绍。
    • 如果你使用的 TiDB 为 v4.0.8 及以上版本, BR 会自动调整 tikv_gc_life_time 参数，不需要配置 spec.tikvGCLifeTime 和 spec.from 字段。
    • 更多 Backup CR 字段的详细解释，请参考 Backup CR 字段介绍。

查看快照备份的状态

创建好 Backup CR 后，TiDB Operator 会根据 Backup CR 自动开始备份。你可以通过如下命令查看备份状态：

kubectl get backup -n backup-test -o wide

从上述命令的输出中，你可以找到描述名为 demo1-full-backup-gcs 的 Backup CR 的如下信息，其中 COMMITTS 表示快照备份的时刻点：

NAME                    TYPE   MODE       STATUS     BACKUPPATH                               COMMITTS             ...
demo1-full-backup-gcs   full   snapshot   Complete   gcs://my-bucket/my-full-backup-folder/   436979621972148225   ...

日志备份

你可以使用一个 Backup CR 来描述日志备份任务的启动、停止以及清理日志备份数据等操作。日志备份对远程存储访问授权方式与快照备份一致。本节示例创建了名为 demo1-log-backup-gcs 的 Backup CR，具体操作如下所示。

启动日志备份

  1. 在 backup-test 这个 namespace 中创建一个名为 demo1-log-backup-gcs 的 Backup CR。

    kubectl apply -f log-backup-gcs.yaml

    log-backup-gcs.yaml 文件内容如下：

    ---
apiVersion: pingcap.com/v1alpha1
kind: Backup
metadata:
  name: demo1-log-backup-gcs
  namespace: backup-test
spec:
  backupMode: log
  br:
    cluster: demo1
    clusterNamespace: test1
    sendCredToTikv: true
  gcs:
    projectId: ${project_id}
    secretName: gcs-secret
    bucket: my-bucket
    prefix: my-log-backup-folder

  2. 等待启动操作完成：

    kubectl get jobs -n backup-test

    NAME                                    COMPLETIONS   ...
backup-demo1-log-backup-gcs-log-start   1/1           ...

  3. 查看新增的 Backup CR：

    kubectl get backup -n backup-test

    NAME                        MODE   STATUS   ....
demo1-log-backup-gcs        log    Running  ....

查看日志备份的状态

通过查看 Backup CR 的信息，可查看日志备份的状态。

kubectl describe backup -n backup-test

从上述命令的输出中，你可以找到描述名为 demo1-log-backup-gcs 的 Backup CR 的如下信息，其中 Log Checkpoint Ts 表示日志备份可恢复的最近时间点：

Status:
Backup Path:  gcs://my-bucket/my-log-backup-folder/
Commit Ts:    436568622965194754
Conditions:
    Last Transition Time:  2022-10-10T04:45:20Z
    Status:                True
    Type:                  Scheduled
    Last Transition Time:  2022-10-10T04:45:31Z
    Status:                True
    Type:                  Prepare
    Last Transition Time:  2022-10-10T04:45:31Z
    Status:                True
    Type:                  Running
Log Checkpoint Ts:       436569119308644661

停止日志备份

由于你在开启日志备份的时候已经创建了名为 demo1-log-backup-gcs 的 Backup CR，因此可以直接更新该 Backup CR 的配置，来激活停止日志备份的操作。操作激活优先级从高到低分别是停止日志备份任务、删除日志备份数据和开启日志备份任务。

kubectl edit backup demo1-log-backup-gcs -n backup-test

在最后新增一行字段 spec.logStop: true，保存并退出。更新后的内容如下：

---
apiVersion: pingcap.com/v1alpha1
kind: Backup
metadata:
  name: demo1-log-backup-gcs
  namespace: backup-test
spec:
  backupMode: log
  br:
    cluster: demo1
    clusterNamespace: test1
    sendCredToTikv: true
  gcs:
    projectId: ${project_id}
    secretName: gcs-secret
    bucket: my-bucket
    prefix: my-log-backup-folder
  logStop: true

可以看到名为 demo1-log-backup-gcs 的 Backup CR 的 STATUS 从 Running 变成了 Stopped：

kubectl get backup -n backup-test

NAME                       MODE     STATUS    ....
demo1-log-backup-gcs       log      Stopped   ....

清理日志备份数据

  1. 由于你在开启日志备份的时候已经创建了名为 demo1-log-backup-gcs 的 Backup CR，因此可以直接更新该 Backup CR 的配置，来激活清理日志备份数据的操作。操作激活优先级从高到低分别是停止日志备份任务、删除日志备份数据和开启日志备份任务。执行如下操作来清理 2022-10-10T15:21:00+08:00 之前的所有日志备份数据。

    kubectl edit backup demo1-log-backup-gcs -n backup-test

    在最后新增一行字段 spec.logTruncateUntil: "2022-10-10T15:21:00+08:00"，保存并退出。更新后的内容如下：

    ---
apiVersion: pingcap.com/v1alpha1
kind: Backup
metadata:
  name: demo1-backup-gcs
  namespace: backup-test
spec:
  backupMode: log
  br:
    cluster: demo1
    clusterNamespace: test1
    sendCredToTikv: true
  gcs:
    projectId: ${project_id}
    secretName: gcs-secret
    bucket: my-bucket
    prefix: my-log-backup-folder
  logTruncateUntil: "2022-10-10T15:21:00+08:00"

  2. 等待清理操作完成：

    kubectl get jobs -n backup-test

    NAME                                       COMPLETIONS   ...
...
backup-demo1-log-backup-gcs-log-truncate   1/1           ...

  3. 查看 Backup CR 的信息：

    kubectl describe backup -n backup-test

    ...
Log Success Truncate Until:  2022-10-10T15:21:00+08:00
...

    也可以通过以下命令查看：

    kubectl get backup -n backup-test -o wide

    NAME                    MODE       STATUS     ...   LOGTRUNCATEUNTIL
demo1-log-backup-gcs    log        Stopped    ...   2022-10-10T15:21:00+08:00

备份示例

备份全部集群数据
---
apiVersion: pingcap.com/v1alpha1
kind: Backup
metadata:
  name: demo1-backup-gcs
  namespace: backup-test
spec:
  # backupType: full
  br:
    cluster: demo1
    clusterNamespace: test1
  gcs:
    projectId: ${project_id}
    secretName: gcs-secret
    bucket: ${bucket}
    prefix: ${prefix}
    # location: us-east1
    # storageClass: STANDARD_IA
    # objectAcl: private
备份单个数据库的数据

以下示例中，备份 db1 数据库的数据。

---
apiVersion: pingcap.com/v1alpha1
kind: Backup
metadata:
  name: demo1-backup-gcs
  namespace: backup-test
spec:
  # backupType: full
  tableFilter:
  - "db1.*"
  br:
    cluster: demo1
    clusterNamespace: test1
  gcs:
    projectId: ${project_id}
    secretName: gcs-secret
    bucket: ${bucket}
    prefix: ${prefix}
    # location: us-east1
    # storageClass: STANDARD_IA
    # objectAcl: private
备份单张表的数据

以下示例中，备份 db1.table1 表的数据。

---
apiVersion: pingcap.com/v1alpha1
kind: Backup
metadata:
  name: demo1-backup-gcs
  namespace: backup-test
spec:
  # backupType: full
  tableFilter:
  - "db1.table1"
  br:
    cluster: demo1
    clusterNamespace: test1
  gcs:
    projectId: ${project_id}
    secretName: gcs-secret
    bucket: ${bucket}
    prefix: ${prefix}
    # location: us-east1
    # storageClass: STANDARD_IA
    # objectAcl: private
使用表库过滤功能备份多张表的数据

以下示例中，备份 db1.table1 表 和 db1.table2 表的数据。

---
apiVersion: pingcap.com/v1alpha1
kind: Backup
metadata:
  name: demo1-backup-gcs
  namespace: backup-test
spec:
  # backupType: full
  tableFilter:
  - "db1.table1"
  - "db1.table2"
  br:
    cluster: demo1
    clusterNamespace: test1
  gcs:
    projectId: ${project_id}
    secretName: gcs-secret
    bucket: ${bucket}
    prefix: ${prefix}
    # location: us-east1
    # storageClass: STANDARD_IA
    # objectAcl: private

定时快照备份

用户通过设置备份策略来对 TiDB 集群进行定时备份，同时设置备份的保留策略以避免产生过多的备份。定时快照备份通过自定义的 BackupSchedule CR 对象来描述。每到备份时间点会触发一次快照备份，定时快照备份底层通过 Ad-hoc 快照备份来实现。下面是创建定时快照备份的具体步骤：

前置条件：准备定时快照备份环境

同Ad-hoc 快照备份环境准备。

执行快照备份

  1. 创建 BackupSchedule CR，开启 TiDB 集群的定时快照备份，将数据备份到 GCS：

    kubectl apply -f backup-schedule-gcs.yaml

    backup-schedule-gcs.yaml 文件内容如下：

    ---
apiVersion: pingcap.com/v1alpha1
kind: BackupSchedule
metadata:
  name: demo1-backup-schedule-gcs
  namespace: backup-test
spec:
  #maxBackups: 5
  #pause: true
  maxReservedTime: "3h"
  schedule: "*/2 * * * *"
  backupTemplate:
    # Clean outdated backup data based on maxBackups or maxReservedTime. If not configured, the default policy is Retain
    # cleanPolicy: Delete
    br:
      cluster: demo1
      clusterNamespace: test1
      # logLevel: info
      # statusAddr: ${status-addr}
      # concurrency: 4
      # rateLimit: 0
      # checksum: true
      # sendCredToTikv: true
    gcs:
      secretName: gcs-secret
      projectId: ${project_id}
      bucket: ${bucket}
      prefix: ${prefix}
      # location: us-east1
      # storageClass: STANDARD_IA
      # objectAcl: private

    从以上 backup-schedule-gcs.yaml 文件配置示例可知，backupSchedule 的配置由两部分组成。一部分是 backupSchedule 独有的配置，另一部分是 backupTemplate。

  2. 定时快照备份创建完成后，通过以下命令查看备份的状态：

    kubectl get bks -n backup-test -owide

    查看定时快照备份下面所有的备份条目：

    kubectl get bk -l tidb.pingcap.com/backup-schedule=demo1-backup-schedule-gcs -n backup-test

集成管理定时快照备份和日志备份

BackupSchedule CR 可以集成管理 TiDB 集群的定时快照备份和日志备份，通过设置备份的保留时间可以定期回收快照备份和日志备份，且能保证在保留期内可以通过快照备份和日志备份进行 PiTR 恢复。本节示例创建了名为 integrated-backup-schedule-gcs 的 BackupSchedule CR 为例，其中访问 GCS 远程存储的方式参考GCS 账号授权，具体操作如下所示。

前置条件：准备定时快照备份环境

同准备 Ad-hoc 备份环境。

创建 BackupSchedule

  1. 在 backup-test 这个 namespace 中创建一个名为 integrated-backup-schedule-gcs 的 BackupSchedule CR。

    kubectl apply -f integrated-backup-scheduler-gcs.yaml

    integrated-backup-scheduler-gcs 文件内容如下：

    ---
apiVersion: pingcap.com/v1alpha1
kind: BackupSchedule
metadata:
  name: integrated-backup-schedule-gcs
  namespace: backup-test
spec:
  maxReservedTime: "3h"
  schedule: "* */2 * * *"
  backupTemplate:
    backupType: full
    cleanPolicy: Delete
    br:
      cluster: demo1
      clusterNamespace: test1
      sendCredToTikv: true
    gcs:
      projectId: ${project_id}
      secretName: gcs-secret
      bucket: my-bucket
      prefix: schedule-backup-folder-snapshot
  logBackupTemplate:
    backupMode: log
    br:
      cluster: demo1
      clusterNamespace: test1
      sendCredToTikv: true
    gcs:
      projectId: ${project_id}
      secretName: gcs-secret
      bucket: my-bucket
      prefix: schedule-backup-folder-log

    以上 integrated-backup-scheduler-gcs.yaml 文件配置示例中，backupSchedule 的配置由三部分组成：backupSchedule 独有的配置，快照备份配置 backupTemplate，日志备份配置 logBackupTemplate。

    关于 backupSchedule 配置项具体介绍，请参考 BackupSchedule CR 字段介绍。

  2. backupSchedule 创建完成后，可以通过以下命令查看定时快照备份的状态：

    kubectl get bks -n backup-test -o wide

    日志备份会随着 backupSchedule 创建，可以通过如下命令查看 backupSchedule 的 status.logBackup，即日志备份名称。

    kubectl describe bks integrated-backup-schedule-gcs -n backup-test

  3. 在进行集群恢复时，需要指定备份的路径，可以通过如下命令查看定时快照备份下面所有的备份条目，在命令输出中 MODE 为 snapshot 的条目为快照备份，MODE 为 log 的条目为日志备份。

    kubectl get bk -l tidb.pingcap.com/backup-schedule=integrated-backup-schedule-gcs -n backup-test

    NAME                                                       MODE       STATUS    ....
integrated-backup-schedule-gcs-2023-03-08t02-50-00         snapshot   Complete  ....  
log-integrated-backup-schedule-gcs                         log        Running   ....

删除备份的 Backup CR

如果你不再需要已备份的 Backup CR，请参考删除备份的 Backup CR。

故障诊断

在使用过程中如果遇到问题，可以参考故障诊断。

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