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使用 BR 进行备份与恢复

Backup & Restore(以下简称 BR)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。相比 dumplingmydumper/loader,BR 更适合大数据量的场景。本文档介绍了 BR 的使用限制、工作原理、命令行描述、备份恢复用例以及最佳实践。

使用限制

  • BR 只支持 TiDB v3.1 及以上版本。
  • 目前只支持在全新的集群上执行恢复操作。
  • BR 备份最好串行执行,否则不同备份任务之间会相互影响。
  • BR 恢复到 Drainer 的上游集群时,恢复数据无法由 Drainer 同步到下游。

推荐部署配置

  • 推荐 BR 部署在 PD 节点上。
  • 推荐使用一块高性能 SSD 网盘,挂载到 BR 节点和所有 TiKV 节点上,网盘推荐万兆网卡,否则带宽有可能成为备份恢复时的性能瓶颈。

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详见下载链接

工作原理

BR 是分布式备份恢复的工具,它将备份或恢复操作命令下发到各个 TiKV 节点。TiKV 收到命令后执行相应的备份或恢复操作。在一次备份或恢复中,各个 TiKV 节点都会有一个对应的备份路径,TiKV 备份时产生的备份文件将会保存在该路径下,恢复时也会从该路径读取相应的备份文件。更多信息请参阅备份恢复设计方案

br-arch

备份文件类型

备份路径下会生成以下两种类型文件:

  • SST 文件:存储 TiKV 备份下来的数据信息
  • backupmeta 文件:存储本次备份的元信息,包括备份文件数、备份文件的 Key 区间、备份文件大小和备份文件 Hash (sha256) 值

SST 文件命名格式

SST 文件以 storeID_regionID_regionEpoch_keyHash_cf 的格式命名。格式名的解释如下:

  • storeID:TiKV 节点编号
  • regionID:Region 编号
  • regionEpoch:Region 版本号
  • keyHash:Range startKey 的 Hash (sha256) 值,确保唯一性
  • cf:RocksDB 的 ColumnFamily(默认为 defaultwrite

BR 命令行描述

一条 br 命令是由子命令、选项和参数组成的。子命令即不带 - 或者 -- 的字符。选项即以 - 或者 -- 开头的字符。参数即子命令或选项字符后紧跟的、并传递给命令和选项的字符。

以下是一条完整的 br 命令行:

br backup full --pd "${PDIP}:2379" -s "local:///tmp/backup"

命令行各部分的解释如下:

  • backupbr 的子命令
  • fullbackup 的子命令
  • -s--storage:备份保存的路径
  • "local:///tmp/backup"-s 的参数,保存的路径为各个 TiKV 节点本地磁盘的 /tmp/backup
  • --pd:PD 服务地址
  • "${PDIP}:2379"--pd 的参数

注意:

在使用 local storage 的时候,备份数据会分散在各个节点的本地文件系统中。

不建议在生产环境中备份到本地磁盘,因为在日后恢复的时候,必须手动聚集这些数据才能完成恢复工作(见恢复集群数据)。 聚集这些备份数据可能会造成数据冗余和运维上的麻烦,而且在不聚集这些数据便直接恢复的时候会遇到颇为迷惑的 SST file not found 报错。

建议在各个节点挂载 NFS 网盘,或者直接备份到 S3 对象存储中。

命令和子命令

BR 由多层命令组成。目前,BR 包含 backuprestoreversion 三个子命令:

  • br backup 用于备份 TiDB 集群
  • br restore 用于恢复 TiDB 集群

以上三个子命令可能还包含这些子命令:

  • full:可用于备份或恢复全部数据。
  • db:可用于备份或恢复集群中的指定数据库。
  • table:可用于备份或恢复集群指定数据库中的单张表。

常用选项

  • --pd:用于连接的选项,表示 PD 服务地址,例如 "${PDIP}:2379"
  • -h/--help:获取所有命令和子命令的使用帮助。例如 br backup --help
  • -V (或 --version): 检查 BR 版本。
  • --ca:指定 PEM 格式的受信任 CA 的证书文件路径。
  • --cert:指定 PEM 格式的 SSL 证书文件路径。
  • --key:指定 PEM 格式的 SSL 证书密钥文件路径。
  • --status-addr:BR 向 Prometheus 提供统计数据的监听地址。

备份集群数据

使用 br backup 命令来备份集群数据。可选择添加 fulltable 子命令来指定备份的范围:全部集群数据或单张表的数据。

如果备份时间可能超过设定的 tikv_gc_life_time(默认 10m0s,即表示 10 分钟),则需要将该参数调大。

例如,将 tikv_gc_life_time 调整为 720h

mysql -h${TiDBIP} -P4000 -u${TIDB_USER} ${password_str} -Nse \
    "update mysql.tidb set variable_value='720h' where variable_name='tikv_gc_life_time'";

备份全部集群数据

要备份全部集群数据,可使用 br backup full 命令。该命令的使用帮助可以通过 br backup full -hbr backup full --help 来获取。

用例:将所有集群数据备份到各个 TiKV 节点的 /tmp/backup 路径,同时也会将备份的元信息文件 backupmeta 写到该路径下。

注意:

  • 经测试,在全速备份的情况下,如果备份盘和服务盘不同,在线备份会让只读线上服务的 QPS 下降 15%~25% 左右。如果希望降低影响,请参考 --ratelimit 进行限速。

  • 假如备份盘和服务盘相同,备份将会和服务争夺 I/O 资源,这可能会让只读线上服务的 QPS 骤降一半以上。请尽量禁止将在线服务的数据备份到 TiKV 的数据盘。

br backup full \
    --pd "${PDIP}:2379" \
    --storage "local:///tmp/backup" \
    --ratelimit 120 \
    --log-file backupfull.log

以上命令中,--ratelimit 选项限制了每个 TiKV 执行备份任务的速度上限(单位 MiB/s)。--log-file 选项指定把 BR 的 log 写到 backupfull.log 文件中。

备份期间有进度条在终端中显示。当进度条前进到 100% 时,说明备份已完成。在完成备份后,BR 为了确保数据安全性,还会校验备份数据。进度条效果如下:

br backup full \
    --pd "${PDIP}:2379" \
    --storage "local:///tmp/backup" \
    --ratelimit 120 \
    --log-file backupfull.log
Full Backup <---------/................................................> 17.12%.

备份单个数据库的数据

要备份集群中指定单个数据库的数据,可使用 br backup db 命令。同样可通过 br backup db -hbr backup db --help 来获取子命令 db 的使用帮助。

用例:将数据库 test 备份到各个 TiKV 节点的 /tmp/backup 路径,同时也会将备份的元信息文件 backupmeta 写到该路径下。

br backup db \
    --pd "${PDIP}:2379" \
    --db test \
    --storage "local:///tmp/backup" \
    --ratelimit 120 \
    --log-file backuptable.log

db 子命令的选项为 --db,用来指定数据库名。其他选项的含义与备份全部集群数据相同。

备份期间有进度条在终端中显示。当进度条前进到 100% 时,说明备份已完成。在完成备份后,BR 为了确保数据安全性,还会校验备份数据。

备份单张表的数据

要备份集群中指定单张表的数据,可使用 br backup table 命令。同样可通过 br backup table -hbr backup table --help 来获取子命令 table 的使用帮助。

用例:将表 test.usertable 备份到各个 TiKV 节点的 /tmp/backup 路径,同时也会将备份的元信息文件 backupmeta 写到该路径下。

br backup table \
    --pd "${PDIP}:2379" \
    --db test \
    --table usertable \
    --storage "local:///tmp/backup" \
    --ratelimit 120 \
    --log-file backuptable.log

table 子命令有 --db--table 两个选项,分别用来指定数据库名和表名。其他选项的含义与备份全部集群数据相同。

备份期间有进度条在终端中显示。当进度条前进到 100% 时,说明备份已完成。在完成备份后,BR 为了确保数据安全性,还会校验备份数据。

使用表库过滤功能备份多张表的数据

如果你需要以更复杂的过滤条件来备份多个表,执行 br backup full 命令,并使用 --filter-f 来指定表库过滤规则。

用例:以下命令将所有 db*.tbl* 形式的表格数据备份到每个 TiKV 节点上的 /tmp/backup 路径,并将 backupmeta 文件写入该路径。

br backup full \
    --pd "${PDIP}:2379" \
    --filter 'db*.tbl*' \
    --storage "local:///tmp/backup" \
    --ratelimit 120 \
    --log-file backupfull.log

备份数据到 Amazon S3 后端存储

如果备份的存储并不是在本地,而是在 Amazon 的 S3 后端存储,那么需要在 storage 子命令中指定 S3 的存储路径,并且赋予 BR 节点和 TiKV 节点访问 Amazon S3 的权限。

这里可以参照 AWS 官方文档在指定的 Region 区域中创建一个 S3 桶 Bucket,如果有需要,还可以参照 AWS 官方文档 在 Bucket 中创建一个文件夹 Folder

将有权限访问该 S3 后端存储的账号的 SecretKeyAccessKey 作为环境变量传入 BR 节点,并且通过 BR 将权限传给 TiKV 节点。

export AWS_ACCESS_KEY_ID=${AccessKey}
export AWS_SECRET_ACCESS_KEY=${SecretKey}

在进行 BR 备份时,显示指定参数 --s3.region--send-credentials-to-tikv, --s3.region 表示 S3 存储所在的区域,--send-credentials-to-tikv 表示将 S3 的访问权限传递给 TiKV 节点。

br backup full \
    --pd "${PDIP}:2379" \
    --storage "s3://${Bucket}/${Folder}" \
    --s3.region "${region}" \
    --send-credentials-to-tikv true \
    --log-file backuptable.log

增量备份

如果想要备份增量,只需要在备份的时候指定上一次的备份时间戳 --lastbackupts 即可。

注意增量备份有以下限制:

  • 增量备份需要与前一次全量备份在不同的路径下
  • GC safepoint 必须在 lastbackupts 之前
br backup full\
    --pd ${PDIP}:2379 \
    -s local:///home/tidb/backupdata/incr \
    --lastbackupts ${LAST_BACKUP_TS}

以上命令会备份 (LAST_BACKUP_TS, current PD timestamp] 之间的增量数据。

你可以使用 validate 指令获取上一次备份的时间戳,示例如下:

LAST_BACKUP_TS=`br validate decode --field="end-version" -s local:///home/tidb/backupdata`

示例备份的增量数据记录 (LAST_BACKUP_TS, current PD timestamp] 之间的数据变更,以及这段时间内的 DDL。在恢复的时候,BR 会先把所有 DDL 恢复,而后才会恢复数据。

Raw KV 备份(实验性功能)

警告:

Raw KV 备份功能还在实验中,没有经过完备的测试。暂时请避免在生产环境中使用该功能。

在某些使用场景下,TiKV 可能会独立于 TiDB 运行。考虑到这点,BR 也提供跳过 TiDB 层,直接备份 TiKV 中数据的功能:

br backup raw --pd $PD_ADDR \
    -s "local://$BACKUP_DIR" \
    --start 31 \
    --end 3130303030303030 \
    --format hex \
    --cf default

以上命令会备份 default CF 上 [0x31, 0x3130303030303030) 之间的所有键到 $BACKUP_DIR 去。

这里,--start--end 的参数会先依照 --format 指定的方式解码,再被送到 TiKV 上去,目前支持以下解码方式:

  • "raw":不进行任何操作,将输入的字符串直接编码为二进制格式的键。
  • "hex":将输入的字符串视作十六进制数字。这是默认的编码方式。
  • "escape":对输入的字符串进行转义之后,再编码为二进制格式。

恢复集群数据

使用 br restore 命令来恢复备份数据。可选择添加 fulldbtable 子命令来指定恢复操作的范围:全部集群数据、某个数据库或某张数据表。

注意:

如果使用本地存储,在恢复前必须将所有备份的 SST 文件复制到各个 TiKV 节点上 --storage 指定的目录下。

即使每个 TiKV 节点最后只需要读取部分 SST 文件,这些节点也需要有所有 SST 文件的完全访问权限。原因如下:

  • 数据被复制到了多个 Peer 中。在读取 SST 文件时,这些文件必须要存在于所有 Peer 中。这与数据的备份不同,在备份时,只需从单个节点读取。
  • 在数据恢复的时候,每个 Peer 分布的位置是随机的,事先并不知道哪个节点将读取哪个文件。

使用共享存储可以避免这些情况。例如,在本地路径上安装 NFS,或使用 S3。利用这些网络存储,各个节点都可以自动读取每个 SST 文件,此时上述注意事项不再适用。

恢复全部备份数据

要将全部备份数据恢复到集群中来,可使用 br restore full 命令。该命令的使用帮助可以通过 br restore full -hbr restore full --help 来获取。

用例:将 /tmp/backup 路径中的全部备份数据恢复到集群中。

br restore full \
    --pd "${PDIP}:2379" \
    --storage "local:///tmp/backup" \
    --ratelimit 128 \
    --log-file restorefull.log

以上命令中,--ratelimit 选项限制了每个 TiKV 执行恢复任务的速度上限(单位 MiB/s)。--log-file 选项指定把 BR 的 log 写到 restorefull.log 文件中。

恢复期间还有进度条会在终端中显示,当进度条前进到 100% 时,说明恢复已完成。在完成恢复后,BR 为了确保数据安全性,还会校验恢复数据。进度条效果如下:

br restore full \
    --pd "${PDIP}:2379" \
    --storage "local:///tmp/backup" \
    --log-file restorefull.log
Full Restore <---------/...............................................> 17.12%.

恢复单个数据库的数据

要将备份数据中的某个数据库恢复到集群中,可以使用 br restore db 命令。该命令的使用帮助可以通过 br restore db -hbr restore db --help 来获取。

用例:将 /tmp/backup 路径中备份数据中的某个数据库恢复到集群中。

br restore db \
    --pd "${PDIP}:2379" \
    --db "test" \
    --storage "local:///tmp/backup" \
    --log-file restorefull.log

以上命令中 --db 选项指定了需要恢复的数据库名字。其余选项的含义与恢复全部备份数据相同。

恢复单张表的数据

要将备份数据中的某张数据表恢复到集群中,可以使用 br restore table 命令。该命令的使用帮助可通过 br restore table -hbr restore table --help 来获取。

用例:将 /tmp/backup 路径下的备份数据中的某个数据表恢复到集群中。

br restore table \
    --pd "${PDIP}:2379" \
    --db "test" \
    --table "usertable" \
    --storage "local:///tmp/backup" \
    --log-file restorefull.log

使用表库过滤功能恢复数据

如果你需要用复杂的过滤条件来恢复多个表,执行 br restore full 命令,并用 --filter-f 指定使用表库过滤

用例:以下命令将备份在 /tmp/backup 路径的表的子集恢复到集群中。

br restore full \
    --pd "${PDIP}:2379" \
    --filter 'db*.tbl*' \
    --storage "local:///tmp/backup" \
    --log-file restorefull.log

从 Amazon S3 后端存储恢复数据

如果需要恢复的数据并不是存储在本地,而是在 Amazon 的 S3 后端,那么需要在 storage 子命令中指定 S3 的存储路径,并且赋予 BR 节点和 TiKV 节点访问 Amazon S3 的权限。

将有权限访问该 S3 后端存储的账号的 SecretKeyAccessKey 作为环境变量传入 BR 节点,并且通过 BR 将权限传给 TiKV 节点。

export AWS_ACCESS_KEY_ID=${AccessKey}
export AWS_SECRET_ACCESS_KEY=${SecretKey}

在进行 BR 恢复时,显示指定参数 --s3.region--send-credentials-to-tikv, --s3.region 表示 S3 存储所在的区域,--send-credentials-to-tikv 表示将 S3 的访问权限传递给 TiKV 节点。--storage参数中的 BucketFolder 分别代表需要恢复的数据所在的 S3 存储桶和文件夹。

br restore full \
    --pd "${PDIP}:2379" \
    --storage "s3://${Bucket}/${Folder}" \
    --s3.region "${region}" \
    --send-credentials-to-tikv=true \
    --log-file restorefull.log

以上命令中 --table 选项指定了需要恢复的表名。其余选项的含义与恢复某个数据库相同。

增量恢复

增量恢复的方法和使用 BR 进行全量恢复的方法并无差别。需要注意,恢复增量数据的时候,需要保证备份时指定的 last backup ts 之前备份的数据已经全部恢复到目标集群。

Raw KV 恢复(实验性功能)

警告:

Raw KV 恢复功能还在实验中,没有经过完备的测试。暂时请避免在生产环境中使用该功能。

Raw KV 备份相似地,恢复 Raw KV 的命令如下:

br restore raw --pd $PD_ADDR \
    -s "local://$BACKUP_DIR" \
    --start 31 \
    --end 3130303030303030 \
    --format hex \
    --cf default

以上命令会将范围在 [0x31, 0x3130303030303030) 的已备份键恢复到 TiKV 集群中。这里键的编码方式和备份时相同。

在线恢复(实验性功能)

警告:

在线恢复功能还在实验中,没有经过完备的测试,同时还依赖 PD 的不稳定特性 Placement Rules。暂时请避免在生产环境中使用该功能。

在恢复的时候,写入过多的数据会影响在线集群的性能。为了尽量避免影响线上业务,BR 支持通过 Placement rules 隔离资源。让下载、导入 SST 的工作仅仅在指定的几个节点(下称“恢复节点”)上进行,具体操作如下:

  1. 配置 PD,启动 Placement rules:

    echo "config set enable-placement-rules true" | pd-ctl
  2. 编辑恢复节点 TiKV 的配置文件,在 server 一项中指定:

    [server]
    labels = { exclusive = "restore" }
  3. 启动恢复节点的 TiKV,使用 BR 恢复备份的文件,和非在线恢复相比,这里只需要加上 --online 标志即可:

    br restore full \
        -s "local://$BACKUP_DIR" \
        --pd $PD_ADDR \
        --online

最佳实践

  • 推荐在 -s 指定的备份路径上挂载一个共享存储,例如 NFS。这样能方便收集和管理备份文件。
  • 在使用共享存储时,推荐使用高吞吐的存储硬件,因为存储的吞吐会限制备份或恢复的速度。
  • 推荐在业务低峰时执行备份操作,这样能最大程度地减少对业务的影响。

更多最佳实践内容,参见 BR 备份与恢复场景示例

备份和恢复示例

本示例展示如何对已有的集群数据进行备份和恢复操作。可以根据机器性能、配置、数据规模来预估一下备份和恢复的性能。

数据规模和机器配置

假设对 TiKV 集群中的 10 张表进行备份和恢复。每张表有 500 万行数据,数据总量为 35 GB。

MySQL [sbtest]> show tables;
+------------------+
| Tables_in_sbtest |
+------------------+
| sbtest1          |
| sbtest10         |
| sbtest2          |
| sbtest3          |
| sbtest4          |
| sbtest5          |
| sbtest6          |
| sbtest7          |
| sbtest8          |
| sbtest9          |
+------------------+

MySQL [sbtest]> select count(*) from sbtest1;
+----------+
| count(*) |
+----------+
|  5000000 |
+----------+
1 row in set (1.04 sec)

表结构如下:

CREATE TABLE `sbtest1` (
  `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `k` int(11) NOT NULL DEFAULT '0',
  `c` char(120) NOT NULL DEFAULT '',
  `pad` char(60) NOT NULL DEFAULT '',
  PRIMARY KEY (`id`),
  KEY `k_1` (`k`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8mb4 COLLATE=utf8mb4_bin AUTO_INCREMENT=5138499

示例假设有 4 个 TiKV 节点,每个节点配置如下:

CPU内存磁盘副本数
16 核32 GBSSD3

备份示例

  • 备份前需确认已将 GC 时间调长,确保备份期间不会因为数据丢失导致中断
  • 备份前需确认 TiDB 集群没有执行 DDL 操作

执行以下命令对集群中的全部数据进行备份:

bin/br backup full -s local:///tmp/backup --pd "${PDIP}:2379" --log-file backup.log
[INFO] [collector.go:165] ["Full backup summary: total backup ranges: 2, total success: 2, total failed: 0, total take(s): 0.00, total kv: 4, total size(Byte): 133, avg speed(Byte/s): 27293.78"] ["backup total regions"=2] ["backup checksum"=1.640969ms] ["backup fast checksum"=227.885µs]

恢复示例

恢复操作前,需确认待恢复的 TiKV 集群是全新的集群。

执行以下命令对全部数据进行恢复:

bin/br restore full -s local:///tmp/backup --pd "${PDIP}:2379" --log-file restore.log
[INFO] [collector.go:165] ["Full Restore summary: total restore tables: 1, total success: 1, total failed: 0, total take(s): 0.26, total kv: 20000, total size(MB): 10.98, avg speed(MB/s): 41.95"] ["restore files"=3] ["restore ranges"=2] ["split region"=0.562369381s] ["restore checksum"=36.072769ms]