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BR 备份与恢复场景示例

Backup & Restore（下文简称 BR）一款分布式的快速备份和恢复工具。本文展示了四种备份和恢复场景下的 BR 操作过程，以帮助读者达到以下目标：

  • 正确使用网络盘或本地盘进行备份或恢复
  • 通过相关监控指标了解备份或恢复的状态
  • 了解在备份或恢复时如何调优性能
  • 处理备份时可能发生的异常

注意：

使用 BR 时应注意使用限制。

目标读者

读者需要对 TiDB 和 TiKV 有一定的了解。在阅读本文前，推荐先阅读使用 BR 进行备份与恢复。

环境准备

本部分介绍推荐的 TiDB 的部署方式、示例中的集群版本、TiKV 集群硬件信息和集群配置。读者可根据自己的硬件和配置来预估备份恢复的性能。

部署方式

推荐使用 TiDB Ansible 部署 TiDB 集群，再下载 TiDB Toolkit 获取 BR 应用。

集群版本

  • TiDB: v3.1.2
  • TiKV: v3.1.2
  • PD: v3.1.2
  • BR: v3.1.2

注意：

v3.1.2 为编写本文档时的最新版本。推荐读者使用最新版本 TiDB/TiKV/PD/BR，同时需要确保 BR 版本和 TiDB 相同。

TiKV 集群硬件信息

  • 操作系统：CentOS Linux release 7.6.1810 (Core)
  • CPU：16-Core Common KVM processor
  • RAM：32GB
  • 硬盘：500G SSD * 2
  • 网卡：10000MB/s

配置

BR 可以直接将命令下发到 TiKV 集群来执行备份和恢复，不依赖 TiDB server 组件，因此无需对 TiDB server 进行配置。

  • TiKV: 默认配置
  • PD : 默认配置

使用场景

本文描述以下四种使用场景：

推荐使用网络盘来进行备份和恢复操作，这样可以省去收集备份数据文件的繁琐步骤。尤其在 TiKV 集群规模较大的情况下，使用网络盘可以大幅提升操作效率。

注意：

在进行备份或恢复操作前，需要先进行备份或恢复的准备工作。

备份前的准备工作

br backup 命令的详细使用方法请参考 BR 命令行描述。

  1. 运行 br backup 命令前，查询 TiDB 集群的 tikv_gc_life_time 配置项的值，并使用 MySQL 客户端将该项调整至合适的值，确保备份期间不会发生 Garbage Collection (GC)。

    SELECT * FROM mysql.tidb WHERE VARIABLE_NAME = 'tikv_gc_life_time';
UPDATE mysql.tidb SET VARIABLE_VALUE = '720h' WHERE VARIABLE_NAME = 'tikv_gc_life_time';

  2. 在备份完成后，将该参数调回原来的值。

    UPDATE mysql.tidb SET VARIABLE_VALUE = '10m' WHERE VARIABLE_NAME = 'tikv_gc_life_time';

恢复前的准备工作

br restore 命令的详细使用方法请参考 BR 命令行描述。

注意：

运行 br restore 前检查新集群确保没有同名的表。

将单表数据备份到网络盘（推荐）

使用 br backup 命令，将单表数据 --db batchmark --table order_line 备份到指定的网络盘路径 local:///br_data 下。

前置要求

  • 配置一台高性能 SSD 硬盘主机为 NFS server 存储数据。其他所有 BR 节点和 TiKV 节点为 NFS client，挂载相同的路径（例如 /br_data）到 NFS server 上以访问 NFS server。
  • NFS server 和 NFS client 间的数据传输速率至少要达到备份集群的 TiKV 实例数 * 150MB/s。否则网络 I/O 有可能成为性能瓶颈。

部署拓扑

部署拓扑如下图所示：

img

运行备份

备份操作前，在 TiDB 中使用 admin checksum table order_line 命令获得备份目标表 --db batchmark --table order_line 的统计信息。统计信息示例如下：

img

运行 BR 备份命令：

bin/br backup table \
    --db batchmark \
    --table order_line \
    -s local:///br_data \
    --pd ${PD_ADDR}:2379 \
    --log-file backup-nfs.log

备份过程中的运行指标

在 BR 备份过程中，需关注以下监控面版中的运行指标来了解备份的状态。

Backup CPU Utilization：参与备份的 TiKV 节点（例如 backup-worker 和 backup-endpoint）的 CPU 使用率。

img

IO Utilization：参与备份的 TiKV 节点的 I/O 使用率。

img

BackupSST Generation Throughput：参与备份的 TiKV 节点生成 backupSST 文件的吞吐。正常时单个 TiKV 节点的吞吐在 150MB/s 左右。

img

One Backup Range Duration：备份一个 range 的操作耗时，包括扫描耗时 (scan KV) 和保存耗时（保存为 backupSST 文件）。

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One Backup Subtask Duration： 一次备份任务会被拆分成多个子任务。该监控项显示子任务的耗时。

注意：

  • 虽然本次任务是备份单表，但因为表中有 3 个索引，所以正常会拆分成 4 个子任务。
  • 下图中有 13 个点，说明有 9 次 (13-4) 重试。备份过程中可能发生 Region 调度行为，少量重试是正常的。

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Backup Errors：备份过程中的错误。正常时无错误。即使出现少量错误，备份操作也有重试机制，可能会导致备份时间增加，但不会影响备份的正确性。

img

Checksum Request Duration：对备份集群执行 admin checksum 的耗时统计。

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结果解读

使用 BR 前已设置日志的存放路径。从路径下存放的日志中可以获取此次备份的相关统计信息。在日志中搜关键字 "summary"，可以看到以下信息：

["Table backup summary:
    total backup ranges: 4,
    total success: 4,
    total failed: 0,
    total take(s): 986.43,
    total kv: 5659888624,
    total size(MB): 353227.18,
    avg speed(MB/s): 358.09"]
    ["backup total regions"=7196]
    ["backup checksum"=6m28.291772955s]
    ["backup fast checksum"=24.950298ms]

以上日志信息中包含以下内容：

  • 备份耗时：total take(s): 986.43
  • 数据大小：total size(MB): 353227.18
  • 备份吞吐：avg speed(MB/s): 358.09
  • 校验耗时：take=6m28.29s

通过以上数据可以计算得到单个 TiKV 实例的吞吐为：avg speed(MB/s)/tikv_count = 89。

性能调优

如果 TiKV 的资源使用没有出现明显的瓶颈（例如备份过程中的运行指标中的 Backup CPU Utilization 最高为 1500% 左右，IO Utilization 普遍低于 30%），可以尝试调大 --concurrency 参数以进行性能调优。该方法不适用于存在许多小表的场景。

示例如下：

bin/br backup table \
    --db batchmark \
    --table order_line \
    -s local:///br_data/ \
    --pd ${PD_ADDR}:2379 \
    --log-file backup-nfs.log \
    --concurrency 16

img

img

性能调优后的结果如下所示（保持数据大小不变）：

  • 备份耗时：total take(s) 从 986.43 减少到 535.53
  • 数据大小：total size(MB): 353227.18
  • 备份吞吐：avg speed(MB/s) 从 358.09 提升到 659.59
  • 单个 TiKV 实例的吞吐：avg speed(MB/s)/tikv_count 从 89 提升到 164.89

从网络磁盘恢复备份数据（推荐）

使用 br restore 命令，将一份完整的备份数据恢复到一个离线集群。暂不支持恢复到在线集群。

前置要求

无

部署拓扑

部署拓扑如下图所示：

img

运行恢复

运行 br restore 命令：

bin/br restore table --db batchmark --table order_line -s local:///br_data --pd 172.16.5.198:2379 --log-file restore-nfs.log

恢复过程中的运行指标

在 BR 恢复过程中，需关注以下监控面版中的运行指标来了解恢复的状态。

CPU Utilization：参与恢复的 TiKV 节点 CPU 使用率。

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IO Utilization：参与恢复的 TiKV 节点的 I/O 使用率。

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Region 分布：Region 分布越均匀，说明恢复资源利用越充分。

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Process SST Duration：处理 SST 文件的延迟。恢复一张表时时，如果 tableID 发生了变化，需要对 tableID 进行 rewrite，否则会进行 rename。通常 rewrite 延迟要高于 rename 的延迟。

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DownLoad SST Throughput：从 External Storage 下载 SST 文件的吞吐。

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Restore Errors：恢复过程中的错误。

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Checksum Request duration：对恢复集群执行 admin checksum 的耗时统计，会比备份时的 checksum 延迟高。

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结果解读

使用 BR 前已设置日志的存放路径。从路径下存放的日志中可以获取此次恢复的相关统计信息。在日志中搜关键字 "summary"，可以看到以下信息：

["Table Restore summary:
    total restore tables: 1,
    total success: 1,
    total failed: 0,
    total take(s): 961.37,
    total kv: 5659888624,
    total size(MB): 353227.18,
    avg speed(MB/s): 367.42"]
    ["restore files"=9263]
    ["restore ranges"=6888]
    ["split region"=49.049182743s]
    ["restore checksum"=6m34.879439498s]

以上日志信息中包含以下内容：

  • 恢复耗时：total take(s):961.37
  • 数据大小：total size(MB): 353227.18
  • 恢复吞吐：avg speed(MB/s): 367.42
  • Region Split 耗时：take=49.049182743s
  • 校验耗时：take=6m34.879439498s

根据上表数据可以计算得到：

  • 单个 TiKV 吞吐：avg speed(MB/s)/tikv_count = 91.8
  • 单个 TiKV 平均恢复速度：total size(MB)/(split time + restore time)/tikv_count = 87.4

性能调优

如果 TiKV 资源使用没有明显的瓶颈，可以尝试调大 --concurrency 参数（默认为 128），示例如下：

bin/br restore table --db batchmark --table order_line -s local:///br_data/ --pd 172.16.5.198:2379 --log-file restore-concurrency.log --concurrency 1024

性能调优后的结果如下表所示（保持数据大小不变）：

  • 恢复耗时：total take(s) 从 961.37 减少到 443.49
  • 恢复吞吐：avg speed(MB/s) 从 367.42 提升到 796.47
  • 单个 TiKV 实例的吞吐：avg speed(MB/s)/tikv_count 从 91.8 提升到 199.1
  • 单个 TiKV 实例的平均恢复速度：total size(MB)/(split time + restore time)/tikv_count 从 87.4 提升到 162.3

将单表数据备份到本地磁盘

使用 br backup 命令，将单表数据 --db batchmark --table order_line 备份到指定的本地磁盘路径 local:///home/tidb/backup_local 下。

前置要求

  • 各个 TiKV 节点有单独的磁盘用来存放 backupSST 数据。
  • backup_endpoint 节点有单独的磁盘用来存放备份的 backupmeta 文件。
  • TiKV 和 backup_endpoint 节点需要有相同的备份目录，例如 /home/tidb/backup_local。

部署拓扑

img

运行备份

备份前在 TiDB 里通过 admin checksum table order_line 获得备份的目标表 --db batchmark --table order_line 的统计信息。统计信息示例如下：

img

运行 br backup 命令：

bin/br backup table \
    --db batchmark \
    --table order_line \
    -s local:///home/tidb/backup_local/ \
    --pd ${PD_ADDR}:2379 \
    --log-file backup_local.log

运行备份时，参考备份过程中的运行指标对相关指标进行监控，以了解备份状态。

结果解读

使用 BR 前已设置日志的存放路径。从该路径下存放的日志获取此次备份的相关统计信息。在日志中搜关键字 "summary"，可以看到以下信息：

["Table backup summary: total backup ranges: 4, total success: 4, total failed: 0, total take(s): 551.31, total kv: 5659888624, total size(MB): 353227.18, avg speed(MB/s): 640.71"] ["backup total regions"=6795] ["backup checksum"=6m33.962719217s] ["backup fast checksum"=22.995552ms]

以上日志信息中包含以下内容：

  • 备份耗时：total take(s): 551.31
  • 数据大小：total size(MB): 353227.18
  • 备份吞吐：avg speed(MB/s): 640.71
  • 校验耗时：take=6m33.962719217s

根据上表数据可以计算得到单个 TiKV 实例的吞吐：avg speed(MB/s)/tikv_count = 160。

从本地磁盘恢复备份数据

使用 br restore 命令，将一份完整的备份数据恢复到一个离线集群。暂不支持恢复到在线集群。

前置要求

  • 集群中没有与备份数据相同的库表。目前 BR 不支持 table route。
  • 集群中各个 TiKV 节点有单独的磁盘用来存放要恢复的 backupSST 数据。
  • restore_endpoint 节点有单独的磁盘用来存放要恢复的 backupmeta 文件。
  • 集群中 TiKV 和 restore_endpoint 节点需要有相同的备份目录，例如 /home/tidb/backup_local/。

如果备份数据存放在本地磁盘，那么需要执行以下的步骤：

  1. 汇总所有 backupSST 文件到一个统一的目录下。
  2. 将汇总后的 backupSST 文件到复制到集群的所有 TiKV 节点下。
  3. 将 backupmeta 文件复制到到 restore endpoint 节点下。

部署拓扑

img

运行恢复

运行 br restore 命令：

bin/br restore table --db batchmark --table order_line -s local:///home/tidb/backup_local/ --pd 172.16.5.198:2379 --log-file restore_local.log

运行恢复时，参考恢复过程中的运行指标对相关指标进行监控，以了解恢复状态。

结果解读

使用 BR 前已设置日志的存放路径。从该日志中可以获取此次恢复的相关统计信息。在日志中搜关键字 "summary"，可以看到以下信息：

["Table Restore summary: total restore tables: 1, total success: 1, total failed: 0, total take(s): 908.42, total kv: 5659888624, total size(MB): 353227.18, avg speed(MB/s): 388.84"] ["restore files"=9263] ["restore ranges"=6888] ["split region"=58.7885518s] ["restore checksum"=6m19.349067937s]

以上日志信息中包含以下内容：

  • 恢复耗时：total take(s): 908.42
  • 数据大小：total size(MB): 353227.18
  • 恢复吞吐：avg speed(MB/s): 388.84
  • Region Split 耗时：take=58.7885518s
  • 校验耗时：take=6m19.349067937s

根据上表数据可以计算得到：

  • 单个 TiKV 实例的吞吐：avg speed(MB/s)/tikv_count = 97.2
  • 单个 TiKV 实例的平均恢复速度：total size(MB)/(split time + restore time)/tikv_count = 92.4

异常处理

本部分介绍如何处理备份过程中出现的常见错误。

备份日志中出现 key locked Error

日志中的错误消息：log - ["backup occur kv error"][error="{\"KvError\":{\"locked\":

如果在备份过程中遇到 key 被锁住，目前 BR 会尝试清锁。少量报错不会影响备份的正确性。

备份失败

日志中的错误消息：log - Error: msg:"Io(Custom { kind: AlreadyExists, error: \"[5_5359_42_123_default.sst] is already exists in /dir/backup_local/\" })"

若备份失败并出现以上错误消息，采取以下其中一种操作后再重新备份：

  • 更换备份数据目录。例如将 /dir/backup-2020-01-01/ 改为 /dir/backup_local/。
  • 删除所有 TiKV 和 BR 节点的备份目录。
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