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TiDB 快照备份与恢复使用指南

本文介绍如何使用 br 命令行工具进行 TiDB 快照备份和恢复。使用前，请先安装 br 命令行工具。

快照备份是集群全量备份的一种实现。它基于 TiDB 的多版本并发控制 (MVCC) 实现，将指定快照包含的所有数据备份到目标存储中。备份下来的数据大小约等于集群（压缩后的）单副本数据大小。备份完成之后，你可以在一个空集群或不存在数据冲突（相同 schema 或 table）的集群执行快照备份恢复，将集群恢复到快照备份时的数据状态，同时恢复功能会依据集群副本设置恢复出多副本。

除了基础的备份和恢复功能，快照备份和恢复还提供以下功能：

备份指定时间点的快照数据
恢复指定数据库或表的数据

对集群进行快照备份

注意

以下场景采用 Amazon S3 Access key 和 Secret key 授权方式来进行模拟。如果使用 IAM Role 授权，需要设置 --send-credentials-to-tikv 为 false。
如果使用不同存储或者其他授权方式，请参考备份存储来进行参数调整。

使用 br backup full 可以进行一次快照备份。该命令的详细使用帮助可以通过执行 br backup full --help 查看。

tiup br backup full --pd "${PD_IP}:2379" \
    --backupts '2022-09-08 13:30:00' \
    --storage "s3://backup-101/snapshot-202209081330?access-key=${access-key}&secret-access-key=${secret-access-key}" \
    --ratelimit 128 \

以上命令中：

--backupts：快照对应的物理时间点，格式可以是 TSO 或者时间戳，例如 400036290571534337 或者 2018-05-11 01:42:23。如果该快照的数据被垃圾回收 (GC) 了，那么 br backup 命令会报错并退出。如果你没有指定该参数，那么 br 会选取备份开始的时间点所对应的快照。
--storage：数据备份到的存储地址。快照备份支持以 Amazon S3、Google Cloud Storage、Azure Blob Storage 为备份存储，以上命令以 Amazon S3 为示例。详细存储地址格式请参考备份存储 URI 配置。
--ratelimit：每个 TiKV 备份数据的速度上限，单位为 MiB/s。

在快照备份过程中，终端会显示备份进度条。在备份完成后，会输出备份耗时、速度、备份数据大小等信息。

Full Backup <-------------------------------------------------------------------------------> 100.00%
Checksum <----------------------------------------------------------------------------------> 100.00%
*** ["Full Backup success summary"] *** [backup-checksum=3.597416ms] [backup-fast-checksum=2.36975ms] *** [total-take=4.715509333s] [BackupTS=435844546560000000] [total-kv=1131] [total-kv-size=250kB] [average-speed=53.02kB/s] [backup-data-size(after-compressed)=71.33kB] [Size=71330]

查询快照备份的时间点信息

出于管理备份数的需要，如果你需要查看某个快照备份对应的快照物理时间点，可以执行下面的命令：

tiup br validate decode --field="end-version" \
--storage "s3://backup-101/snapshot-202209081330?access-key=${access-key}&secret-access-key=${secret-access-key}" | tail -n1

结果输出如下，对应物理时间 2022-09-08 13:30:00 +0800 CST：

435844546560000000

恢复快照备份数据

如果你需要恢复备份的快照数据，则可以使用 br restore full。该命令的详细使用帮助可以通过执行 br restore full --help 查看。

将上文备份的快照数据恢复到目标集群：

tiup br restore full --pd "${PD_IP}:2379" \
--storage "s3://backup-101/snapshot-202209081330?access-key=${access-key}&secret-access-key=${secret-access-key}"

在恢复快照备份数据过程中，终端会显示恢复进度条。在完成恢复后，会输出恢复耗时、速度、恢复数据大小等信息。

Full Restore <------------------------------------------------------------------------------> 100.00%
*** ["Full Restore success summary"] *** [total-take=4.344617542s] [total-kv=5] [total-kv-size=327B] [average-speed=75.27B/s] [restore-data-size(after-compressed)=4.813kB] [Size=4813] [BackupTS=435844901803917314]

恢复备份数据中指定库表的数据

br 命令行工具支持只恢复备份数据中指定库、表的部分数据，该功能用于在恢复过程中过滤不需要的数据。

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。以下示例只恢复 test 库的数据：

tiup br restore db --pd "${PD_IP}:2379" \
--db "test" \
--storage "s3://backup-101/snapshot-202209081330?access-key=${access-key}&secret-access-key=${secret-access-key}"

以上命令中 --db 选项指定了需要恢复的数据库名。

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。以下示例只恢复 test.usertable 表的数据：

tiup br restore table --pd "${PD_IP}:2379" \
--db "test" \
--table "usertable" \
--storage "s3://backup-101/snapshot-202209081330?access-key=${access-key}&secret-access-key=${secret-access-key}"

以上命令中 --db 选项指定了需要恢复的数据库名，--table 选项指定了需要恢复的表名。

使用表库过滤功能恢复部分数据

要通过复杂的过滤条件恢复多个表，可以使用 br restore full 命令，并用 --filter 或 -f 指定表库过滤的条件。以下示例恢复符合 db*.tbl* 条件的表的数据：

tiup br restore full --pd "${PD_IP}:2379" \
--filter 'db*.tbl*' \
--storage "s3://backup-101/snapshot-202209081330?access-key=${access-key}&secret-access-key=${secret-access-key}"

恢复 `mysql` 数据库下的表

自 br v5.1.0 开始，快照备份会备份 mysql schema 下的系统表数据，而不会默认恢复这些数据。自 br v6.2.0 开始，在设置 --with-sys-table 下，恢复数据时将同时恢复部分系统表相关数据。

可恢复的部分系统表：

+----------------------------------+
| mysql.columns_priv               |
| mysql.db                         |
| mysql.default_roles              |
| mysql.global_grants              |
| mysql.global_priv                |
| mysql.role_edges                 |
| mysql.tables_priv                |
| mysql.user                       |
+----------------------------------+

不能恢复以下系统表：

统计信息表 (mysql.stat_*)
系统变量表 (mysql.tidb、mysql.global_variables)
其他系统表

当恢复系统权限相关数据的时候，请注意：

BR 不会恢复 user 为 cloud_admin 并且 host 为 '%' 的用户数据，该用户是 TiDB Cloud 预留用户。请不要在你的环境中创建 cloud_admin 的用户或者角色，因为依赖 cloud_admin 的用户的权限将不能被完整恢复。
在恢复数据前 BR 会检查目标集群的系统表是否跟备份数据中的系统表兼容。这里的兼容是指满足以下所有条件：
- 目标集群需要存在备份中的系统权限表。
- 目标集群系统权限表列数需要与备份数据中一致，列的顺序可以有差异。
- 目标集群系统权限表的列需要与备份数据兼容。如果为带长度类型（包括整型、字符串等类型），前者长度需大于或等于后者，如果为 ENUM 类型，则应该为后者超集。

性能与影响

快照备份的性能与影响

TiDB 备份功能对集群性能（事务延迟和 QPS）有一定的影响，但是可以通过调整备份的线程数 backup.num-threads，以及增加集群配置，来降低备份对集群性能的影响。

为了更加具体说明备份对集群的影响，下面列举了多次快照备份测试结论来说明影响的范围：

（使用 5.3 及之前版本）在默认配置下，单 TiKV 存储节点上备份线程数量是节点 CPU 总数量的 75% 时，QPS 会下降到备份之前的 35% 左右。
（使用 5.4 及以后版本）单 TiKV 存储节点上备份的线程数量不大于 8、集群总 CPU 利用率不超过 80% 时，备份任务对集群（无论读写负载）影响最大在 20% 左右。
（使用 5.4 及以后版本）单 TiKV 存储节点上备份的线程数量不大于 8、集群总 CPU 利用率不超过 75% 时，备份任务对集群（无论读写负载）影响最大在 10% 左右。
（使用 5.4 及以后版本）单 TiKV 存储节点上备份的线程数量不大于 8、集群总 CPU 利用率不超过 60% 时，备份任务对集群（无论读写负载）几乎没有影响。

你可以通过如下方案手动控制备份对集群性能带来的影响。但是，这两种方案在减少备份对集群的影响的同时，也会降低备份任务的速度。

使用 --ratelimit 参数对备份任务进行限速。请注意，这个参数限制的是把备份文件存储到外部存储的速度。计算备份文件的大小时，请以备份日志中的 backup data size(after compressed) 为准。
调节 TiKV 配置项 backup.num-threads，限制备份任务使用的工作线程数量。内部测试数据表明，当备份的线程数量不大于 8、集群总 CPU 利用率不超过 60% 时，备份任务对集群（无论读写负载）几乎没有影响。

通过限制备份的线程数量可以降低备份对集群性能的影响，但是这会影响到备份的性能，以上的多次备份测试结果显示，单 TiKV 存储节点上备份速度和备份线程数量呈正比。在线程数量较少的时候，备份速度约为 20 MiB/线程数。例如，单 TiKV 节点 5 个备份线程可达到 100 MiB/s 的备份速度。

快照恢复的性能与影响

TiDB 恢复的时候会尽可能打满 TiKV CPU、磁盘 IO、网络带宽等资源，所以推荐在空的集群上执行备份数据的恢复，避免对正在运行的业务产生影响。
备份数据的恢复速度与集群配置、部署、运行的业务都有比较大的关系。在内部多场景仿真测试中，单 TiKV 存储节点上备份数据恢复速度能够达到 100 MiB/s。在不同用户场景下，快照恢复的性能和影响应以实际测试结论为准。