MariaDB/MySQL备份和恢复(三)：xtrabackup用法和原理详述

MariaDB/MySQL备份恢复系列：

备份和恢复(一)：mysqldump工具用法详述
备份和恢复(二)：导入、导出表数据
备份和恢复(三)：xtrabackup用法和原理详述

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xtrabackup是percona团队研发的备份工具，比MySQL官方的ibbackup的功能还要多。支持myisam温全备、innodb热全备和温增备，还可以实现innodb的定时点恢复，而且备份和恢复的速度都较快。在目前MySQL的备份实现上，考虑价格、速度、安全、一致性等角度，xtrabackup是非常合适的工具。

MariaDB也可以使用percona xtrabackup进行备份，不过MariaDB基于percona xtrabackup开发了它自己的备份工具：MariaDB Backup。它基于xtrabackup开发，所以所用方法基本和xtrabackup相同，只是有些自己的特性。详细内容见MariaDB Backup官方手册：https://mariadb.com/kb/en/library/mariadb-backup/

xtrabackup官方手册：https://www.percona.com/doc/percona-xtrabackup/LATEST/index.html

1.安装xtrabackup

下载地址：https://www.percona.com/downloads/XtraBackup/LATEST/

rpm仓库(实际上是percona的仓库)：http://repo.percona.com/release/

清华大学percona源：https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/percona/

因为只是一个备份工具，所以没必要编译安装，直接下载它的rpm包即可。但是该rpm包依赖于libev.so.4，该依赖包可以在epel源中找到。

这里安装的是目前最新版的xtrabackup-24-2.4.11。

cat <<eof>>/etc/yum.repos.d/percona.repo
[percona]
name = Percona
baseurl = https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/percona/release/$releasever/RPMS/$basearch
enabled = 1
gpgcheck = 0

[epel]
name=epelrepo
baseurl=https://mirrors.aliyun.com/epel/$releasever/$basearch
gpgcheck=0
enable=1
eof

[root@node1 ~]# yum list all| grep xtraback -i
Repository epel is listed more than once in the configuration
holland-xtrabackup.noarch                      1.0.14-3.el6                 epel
percona-xtrabackup.x86_64                      2.3.10-1.el6                 percona
percona-xtrabackup-20.x86_64                   2.0.8-587.rhel6              percona
percona-xtrabackup-20-debuginfo.x86_64         2.0.8-587.rhel6              percona
percona-xtrabackup-20-test.x86_64              2.0.8-587.rhel6              percona
percona-xtrabackup-21.x86_64                   2.1.9-746.rhel6              percona
percona-xtrabackup-21-debuginfo.x86_64         2.1.9-746.rhel6              percona
percona-xtrabackup-22.x86_64                   2.2.13-1.el6                 percona
percona-xtrabackup-22-debuginfo.x86_64         2.2.13-1.el6                 percona
percona-xtrabackup-24.x86_64                   2.4.11-1.el6                 percona
percona-xtrabackup-24-debuginfo.x86_64         2.4.11-1.el6                 percona
percona-xtrabackup-debuginfo.x86_64            2.3.10-1.el6                 percona
percona-xtrabackup-test.x86_64                 2.3.10-1.el6                 percona
percona-xtrabackup-test-21.x86_64              2.1.9-746.rhel6              percona
percona-xtrabackup-test-22.x86_64              2.2.13-1.el6                 percona
percona-xtrabackup-test-24.x86_64              2.4.11-1.el6                 percona

[root@node1 ~]# yum -y install percona-xtrabackup-24

装完xtrabackup后，生成以下几个工具。

[root@node1 ~]# rpm -ql percona-xtrabackup-24 | grep bin | xargs ls -hl
lrwxrwxrwx 1 root root   10 May  8 19:19 /usr/bin/innobackupex -> xtrabackup
-rwxr-xr-x 1 root root 3.5M Apr 19 01:11 /usr/bin/xbcloud
-rwxr-xr-x 1 root root 3.0K Apr 19 01:04 /usr/bin/xbcloud_osenv
-rwxr-xr-x 1 root root 3.5M Apr 19 01:11 /usr/bin/xbcrypt
-rwxr-xr-x 1 root root 3.5M Apr 19 01:11 /usr/bin/xbstream
-rwxr-xr-x 1 root root  21M Apr 19 01:11 /usr/bin/xtrabackup

• xbcloud和xbcloud_osenv是xtrabackup新的高级特性：云备份；
• xbcrypt也是新的特性，加密备份集；
• xbstream是xtrabackup的流数据功能，通过流数据功能，可将备份内容打包并传给管道后的压缩工具进行压缩；
• xtrabackup是主程序；
• innobackupex在以前是一个perl脚本，会调用xtrabackup这个二进制工具，从xtrabackup 2.3开始，该工具使用C语言进行了重写，当前它是xtabackup二进制工具的一个软连接，但是实际的使用方法却不同，并且在以后的版本中会删除该工具。

在本文中，会分别对两个主程序innobackupex和xtrabackup的备份恢复方法进行详细的说明，还会在说明过程中尽可能的解释它们是如何工作的，另外还会介绍它们的一些特殊功能的选项，如流备份选项。

2.备份锁

一篇不错的介绍xtrabackup锁的文章：https://www.percona.com/blog/2014/03/11/introducing-backup-locks-percona-server-2/。

percona Server 5.6+ 支持一种新锁——backup lock(备份锁)，这种锁是percona对MySQL的补充，专门为备份而设计。这种锁在percona Server 5.6+ 有，MariaDB中也有，但是Oracle的MySQL中没有，至少MySQL 5.7中没有。

这种锁用在备份的时候替代 flush tables with read lock 获取全局锁，是一种轻量级的全局锁。它有两种类型的锁：备份表锁和二进制日志锁。为此新增了3种语法：

1 2 3

lock tables for backup   # 申请备份表锁 lock binlog for backup   # 申请二进制日志锁 unlock binlog            # 释放二进制日志锁

备份表锁在全局范围内只对非innodb表加锁，所以持有该锁后无法修改非innodb表，但却不影响innodb表的DML。当然，因为是全局锁，所以也会阻塞DDL操作。

二进制日志锁在全局范围内锁定二进制日志，所以会阻塞其他会话修改二进制日志。这样可以保证能够获取到二进制日志中一致性的位置坐标。 

3.xtrabackup备份原理说明

不管是使用innobackupex还是xtrabackup工具进行备份和恢复，都有3个步骤：备份(backup)、准备(prepare)、恢复(copy back)。

注意，xtrabackup备份过程中，先备份innodb表，再备份非innodb表。

3.1 备份过程(backup阶段)

(1).在启动xtrabackup时记下LSN并将redo log拷贝到备份目标目录下的xtrabackup_logfile文件中。由于拷贝需要一定时间，如果在拷贝时间段内有日志写入，将导致拷贝的日志和MySQL的redo log不一致，所以xtrabackup还有一个后台进程监控着mysql的redo log，每秒监控一次，当MySQL的redo log有变化，该监控进程会立即将变化的内容写入到xtrabackup_logfile文件，这样就能保证拷贝走的redo log中记录了一切变化。但是这也是有风险的，因为redo是轮训式循环写入的，如果某一时刻有非常大量的日志写到redo log中，使得还没开始复制的日志就被新日志覆盖了，这样会日志丢失，并报错。

(2).拷贝完初始版的redo log后，xtrabackup开始拷贝innodb表的数据文件(即表空间文件.ibd文件和ibdata1)。注意，此时不拷贝innodb的frm文件。

(3).当innodb相关表的数据文件拷贝完成后，xtrabackup开始准备拷贝非innodb的文件。但在拷贝它们之前，要先对非innodb表进行加锁防止拷贝时有语句修改这些类型的表数据。

对于不支持backup lock的版本，只能通过flush tables with read lock来获取全局读锁，但这样也同样会锁住innodb表，杀伤力太大。所以使用xtrabackup备份Oracle的MySQL，实质上只能实现innodb表的部分时间热备、部分时间温备。

对于支持backup lock的版本，xtrabackup通过lock tables for backup获取轻量级的backup locks来替代flush tables with read lock，因为它只锁定非innodb表，所以由此实现了innodb表的真正热备。

(4).当获取到非innodb表的锁以后，开始拷贝非innodb表的数据和.frm文件。当这些拷贝完成之后，继续拷贝其他存储引擎类型的文件。(实际上，拷贝非innodb表的数据是在获取backup locks(如果支持)后自动进行的，它们属于同一个过程)

(5).当拷贝阶段完成后，就到了备份的收尾阶段。包括获取二进制日志中一致性位置的坐标点、结束redo log的监控和拷贝、释放锁等。

对于不支持backup lock的版本，收尾阶段的过程是这样的：获取二进制日志的一致性坐标点、结束redo log的监控和拷贝、释放锁。

对于支持backup lock的版本，收尾阶段的过程是这样的：先通过lock binlog for bakcup来获取二进制日志锁，然后结束redo log的监控和拷贝，再unlock tables释放表锁，随后获取二进制日志的一致性位置坐标点，最后unlock binlog释放二进制日志锁。

(6).如果一切都OK，xtrabackup将以状态码0退出。

所以，对是否支持backup lock的版本，xtrabackup备份的时的行为是不一样的。

backup阶段的过程具体如下图所示：

FTWRL：flush table with read lock;

3.2 准备过程(prepare阶段)

由于备份的时候拷贝走的数据文件可能是不一致的，比如监控着MySQL的redo log中在拷贝过程完成后又新的事务提交了，而拷贝走的数据是未提交状态的，那么就需要对该事务前滚；如果监控到的日志中有事务未提交，那么该事务就需要回滚。

但是如果只备份了myisam表或其他非事务表数据，因为备份阶段直接锁定了这些表，所以不会有不一致的状态。

xtrabackup有一个"准备"的阶段。这个阶段的实质就是对备份的innodb数据应用redo log，该回滚的回滚，该前滚的前滚，最终保证xtrabackup_logfile中记录的redo log已经全部应用到备份数据页上，并且实现了一致性。当应用结束后，会重写"xtrabackup_logfile"再次保证该redo log和备份的数据是对应的。

准备过程不需要连接数据库，该过程可以在任意装了xtrabackup软件的机器上进行，之所能实现是因为xtrabackup软件的内部嵌入了一个简化的innodb存储引擎，可以通过它完成日志的应用。

3.3 恢复过程(copy back阶段)

xtrabackup的恢复过程实质是将备份的数据文件和结构定义等文件拷贝回MySQL的datadir。同样可以拷贝到任意机器上。

要求恢复之前MySQL必须是停止运行状态，且datadir是空目录，除非恢复的操作是导入表的操作。具体见后文对应的内容。

4.准备实验环境

创建测试数据库backuptest，并创建myisam表和innodb表，此处简单的使用数值辅助表并分别插入1亿条数据。

DROP DATABASE IF EXISTS backuptest;
CREATE DATABASE backuptest;
USE backuptest;

# 创建myisam类型的数值辅助表和对应插入数据的存储过程
CREATE TABLE num_isam(n INT NOT NULL PRIMARY KEY)ENGINE=MYISAM;
DELIMITER $$
DROP PROCEDURE IF EXISTS proc_num1$$
CREATE PROCEDURE proc_num1(num INT) 
BEGIN
    DECLARE rn INT DEFAULT 1;
    TRUNCATE TABLE backuptest.num_isam;
    INSERT INTO backuptest.num_isam VALUES(1);
    dd: WHILE rn*2 < num DO
        BEGIN
            INSERT INTO backuptest.num_isam SELECT rn+n FROM backuptest.num_isam;
            SET rn = rn*2;
        END;
    END WHILE dd;
    INSERT INTO backuptest.num_isam SELECT n+rn FROM num_isam WHERE n+rn <=num;
END;$$
DELIMITER ;

# 创建innodb类型的数值辅助表和对应插入数据的存储过程
CREATE TABLE num_innodb(n INT NOT NULL PRIMARY KEY)ENGINE=INNODB;
DELIMITER $$
DROP PROCEDURE IF EXISTS proc_num2$$
CREATE PROCEDURE proc_num2(num INT) 
BEGIN
    DECLARE rn INT DEFAULT 1;
    TRUNCATE TABLE backuptest.num_innodb;
    INSERT INTO backuptest.num_innodb VALUES(1);
    dd: WHILE rn*2 < num DO
        BEGIN
            INSERT INTO backuptest.num_innodb SELECT rn+n FROM backuptest.num_innodb;
            SET rn = rn*2;
        END;
    END WHILE dd;
    INSERT INTO backuptest.num_innodb SELECT n+rn FROM backuptest.num_innodb WHERE n+rn <=num;
END;$$
DELIMITER ;

# 分别向两个数值辅助表中插入1亿条数据，
CALL proc_num1(100000000);
CALL proc_num2(100000000);

5.innobackupex工具

5.1 innobackupex实现全备份和恢复的过程

(1). 全备

除了给定连接MySQL服务器的连接参数，只需再给定一个目录即可，该目录是备份的目标位置。默认xtrabackup连接数据库的时候从配置文件中去读取和备份相关的配置，可以使用选项--defaluts-file指定连接时的参数配置文件，但如果指定该选项，该选项只能放在第一个选项位置。

innobackupex --user=root --password=123456 /bakdir/

默认备份的路径是指定路径/bakdir下的一个以时间为时间戳的目录。

[root@xuexi bakdir]# du -sh /bakdir/2017-04-02_07-09-47/*
4.0K    /bakdir/2017-04-02_07-09-47/backup-my.cnf
4.0G    /bakdir/2017-04-02_07-09-47/backuptest
589M    /bakdir/2017-04-02_07-09-47/ibdata1
1.8M    /bakdir/2017-04-02_07-09-47/mysql
8.0K    /bakdir/2017-04-02_07-09-47/Performance
636K    /bakdir/2017-04-02_07-09-47/performance_schema
1008K   /bakdir/2017-04-02_07-09-47/world
4.0K    /bakdir/2017-04-02_07-09-47/xtrabackup_binlog_info
4.0K    /bakdir/2017-04-02_07-09-47/xtrabackup_checkpoints
4.0K    /bakdir/2017-04-02_07-09-47/xtrabackup_info
4.0K    /bakdir/2017-04-02_07-09-47/xtrabackup_logfile

查看该文件目录中文件和大小，可以看出xtrabackup的行为就是复制了目标数据库的相关文件，并新建了几个文件。

其中：

• backup-my.cnf是拷贝过来的配置文件。里面只包含[mysqld]配置片段和备份有关的选项。

• xtrabackup_binlog_info中记录的是当前使用的二进制日志文件。

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  [root@xuexi bakdir]# cat 2017-04-02_07-09-47/xtrabackup_binlog_info 
  mysql-bin.000001        120
  

• xtrabackup_checkpoints中记录了备份的类型是全备还是增备，还有备份的起始、终止LSN号。

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  [root@xuexi bakdir]# cat 2017-04-02_07-09-47/xtrabackup_checkpoints 
  backup_type = full-backuped
  from_lsn = 0
  to_lsn = 7533359841
  last_lsn = 7533359841
  compact = 0
  recover_binlog_info = 0
  

• xtrabackup_info中记录的是备份过程中的一些信息。

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  [root@xuexi bakdir]# cat 2017-04-02_07-09-47/xtrabackup_info 
  uuid = 66f34974-1730-11e7-9d09-000c299af3f3
  name = 
  tool_name = innobackupex
  tool_command = --user=root --password=...  /bakdir/
  tool_version = 2.4.6
  ibbackup_version = 2.4.6
  server_version = 5.6.35-log
  start_time = 2017-04-02 07:09:47
  end_time = 2017-04-02 07:10:31
  lock_time = 0
  binlog_pos = filename 'mysql-bin.000001', position '120'
  innodb_from_lsn = 0
  innodb_to_lsn = 7533359841
  partial = N          # N表示未启用该方面的功能，如此处表示不是备份部分数据库或表
  incremental = N
  format = file
  compact = N
  compressed = N
  encrypted = N
  

• xtrabackup_logfile是复制和监控后写的redo日志。该日志是备份后下一个操作"准备"的关键。只有通过它才能实现数据一致性。

(2). 全备的准备过程

在全备份完成之后，备份的数据中如果有innodb数据，则还不能用来恢复。因为从xtrabackup开始备份的时候就监控着MySQL的redo log，在拷贝的innodb数据文件中很可能还有未提交的事务，并且拷贝完innodb数据之后还可能提交了事务或者开启了新的事务等等。总之，全备之后的状态不一定是一致的。但是如果只备份了myisam表或其他非事务表数据，因为备份阶段直接锁定了这些表，所以不会有不一致的状态。

xtrabackup有一个"准备"的阶段。这个阶段的实质就是对备份的innodb数据应用redo log，该回滚的回滚，该前滚的前滚，最终保证xtrabackup_logfile中记录的redo log已经全部应用到备份数据页上，并且实现了一致性。当应用结束后，会重写"xtrabackup_logfile"再次保证该redo log和备份的数据是对应的。

例如，备份的innodb数据文件中存在未提交的事务，但是在监控到的日志中进行了提交，那么就需要对该事务前滚；如果监控到的日志中有事务未提交，那么该事务就需要回滚。

准备阶段使用的模式选项是"--apply-log"。准备阶段不会连接MySQL，所以不用指定连接选项如--user等。

[root@xuexi bakdir]# innobackupex --apply-log /bakdir/2017-04-02_07-09-47/

在准备成功时，会在频幕上输出如下提示内容：

InnoDB: FTS optimize thread exiting.
InnoDB: Starting shutdown...
InnoDB: Shutdown completed; log sequence number 7533367063
170402 12:11:23 completed OK!

在准备阶段，有一个内存使用量选项"--use-memory"，该选项默认值为100M，值越大准备的过程越快。当然，将该值加大的前提是服务器内存够用。

(3). 全备份的恢复过程

恢复的阶段就是向MySQL的datadir拷贝。全备份的恢复要求MySQL必须处于stop状态，并且datadir必须为空哪怕是和MySQL无关的文件也不能存在，它不会去覆盖datadir中已存在的内容。否则会提示如下错误：

innobackupex version 2.4.6 based on MySQL server 5.7.13 Linux (x86_64) (revision id: 8ec05b7)
Original data directory /mydata/data is not empty!

停止mysql并清空datadir。

service mysqld stop
rm -rf /mydata/data/*

恢复时使用的模式是"--copy-back"，选项后指定要恢复的源备份目录。恢复时因为不需要连接数据库，所以不用指定连接选项，如--user等。

[root@xuexi bakdir]# innobackupex --copy-back /bakdir/2017-04-02_07-09-47/
170402 12:36:09 completed OK!

拷贝完成后，MySQL的datadir的文件的所有者和属组是innobackupex的调用者，所以需要改回mysql.mysql。

[root@xuexi bakdir]# ll /mydata/data/
total 712736
drwxr-x--- 2 root root      4096 Apr  2 12:36 backuptest
-rw-r----- 1 root root 616562688 Apr  2 12:35 ibdata1
-rw-r----- 1 root root  50331648 Apr  2 12:35 ib_logfile0
-rw-r----- 1 root root  50331648 Apr  2 12:35 ib_logfile1
-rw-r----- 1 root root  12582912 Apr  2 12:36 ibtmp1
drwxr-x--- 2 root root      4096 Apr  2 12:36 mysql
drwxr-x--- 2 root root      4096 Apr  2 12:35 Performance
drwxr-x--- 2 root root      4096 Apr  2 12:36 performance_schema
drwxr-x--- 2 root root      4096 Apr  2 12:35 world
-rw-r----- 1 root root        23 Apr  2 12:35 xtrabackup_binlog_pos_innodb
-rw-r----- 1 root root       494 Apr  2 12:35 xtrabackup_info

[root@xuexi bakdir]# chown -R mysql.mysql /mydata/data/*

完成这些之后，就可以启动MySQL服务器了。可以进入mysql测试backuptest数据库中的数据是否完整。

5.2 innobackupex实现增量备份和恢复的过程

增量备份依赖于全备份。xtrabackup实现增量备份的原理是通过比较全备份的终点LSN和当前的LSN，增备时将从终点LSN开始一直备份到当前的LSN。在备份时也有redo log的监控线程，对于增备过程中导致LSN增长的操作也会写入到日志中。

增备的实现依赖于LSN，所以只对innodb有效，对myisam表使用增备时，背后进行的是全备。

(1). 要进行增备，首先要有全备文件。这里重新进行一次全备。

innobackupex --user=root --password=123456 /bakdir/

全备完成后，在/bakdir目录下生成的全备目录是2017-04-02_13-26-35。

[root@xuexi ~]# ls /bakdir/2017-04-02_13-26-35/
backup-my.cnf  ibdata1  Performance         secure_dir  xtrabackup_binlog_info  xtrabackup_info
backuptest     mysql    performance_schema  world       xtrabackup_checkpoints  xtrabackup_logfile

查看xtrabackup_checkpoints可以得知相关的LSN。

[root@xuexi ~]# cat /bakdir/2017-04-02_13-26-35/xtrabackup_checkpoints
backup_type = full-backuped
from_lsn = 0
to_lsn = 7533367093
last_lsn = 7533367093
compact = 0
recover_binlog_info = 0

注意：要实现增备，这一次的全备一定不能进行"准备"操作，原因稍后给出。

(2). 进行第一次增备。

假设对示例数据可backuptest中的num_innodb表进行了truncate操作。

mysql> truncate backuptest.num_innodb;

然后再增备。增备时使用"--incremental"选项表示增量备份，增量备份时需要通过"--incremental-basedir=fullback_PATH"指定基于哪个备份集备份，因为是第一次增备，所以要基于完全备份增量集。

[root@xuexi ~]# innobackupex --user=root --password=123456 --incremental /bakdir/ --incremental-basedir=/bakdir/2017-04-02_13-26-35/

增备完成后，生成的增备集为/bakdir/2017-04-02_13-39-05/，查看其中的xtrabackup_checkpoints，可以看到备份的起始LSN是上次全备完成后的LSN。

[root@xuexi ~]# cat /bakdir/2017-04-02_13-39-05/xtrabackup_checkpoints
backup_type = incremental
from_lsn = 7533367093
to_lsn = 7533372535
last_lsn = 7533372535
compact = 0
recover_binlog_info = 0

默认情况下，增备的起始LSN是自动获取的，但是在某些情况下无法获取，还有些情况下无法获取到将要增备的basedir。xtrabackup提供的选项"--incremental-lsn=N"可以显式指定增备的起始LSN，显式指定LSN时，可以无需提供增备的basedir。

例如，如果获取到了上次全备的终止LSN为7533367093，可以如下方式增备：

innobackupex --user=root --password=123456 --incremental /bakdir/ --incremental-lsn=7533367093

这样增备后也在/bakdir中生成一个时间戳目录/bakdir/2017-04-02_13-50-33。查看LSN信息：

[root@xuexi ~]# cat /bakdir/2017-04-02_13-50-33/xtrabackup_checkpoints
backup_type = incremental
from_lsn = 7533367093
to_lsn = 7533372535
last_lsn = 7533372535
compact = 0
recover_binlog_info = 0

由此可知和指定--incremental-basedir进行增备是一样的。

(3). 进行第二次增备。

假设在第一次增备后，向上次truncate的表backuptest.num_innodb表中插入的100W条记录。

mysql> call backuptest.proc_num2(1000000);      
mysql> select count(*) from backuptest.num_innodb;
+----------+
| count(*) |
+----------+
|  1000000 |
+----------+

然后进行增备。这次增备是基于第一次增备的（当然也可以基于全备进行备份，这样实现的是差异备份）。

[root@xuexi ~]# innobackupex --user=root --password=123456 --incremental /bakdir/ --incremental-basedir=/bakdir/2017-04-02_13-39-05/

这次增备完成后生成的备份集为/bakdir/2017-04-02_14-03-51/。查看LSN信息：

[root@xuexi ~]# cat /bakdir/2017-04-02_14-03-51/xtrabackup_checkpoints
backup_type = incremental
from_lsn = 7533372535
to_lsn = 7585150275
last_lsn = 7585150275
compact = 0
recover_binlog_info = 0

(4). 增备的准备过程

增备的准备过程和全备的准备过程有点不一样，不到最后恢复的时候不能进行任何"准备"过程。

增备过程中的每一次备份行为都会监控MySQL的redo log，写入到xtrabackup_logfile的日志中可能会有未提交的事务，但是到后面增备的时候进行了提交，也就是说提交过程记录到了增备时监控的日志xtrabackup_logfile中。如果在增备前进行了"准备"，那么该事务就会被回滚，后面增备中的提交就丢失了，由此会造成数据丢失。

要保证将所有的备份集进行整合，需要使用在每个备份集的"准备"过程中使用"--redo-only"选项，这样应用日志时会"直线向前"直到最后一个备份集。它的本质是向全备集中不断的追加应用增备中的日志。但是，最后一个增备集需要作为备份集整合的终点，所以它不能使用"--redo-only"选项。整合完成之后，原来的全备就已经完整了，这时再对追加完成的全备集进行一次"准备"即可用于后面的恢复。

所以，如果全备为A，3次增备分别为B/C/D，如果只想恢复到C，那么从A开始整合到C结束即可。

因为在每一个增备的"准备"过程中都需要向整合的开始备份集中追加应用日志，所以每一次增备的"准备"都需要指定整合的开始备份集目录作为basedir。例如指定全备份作为整合的初始备份集。

从以上实验过程中，得到的全备集是2017-04-02_13-26-35，第一次和第二次增备集分别是2017-04-02_13-26-35、2017-04-02_14-03-51。下面是它们的"准备"过程。

# 对整合的开始备份集——全备集应用日志，并指定"--redo-only"表示开始进入日志追加
innobackupex --apply-log --redo-only /bakdir/2017-04-02_13-26-35

# 对第一个增备集进行"准备"，将其追加到全备集中
innobackupex --apply-log --redo-only /bakdir/2017-04-02_13-26-35 --incremental-dir=/bakdir/2017-04-02_13-39-05

# 对第二个增备集进行"准备"，将其追加到全备集中，但是不再应用"--redo-only"，表示整合的结束点
innobackupex --apply-log /bakdir/2017-04-02_13-26-35 --incremental-dir=/bakdir/2017-04-02_14-03-51

# 对整合完成的全备集进行一次整体的"准备"
innobackupex --apply-log /bakdir/2017-04-02_13-26-35

当所有的备份集整合完毕后，就像是一个完整的全备集，全备中的LSN会更新到整合的结束点。如下：

[root@xuexi data]# cat /bakdir/2017-04-02_13-26-35/xtrabackup_checkpoints
backup_type = full-prepared
from_lsn = 0
to_lsn = 7585150275  #整合完成后全备中的LSN
last_lsn = 7585150275
compact = 0
recover_binlog_info = 0

[root@xuexi data]# cat /bakdir/2017-04-02_14-03-51/xtrabackup_checkpoints
backup_type = incremental
from_lsn = 7533372535
to_lsn = 7585150275       #整合的结束备份集中的LSN
last_lsn = 7585150275
compact = 0
recover_binlog_info = 0

如果不小心整合的顺序错误了，那么整合的备份集将是无效的，需要重新整合。

(5). 增备的恢复过程

因为整合结束后就等价于一个全备集，所以可以直接进行恢复。

恢复过程同样需要保证MySQL的datadir是空的，且MySQL服务器是stop的。

service mysqld stop
rm -rf /mydata/data/*
innobackupex --copy-back /bakdir/2017-04-02_13-26-35
chown -R mysql.mysql /mydata/data/*

然后重启MySQL，进入查看可知num_innodb的数据为100W行记录，即恢复成功。

mysql> select count(*) from backuptest.num_innodb;
+----------+
| count(*) |
+----------+
|  1000000 |
+----------+

5.3 innobackupex实现导出和导入单张表的过程

默认情况下，InnoDB表不能通过直接复制表文件的方式在mysql服务器之间进行移植，即便使用了innodb_file_per_table选项。而使用Xtrabackup工具可以实现此种功能，不过只能"导出"具有.ibd文件的表，也就是说导出表的mysql服务器启用了innodb_file_per_table选项，而且要导出的表还是在启用该选项之后才创建的。

导入表的是，要求导入表的服务器版本是MySQL 5.6+，且启用了innodb_file_per_table选项。

(1). 导出表

导出表是在"准备"的过程中进行的，不是在备份的时候导出。对于一个已经备份好的备份集，使用"--apply-log"和"--export"选项即可导出备份集中的表。

假如以全备份集/bakdir/2017-04-02_17-41-38为例，要导出其中的表。

innobackupex --apply-log --export /bakdir/2017-04-02_17-41-38

在导出过程中，会看到如下信息：

1 2	xtrabackup: export metadata of table 'backuptest/num_innodb' to file `./backuptest/num_innodb.exp` (1 indexes) xtrabackup:     name=PRIMARY, id.low=144, page=3

它说明了创建了一个.exp文件。

查看备份集目录下的backuptest目录，会发现多出了2个文件：.cfg和.exp，再加上.ibd文件，这3个文件是后续导入表时所需的文件。

-rw-r--r-- 1 root root  349 Apr  2 18:15 num_innodb.cfg
-rw-r----- 1 root root  16K Apr  2 18:15 num_innodb.exp
-rw-r----- 1 root root 8.4K Apr  2 17:41 num_innodb.frm
-rw-r----- 1 root root  31M Apr  2 17:41 num_innodb.ibd

其中.cfg文件是一种特殊的innodb数据字典文件，它和exp文件的作用是差不多的，只不过后者还支持在xtradb中导入，严格地讲，要将导出的表导入到MySQL5.6或者percona server 5.6中，".cfg"文件完全可以不需要，但是如果有该文件的话，会进行架构验证。

(2). 导入表

要在mysql服务器上导入来自于其它服务器的某innodb表，需要先在当前服务器上创建一个跟原表表结构一致的表，而后才能实现将表导入：

mysql> CREATE TABLE tabletest (...)  ENGINE=InnoDB;

然后将此表的表空间：

mysql> ALTER TABLE mydatabase.tabletest  DISCARD TABLESPACE;

接下来，将来自于"导出"表的的.ibd和.exp文件复制到当前服务器的数据目录，如果导入目标服务器是MySQL 5.6+，也可以复制.cfg文件。然后使用如下命令将其“导入”：

mysql> ALTER TABLE mydatabase.tabletest IMPORT TABLESPACE;

5.4 innobackupex实现部分备份和恢复的过程

xtrabackup支持部分备份，意味着可以指定备份哪个数据库或者哪个表。

部分备份只有一点需要注意：在恢复的时候不要通过"--copy-back"的方式拷贝回datadir，而是应该使用导入表的方式。尽管使用拷贝的方式有时候是可行的，但是很多情况下会出现数据库不一致的状态。

(1). 备份

创建部分备份有三种方式：

1.  通过"--include"选项可以指定正则来匹配要备份的表，这种方式要使用完整对象引用格式，即db_name.tab_name的方式。
2. 将要备份的表分行枚举到一个文件中，通过"--tables-file"指定该文件。
3. 或者使用"--databases"指定要备份的数据库或表，指定备份的表时要使用完整对象引用格式，多个元素使用空格分开。

使用前两种部分备份方式，只能备份innodb表，不会备份任何myisam，即使指定了也不会备份。而且要备份的表必须有独立的表空间文件，也就是说必须开启了innodb_file_per_table，更精确的说，要备份的表是在开启了innodb_file_per_table选项之后才创建的。第三种备份方式可以备份myisam表。

例如 --include='^back.*[.]num_*' ，将备份back字母开头的数据库中num开头的表，其中"[.]"的中括号不能少，因为正则中"."有特殊意义，所以使用中括号来枚举以实现对象的完整引用。

innobackupex --user=root --password=123456 --include='^back*[.]num_*' /bakdir/

使用"--include"和"--tables-file"备份后，会生成一个时间戳目录，目录中只有和要备份的表有关的文件。

[root@xuexi data]# ls /bakdir/2017-04-02_17-35-46/
backup-my.cnf  ibdata1  xtrabackup_binlog_info  xtrabackup_checkpoints  xtrabackup_info  xtrabackup_logfile

如果使用的是--databases选项，则会生成一个时间戳目录，里面有备份的数据库代表的目录，如果只备份了某个表，则该数据库目录中只有该表相关的文件。

innobackupex --user=root --password=123456 --databases='mysql.user backuptest' /bakdir/

上面只备份mysql.user表和backuptest数据库，在生成的时间戳目录中将有两个mysql目录和backuptest目录。

[root@xuexi data]# ls /bakdir/2017-04-02_17-41-38/
backup-my.cnf  backuptest  ibdata1  mysql  xtrabackup_binlog_info  xtrabackup_checkpoints  xtrabackup_info  xtrabackup_logfile

[root@xuexi data]# ls /bakdir/2017-04-02_17-41-38/backuptest/
db.opt  num_innodb.frm  num_innodb.ibd  num_isam.frm  num_isam.MYD  num_isam.MYI

[root@xuexi data]# ls /bakdir/2017-04-02_17-41-38/mysql/
user.frm  user.MYD  user.MYI

(2). 部分备份的准备和恢复过程

部分备份的准备和恢复过程分别是导出表和导入表的过程。见上文。 

5.5 innobackupex实现定时点恢复

xtrabackup本身无法实现定时点恢复，只能通过恢复备份后通过二进制日志实现。实现方法和一般定时点恢复是一样的。见：二进制日志定点还原数据库。

5.6 流备份和远程备份

xtrabackup支持备份流，当前可用的流类型只有tar和xtrabackup自带的xbstream，通过流可以将它们传递给其他程序进行相关的操作，如压缩。但是不建议在备份的同时进行压缩，因为压缩会占用极大的cpu资源，使得备份时间延长很多，温备的过程也就延长了。

另外，MySQL的数据文件压缩比非常大，所以建议备份后在空闲的时候进行压缩。

xtrabackup还支持远程备份，只需使用"--remote-host"指定远程的主机名即可，指定方式和ssh指定的方式一样。如--remote-host=root@192.168.100.18。

使用流备份的方法如下：

# 使用tar流
innobackupex --user=root --password=123456 --stream=tar /bakdir/ >/tmp/a.tar
# 使用tar流的同时交给gzip压缩
innobackupex --user=root --password=123456 --stream=tar /bakdir/ | gzip >/tmp/a.tar.gz
# 使用tar流备份到远程主机中并归档
innobackupex --user=root --password=123456 --stream=tar /bakdir/ | ssh root@192.168.100.10  "cat -  > /tmp/`date +%F_%H-%M-%S`.tar"
# 使用tar流备份到原远程主机中并解包
innobackupex --user=root --password=123456 --stream=tar /bakdir/ | ssh root@192.168.100.10  "cat -  | tar -x -C /tmp/"

# 使用xtrabackup自带的xbstream流
innobackupex --user=root --password=123456 --stream=xbstream /bakdir/ >/tmp/b.xbs
# 解压xbstream流
innobackupex --user=root --password=123456 --stream=xbstream /bakdir/ | ssh root@192.168.100.10  "cat -  | xbstream -x -C /tmp/"
# 使用xbstream流的同时进行压缩，使用"--compress"选项
innobackupex --user=root --password=123456 --stream=xbstream --compress /bakdir/ > /bakdir/backup.xbs

注意，如果在解压备份的.tar.gz时出错，可能在解压的时候需要使用-i选项。如tar -xif /tmp/b.tar/gz。

5.7 加速备份

当备份到本地的时候，可以使用"--rsync"选项，该选项用于在flush tables with read lock后调用rsync替代cp进程复制非Innodb数据和.frm文件，加快复制速度。

但要注意，因为支持备份锁的版本在获取到backup locks的时候会自动复制非Innodb数据和.frm文件，所以"--rsync"选项是无效的。

另外，该选项不能和"--stream"选项和"--remote-host"选项同时使用。 

6.xtrabackup工具

xtrabackup工具是C语言编写的工具，在innobackupex使用C重写之后，innobackupex是该工具的一个软链接。但是它不能实现innobackupex的所有功能，例如xtrabackup工具没有恢复功能，而innobackupex有"--copy-back"选项来恢复。

xtrabackup工具有两种常用运行模式："--backup"和"--prepare"。还有两个比较少用的模式："--stats"和"--print-param"。

由于前文对innobackupex的介绍非常详细，xtrabackup在功能实现上和它是一样的。所以下面将简单介绍。

6.1 xtrabackup实现全备 

(1).备份过程

和innobackupex备份过程不同的是，xtrabackup的备份路径是由"--target-dir"选项严格指定的，如果指定的目录不存在，它备份的时候不会在target-dir目录中再创建时间戳子目录。

[root@xuexi data]# xtrabackup --backup --user=root --password=123456 --datadir=/mydata/data --target-dir=/bakdir/fullback

[root@xuexi data]# ls /bakdir/fullback
backup-my.cnf  ibdata1  Performance         secure_dir  xtrabackup_binlog_info  xtrabackup_info
backuptest     mysql    performance_schema  world       xtrabackup_checkpoints  xtrabackup_logfile

(2).准备过程

xtrabackup --prepare --target-dir=/bakdir/fullback

(3).恢复过程

xtrabackup自身不能恢复，只能通过拷贝备份集的方式来恢复。例如使用rsync或者cp等。

另外，恢复时也一样要求MySQL是stop状态，datadir是空目录。并且拷贝完成后要修改datadir中文件的所有者和属组为mysql用户和组。

service mysqld stop
rm -rf /mydata/data/*
rsync -azP /bakdir/fullback/* /mydata/data
chown -R mysql.mysql /mydata/data/*

6.2 xtrabackup实现增备

(1).首先进行全备

xtrabackup --backup --user=root --password=123456 --datadir=/mydata/data --target-dir=/bakdir/base_full

(2).进行第一次增备

xtrabackup --backup --user=root --password=123456 --target-dir=/bakdir/incr_bak1 --incremental-basedir=/bakdir/base_full --datadir=/mydata/data/

同样也可以在增备时使用"--incremental-lsn"来指定从哪个lsn开始增量备份，这和innobackupex是一样的。

(3).进行第二次增备

xtrabackup --backup --user=root --password=123456 --target-dir=/bakdir/incr_bak2 --incremental-basedir=/bakdir/incr_bak1 --datadir=/mydata/data/

(4).准备过程

准备过程和innobackupex是一样的，使用"--apply-log-only"来直线向前地应用redo log，同样，在最后一个增备集的准备过程中不能使用"--apply-log-only"选项。

xtrabackup --prepare --apply-log-only --target-dir=/bakdir/base_full
xtrabackup --prepare --apply-log-only --target-dir=/bakdir/base_full --incremental-dir=/bakdir/incr_bak1
xtrabackup --prepare --target-dir=/bakdir/base_full --incremental-dir=/bakdir/incr_bak2

(5).恢复阶段

恢复阶段即拷贝阶段，和前面全备的恢复阶段是一样的，要求MySQL停止运行，datadir是空目录，拷贝全备目录到datadir，修改datadir的所有者和属组。

6.3 xtrabackup实现部分备份

xtrabackup部分备份和innobackupex不太一样，innobackupex的部分备份实质上是在已经备份好的备份集上导出导入表，而xtrabackup直接在备份过程中筛选要备份的目标，它不建立在已有的备份集上。

(1).备份过程

• Ÿxtrabackup使用"--tables"选项对应innobackupex的"--include"选项，它们是一样的，都是正则匹配完整对象引用名称。
• 使用"--tables-file"选项指定枚举要备份表的列表，每行一个表，表名需要使用完整对象引用名称。和innobackupex一样的。
• Ÿ使用"--databases"和"--databases-file"指定要单独备份的数据库或表，后者可以枚举出要备份的列表。这两个选项不能使用通配符和正则匹配。

例如：

xtrabackup --backup --user=root --password=123456 --target-dir=/bakdir/part_bak1 --datadir=/mydata/data/ --tables="^back*[.]num_*"

(2).准备过程

xtrabackup的部分备份的准备要比innobackupex方便的多，直接对备份集进行"--prepare"即可。

xtrabackup --prepare --target-dir=/bakdir/part_bak1

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