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MySQL 官方出品，比 mydumper 更快的多线程逻辑备份工具

来源：互联网 收集：自由互联 发布时间：2022-05-31
mysqldump 和 mydumper 是我们常用的两个逻辑备份工具。 无论是 mysqldump 还是 mydumper 都是将备份数据通过 INSERT 的方式写入到备份文件中。 恢复时，myloader（ mydumper 中的恢复工具 ） 是多线

mysqldump 和 mydumper 是我们常用的两个逻辑备份工具。

无论是 mysqldump 还是 mydumper 都是将备份数据通过 INSERT 的方式写入到备份文件中。

恢复时，myloader（ mydumper 中的恢复工具 ） 是多线程导入，且一个 INSERT 语句中包含多条记录，多个 INSERT 操作批量提交。基本上，凡是我们能想到的，有助于提升导入速度的，myloader 都会使用或有选项提供。

单就恢复速度而言，可以说，myloader 就是逻辑恢复工具的天花板。

既然如此，还有办法能继续提升逻辑恢复工具的恢复速度么？毕竟，备份的恢复速度直接影响着灾难发生时数据库服务的 RTO。

答案，有！

这个就是官方在 MySQL Shell 8.0.21 中推出的 Dump & Load 工具。

与 myloader 不一样的是，MySQL Shell Load 是通过 LOAD DATA LOCAL INFILE 命令来导入数据的。

而 LOAD DATA 操作，按照官方文档的说法，比 INSERT 操作快 20 倍。

下面，我们看看 MySQL Shell Dump & Load 的具体用法和实现原理。

本文主要包括以下几部分：

  1. 什么是 MySQL Shell。
  2. MySQL Shell的安装。
  3. MySQL Shell Dump & Load的使用。
  4. util.dumpInstance的关键特性。
  5. util.loadDump的关键特性。
  6. util.dumpInstance的备份流程。
  7. util.dumpInstance的参数解析。
  8. util.loadDump的参数解析。
  9. 使用 MySQL Shell Dump & Load时的注意事项。

 

什么是 MySQL Shell

MySQL Shell 是 MySQL 的一个高级客户端和代码编辑器，是第二代 MySQL 客户端。第一代 MySQL 客户端即我们常用的 mysql。

相比于 mysql，MySQL Shell 不仅支持 SQL，还具有以下关键特性：

  1. 支持 Python 和 JavaScript 两种语言模式。基于此，我们可以很容易地进行一些脚本开发工作。
  2. 支持 AdminAPI。AdminAPI 可用来管理 InnoDB Cluster、InnoDB ClusterSet 和 InnoDB ReplicaSet。
  3. 支持 X DevAPI。X DevAPI 可对文档（ Document ）和表（ Table ）进行 CRUD（Create，Read，Update，Delete）操作。

除此之外，MySQL Shell 还内置了很多实用工具，包括：

  • checkForServerUpgrade：检测目标实例能否升级到指定版本。

  • dumpInstance：备份实例。

  • dumpSchemas：备份指定库。

  • dumpTables：备份指定表。

  • loadDump：恢复通过上面三个工具生成的备份。

  • exportTable：将指定的表导出到文本文件中。只支持单表，效果同 SELECT INTO OUTFILE 一样。

  • importTable：将指定文本的数据导入到表中。

    在线上，如果我们有个大文件需要导入，建议使用这个工具。它会将单个文件进行拆分，然后多线程并行执行 LOAD DATA LOCAL INFILE 操作。不仅提升了导入速度，还规避了大事务的问题。

  • importJson：将 JSON 格式的数据导入到 MySQL 中，譬如将 MongoDB 中通过 mongoexport 导出的数据导入到 MySQL 中。

在使用时注意：

  1. 通过 dumpInstance，dumpSchemas，dumpTables 生成的备份只能通过 loadDump 来恢复。
  2. 通过 exportTable 生成的备份只能通过 importTable 来恢复。

下面，我们重点说说 Dump & Load 相关的工具，包括 dumpInstance，dumpSchemas，dumpTables 和 loadDump。

 

MySQL Shell 的安装

MySQL Shell 下载地址：https://dev.mysql.com/downloads/shell/。

同 MySQL 一样，提供了多个版本的下载。这里使用 Linux 二进制版本（ Linux - Generic ）。

# cd /usr/local/
# wget https://dev.mysql.com/get/Downloads/MySQL-Shell/mysql-shell-8.0.29-linux-glibc2.12-x86-64bit.tar.gz
# tar xvf mysql-shell-8.0.29-linux-glibc2.12-x86-64bit.tar.gz 
# ln -s mysql-shell-8.0.29-linux-glibc2.12-x86-64bit mysql-shell
# export PATH=$PATH:/usr/local/mysql-shell/bin
  MySQL Shell Dump & Load 的使用 util.dumpInstance(outputUrl[, options])

备份实例。

其中，outputUrl 是备份目录，其必须为空。options 是可指定的选项。

首先，看一个简单的示例。

# mysqlsh -h 10.0.20.4 -P3306 -uroot -p
mysql-js> util.dumpInstance('/data/backup/full',{compression: "none"})
Acquiring global read lock
Global read lock acquired
Initializing - done
1 out of 5 schemas will be dumped and within them 1 table, 0 views.
4 out of 7 users will be dumped.
Gathering information - done
All transactions have been started
Locking instance for backup
Global read lock has been released
Writing global DDL files
Writing users DDL
Running data dump using 4 threads.
NOTE: Progress information uses estimated values and may not be accurate.
Writing schema metadata - done
Writing DDL - done
Writing table metadata - done
Starting data dump
101% (650.00K rows / ~639.07K rows), 337.30K rows/s, 65.89 MB/s
Dump duration: 00:00:01s
Total duration: 00:00:01s
Schemas dumped: 1
Tables dumped: 1
Data size: 126.57 MB
Rows written: 650000
Bytes written: 126.57 MB
Average throughput: 65.30 MB/s

命令中的 /data/backup/full 是备份目录，compression: "none" 指的是不压缩，这里设置为不压缩主要是为了方便查看数据文件的内容。线上使用建议开启压缩。


接下来我们看看备份目录中的内容。

# ll /data/backup/full/
total 123652
-rw-r----- 1 root root      273 May 25 21:13 @.done.json
-rw-r----- 1 root root      854 May 25 21:13 @.json
-rw-r----- 1 root root      240 May 25 21:13 @.post.sql
-rw-r----- 1 root root      288 May 25 21:13 sbtest.json
-rw-r----- 1 root root 63227502 May 25 21:13 sbtest@sbtest1@0.tsv
-rw-r----- 1 root root      488 May 25 21:13 sbtest@sbtest1@0.tsv.idx
-rw-r----- 1 root root 63339214 May 25 21:13 sbtest@sbtest1@@1.tsv
-rw-r----- 1 root root      488 May 25 21:13 sbtest@sbtest1@@1.tsv.idx
-rw-r----- 1 root root      633 May 25 21:13 sbtest@sbtest1.json
-rw-r----- 1 root root      759 May 25 21:13 sbtest@sbtest1.sql
-rw-r----- 1 root root      535 May 25 21:13 sbtest.sql
-rw-r----- 1 root root      240 May 25 21:13 @.sql
-rw-r----- 1 root root     6045 May 25 21:13 @.users.sql

其中，

  • @.done.json：会记录备份的结束时间，备份集的大小。备份结束时生成。

  • @.json：会记录备份的一些元数据信息，包括备份时的一致性位置点信息：binlogFile，binlogPosition 和 gtidExecuted，这些信息可用来建立复制。

  • @.sql，@.post.sql：这两个文件只有一些注释信息。不过在通过 util.loadDump 导入数据时，我们可以通过这两个文件自定义一些 SQL。其中，@.sql 是数据导入前执行，@.post.sql 是数据导入后执行。

  • sbtest.json：记录 sbtest 中已经备份的表、视图、定时器、函数和存储过程。

  • *.tsv：数据文件。我们看看数据文件的内容。

    # head -2 sbtest@sbtest1@0.tsv
    1 6461363 68487932199-96439406143-93774651418-41631865787-96406072701-20604855487-25459966574-28203206787-41238978918-19503783441 22195207048-70116052123-74140395089-76317954521-98694025897
    2 1112248 13241531885-45658403807-79170748828-69419634012-13605813761-77983377181-01582588137-21344716829-87370944992-02457486289 28733802923-10548894641-11867531929-71265603657-36546888392

    TSV 格式，每一行储存一条记录，字段与字段之间用制表符（\t）分隔。

  • sbtest@sbtest1.json：记录了表相关的一些元数据信息，如列名，字段之间的分隔符（fieldsTerminatedBy）等。

  • sbtest@sbtest1.sql：sbtest.sbtest1 的建表语句。

  • sbtest.sql：建库语句。如果这个库中存在存储过程、函数、定时器，也是写到这个文件中。

  • @.users.sql：创建账号及授权语句。默认不会备份 mysql.session，mysql.session，mysql.sys 这三个内部账号。


util.dumpSchemas(schemas, outputUrl[, options])

备份指定库的数据。

用法同 util.dumpInstance 类似。其中，第一个参数必须为数组，即使只需备份一个库，如，

util.dumpSchemas(['sbtest'],'/data/backup/schema')

支持的配置大部分与 util.dumpInstance 相同。

从 MySQL Shell 8.0.28 开始，可直接使用 util.dumpInstance 中的 includeSchemas 选项进行指定库的备份。


util.dumpTables(schema, tables, outputUrl[, options])

备份指定表的数据。

用法同 util.dumpInstance 类似。其中，第二个参数必须为数组，如，

util.dumpTables('sbtest',['sbtest1'],'/data/backup/table')

支持的配置大部分与 util.dumpInstance 相同。

从 MySQL Shell 8.0.28 开始，可直接使用 util.dumpInstance 中的 includeTables 选项进行指定表的备份。


util.loadDump(url[, options])

导入通过 dump 命令生成的备份集。如，

# mysqlsh -S /data/mysql/3307/data/mysql.sock
mysql-js> util.loadDump("/data/backup/full",{loadUsers: true})
Loading DDL, Data and Users from '/data/backup/full' using 4 threads.
Opening dump...
Target is MySQL 8.0.27. Dump was produced from MySQL 8.0.27
Scanning metadata - done
Checking for pre-existing objects...
Executing common preamble SQL
Executing DDL - done
Executing view DDL - done
Starting data load
2 thds loading - 100% (126.57 MB / 126.57 MB), 11.43 MB/s, 0 / 1 tables done
Recreating indexes - done
Executing user accounts SQL...
NOTE: Skipping CREATE/ALTER USER statements for user 'root'@'localhost'
NOTE: Skipping GRANT statements for user 'root'@'localhost'
Executing common postamble SQL
2 chunks (650.00K rows, 126.57 MB) for 1 tables in 1 schemas were loaded in 10 sec (avg throughput 13.96 MB/s)
0 warnings were reported during the load.

命令中的 /data/backup/full 是备份目录，loadUsers: true 是导入账号，默认不会导入。

 

util.dumpInstance 的关键特性

util.dumpInstance 的关键特性如下：

  1. 多线程备份。并发线程数由 threads 决定，默认是 4。
  2. 支持单表 chunk 级别的并行备份，前提是表上存在主键或唯一索引。
  3. 默认是压缩备份。
  4. 支持备份限速。可通过 maxRate 限制单个线程的数据读取速率。

 

util.loadDump 的关键特性

util.loadDump 的关键特性如下：

  1. 多线程恢复。并发线程数由 threads 决定，默认是 4。

  2. 支持断点续传功能。

    在导入的过程中，会在备份目录生成一个进度文件，用于记录导入过程中的进度信息。

    文件名由 progressFile 指定，默认是 load-progress.<server_uuid>.progress。

    导入时，如果备份目录中存在 progressFile，默认会从上次完成的地方继续执行。如果要从头开始执行，需将 resetProgress 设置为 true。

  3. 支持延迟创建二级索引。

  4. 支持边备份，边导入。

  5. 通过 LOAD DATA LOCAL INFILE 命令来导入数据。

  6. 如果单个文件过大，util.loadDump 在导入时会自动进行切割，以避免产生大事务。

  util.dumpInstance 的备份流程

util.dumpInstance 的备份流程如下图所示。

图片

不难看出，util.dumpInstance 的备份流程与 mysqldump 大致相同，不同的地方主要体现在以下两点：

  1. util.dumpInstance 会加备份锁。备份锁可用来阻塞备份过程中的 DDL。
  2. util.dumpInstance 是并行备份，相对于 mysqldump 的单线程备份，备份效率更高。
  util.dumpInstance 的参数解析

util.dumpInstance 的参数可分为如下几类：

过滤相关

以下是过滤相关的选项。

  • excludeSchemas：忽略某些库的备份，多个库之间用逗号隔开，如，

    excludeSchemas: ["db1", "db2"]

  • includeSchemas：指定某些库的备份。

  • excludeTables：忽略某些表的备份，表必须是 schema.table 的格式，多个表之间用逗号隔开，如，

    excludeTables: ["sbtest.sbtest1", "sbtest.sbtest2"]

  • includeTables：指定某些表的备份。

  • events：是否备份定时器，默认为 true。

  • excludeEvents：忽略某些定时器的备份。

  • includeEvents：指定某些定时器的备份。

  • routines：是否备份函数和存储过程，默认为 true。

  • excludeRoutines：忽略某些函数和存储过程的备份。

  • includeRoutines：指定某些函数和存储过程的备份。

  • users：是否备份账号信息，默认为 true。

  • excludeUsers：忽略某些账号的备份，可指定多个账号。

  • includeUsers：指定某些账号的备份，可指定多个账号。

  • triggers：是否备份触发器，默认为 true。

  • excludeTriggers：忽略某些触发器的备份。

  • includeTriggers：指定某些触发器的备份。

  • ddlOnly：是否只备份表结构，默认为 false。

  • dataOnly：是否只备份数据，默认为 false。


并行备份相关

  • chunking：是否开启 chunk 级别的并行备份功能，默认为 true。
  • bytesPerChunk：每个 chunk 文件的大小，默认 64M。
  • threads：并发线程数，默认为 4。

OCI（甲骨文云）相关

  • ocimds：是否检查备份集与 MySQL Database Service（甲骨文云的 MySQL 云服务，简称 MDS ）的兼容性，默认为 false，不检查。如果设置为 true，会输出所有的不兼容项及解决方法。不兼容项可通过下面的 compatibility 来解决。

  • compatibility：如果要将备份数据导入到 MDS 中，为了保证与后者的兼容性，可在导出的过程中进行相应地调整。具体来说：

    1. create_invisible_pks：对于没有主键的表，会创建一个隐藏主键：my_row_id BIGINT UNSIGNED AUTO_INCREMENT INVISIBLE PRIMARY KEY。隐藏列是 MySQL 8.0.23 引入的。
    2. force_innodb：将表的引擎强制设置为 InnoDB。
    3. ignore_missing_pks：忽略主键缺失导致的错误，与 create_invisible_pks 互斥，不能同时指定。
    4. skip_invalid_accounts：忽略没有密码，或者使用了 MDS 不支持的认证插件的账号。
    5. strip_definers：去掉视图、存储过程、函数、定时器、触发器中的 DEFINER=account 子句。
    6. strip_restricted_grants：去掉 MDS 中不允许 GRANT 的权限。
    7. strip_tablespaces：去掉建表语句中的 TABLESPACE=xxx 子句。

  • osBucketName，osNamespace，ociConfigFile，ociProfile，ociParManifest，ociParExpireTime：OCI 对象存储相关。


其它选项

  • tzUtc：是否设置 TIME_ZONE = '+00:00'，默认为 true。
  • consistent：是否开启一致性备份，默认为 true。若设置为 false，则不会加全局读锁，也不会开启事务的一致性快照。
  • dryRun：试运行。此时只会打印备份信息，不会执行备份操作。
  • maxRate：限制单个线程的数据读取速率，单位 byte，默认为 0，不限制。
  • showProgress：是否打印进度信息，如果是 TTY 设备（命令行终端），则为 true，反之，则为 false。
  • defaultCharacterSet：字符集，默认为 utf8mb4。
  • compression：备份文件的压缩算法，默认为 zstd。也可设置为 gzip 或 none（不压缩）。
  util.loadDump 的参数解析

util.loadDump 的参数可分为如下几类：

过滤相关

  • excludeEvents：忽略某些定时器的导入。
  • excludeRoutines：忽略某些函数和存储过程的导入。
  • excludeSchemas：忽略某些库的导入。
  • excludeTables：忽略某些表的导入。
  • excludeTriggers：忽略某些触发器的导入。
  • excludeUsers：忽略某些账号的导入。
  • includeEvents：导入指定定时器。
  • includeRoutines：导入指定函数和存储过程。
  • includeSchemas：导入指定库。
  • includeTables：导入指定表。
  • includeTriggers：导入指定触发器。
  • includeUsers：导入指定账号。
  • loadData：是否导入数据，默认为 true。
  • loadDdl：是否导入 DDL 语句，默认为 true。
  • loadUsers：是否导入账号，默认为 false。注意，即使将 loadUsers 设置为 true，也不会导入当前正在执行导入操作的用户。
  • ignoreExistingObjects：是否忽略已经存在的对象，默认为 off。

并行导入相关

  • backgroundThreads：获取元数据和 DDL 文件内容的线程数。备份集如果存储在本地，backgroundThreads 默认和 threads 一致。
  • threads：并发线程数，默认为 4。
  • maxBytesPerTransaction：指定单个 LOAD DATA 操作可加载的最大字节数。默认与 bytesPerChunk 一致。这个参数可用来规避大事务。

断点续传相关

  • progressFile：在导入的过程中，会在备份目录生成一个 progressFile，用于记录加载过程中的进度信息，这个进度信息可用来实现断点续传功能。默认为 load-progress.<server_uuid>.progress。
  • resetProgress：如果备份目录中存在 progressFile，默认会从上次完成的地方继续执行。如果要从头开始执行，需将 resetProgress 设置为 true。该参数默认为 off。

OCI 相关

osBucketName，osNamespace，ociConfigFile，ociProfile。


二级索引相关

  • deferTableIndexes：是否延迟（数据加载完毕后）创建二级索引。可设置：off（不延迟），fulltext（只延迟创建全文索引，默认值），all（延迟创建所有索引）。
  • loadIndexes：与 deferTableIndexes 一起使用，用来决定数据加载完毕后，最后的二级索引是否创建，默认为 true。

其它选项

  • analyzeTables：表加载完毕后，是否执行 ANALYZE TABLE 操作。默认是 off（不执行），也可设置为 on 或 histogram（只对有直方图信息的表执行）。
  • characterSet：字符集，无需显式设置，默认会从备份集中获取。
  • createInvisiblePKs：是否创建隐式主键，默认从备份集中获取。这个与备份时是否指定了 create_invisible_pks 有关，若指定了则为 true，反之为 false。
  • dryRun：试运行。
  • ignoreVersion：忽略 MySQL 的版本检测。默认情况下，要求备份实例和导入实例的大版本一致。
  • schema：将表导入到指定 schema 中，适用于通过 util.dumpTables 创建的备份。
  • showMetadata：导入时是否打印一致性备份时的位置点信息。
  • showProgress：是否打印进度信息。
  • skipBinlog：是否设置 sql_log_bin=0 ，默认 false。这一点与 mysqldump、mydumper 不同，后面这两个工具默认会禁用 Binlog。
  • updateGtidSet：更新 GTID_PURGED。可设置：off（不更新，默认值）, replace（替代目标实例的 GTID_PURGED）, append（追加）。
  • waitDumpTimeout：util.loadDump 可导入当前正在备份的备份集。处理完所有文件后，如果备份还没有结束（具体来说，是备份集中没有生成 @.done.json），util.loadDump 会报错退出，可指定 waitDumpTimeout 等待一段时间，单位秒。
  MySQL Shell Dump & Load 的注意事项

1. 表上存在主键或唯一索引才能进行 chunk 级别的并行备份。字段的数据类型不限。不像 mydumper，分片键只能是整数类型。

2. 对于不能进行并行备份的表，目前会备份到一个文件中。如果该文件过大，不用担心大事务的问题，util.loadDump 在导入时会自动进行切割。

3. util.dumpInstance 只能保证 InnoDB 表的备份一致性。

4. 默认不会备份 information_schema，mysql，ndbinfo，performance_schema，sys。

5. 备份实例支持 MySQL 5.6 及以上版本，导入实例支持 MySQL 5.7 及以上版本。

6. 备份的过程中，会将 BLOB 等非文本安全的列转换为 Base64，由此会导致转换后的数据大小超过原数据。导入时，注意 max_allowed_packet 的限制。

7. 导入之前，需将目标实例的 local_infile 设置为 ON。

  参考

[1] Instance Dump Utility, Schema Dump Utility, and Table Dump Utility

[2] MySQL Shell Dump & Load part 1: Demo!

[3] MySQL Shell Dump & Load part 2: Benchmarks

[4] MySQL Shell Dump & Load part 3: Load Dump

[5] MySQL Shell Dump & Load part 4: Dump Instance & Schemas

[6] Backup/Restore Performance Conclusion: mysqldump vs MySQL Shell Utilities vs mydumper vs mysqlpump vs XtraBackup

[7] Optimizing INSERT Statements

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