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看看MySQL 8 新特性Clone Plugin

时间:2021-07-01 10:21:17 帮助过:31人阅读

mysql视频教程栏目介绍MySQL 8的新特性Clone Plugin

Clone Plugin是MySQL 8.0.17引入的一个重大特性,为什么要实现这个特性呢?个人感觉,主要还是为Group Replication服务。在Group Replication中,添加一个新的节点,差异数据的补齐是通过分布式恢复(Distributed Recovery)来实现的。

在MySQL 8.0.17之前,只支持一种恢复方式-Binlog。但如果新节点需要的Binlog已经被Purge了,这个时候,只能先借助于备份工具(XtraBackup,mydumper,mysqldump)做个全量数据的同步,然后再通过分布式恢复同步增量数据。

这种方式,虽然也能实现添加节点的目的,但总归还是要借助于外部工具,需要一定的工作量和使用门槛。要知道,其竞争对手,PXC,默认集成了XtraBackup进行State Snapshot Transfer(类似于全量同步),而MongoDB则更进一步,原生就实现了Initial Sync同步全量数据。从易用性来看,单就集群添加节点这一项而言,MySQL确实不如其竞争对手。客户体验上,还有很大的提升空间。

好在MySQL官方也正视到这个差距,终于在MySQL 8.0.17实现了Clone Plugin。当然,对于官方来说,实现这个特性并不算难,毕竟有现成的物理备份工具(MySQL Enterprise Backup)可供借鉴。

本文将从以下几个方面展开:

  1. Clone Plugin的安装
  2. Clone Plugin的使用
  3. 如何查看克隆操作的进度
  4. 如何基于克隆数据搭建从库
  5. Clone Plugin的实现细节
  6. Clone Plugin的限制
  7. Clone Plugin与XtraBackup的对比
  8. Clone Plugin的参数解析

一、Clone Plugin的安装

Clone Plugin支持以下两种安装方式:

(1)配置文件指定

[mysqld]
plugin-load-add=mysql_clone.so
clone=FORCE_PLUS_PERMANENT复制代码

这里的clone,严格来说,不是参数名,而是插件名,可加可不加,FORCE_PLUS_PERMANENT 控制插件的行为。

有四个取值:

  • ON**(**开启插件)
  • OFF(禁用插件)
  • FORCE(强制开启。如果插件初始化失败,MySQL将不会启动)
  • FORCE_PLUS_PERMANENT(在FORCE的基础上,不允许通过UNINSTALL PLUGIN命令卸载插件)。

(2)动态加载

[mysqld]
plugin-load-add=mysql_clone.so
clone=FORCE_PLUS_PERMANENT复制代码

查看插件是否安装成功

mysql> show plugins;
...
| clone                           | ACTIVE   | CLONE              | mysql_clone.so | GPL     |
...复制代码

clone状态显示为”ACTIVE“代表插件加载成功。

二、Clone Plugin的使用

Clone Plugin支持两种克隆方式:本地克隆和远程克隆。

1、 本地克隆

本地克隆是在实例本地发起的,其语法如下:

CLONE LOCAL DATA DIRECTORY [=] 'clone_dir';复制代码

其中,clone_dir是克隆目录。

下面看个具体的Demo。

创建克隆用户

mysql> create user 'clone_user'@'%' identified by 'clone_pass';
mysql> grant backup_admin on *.* to 'clone_user'@'%';复制代码

创建克隆目录

# mkdir /data/mysql
# chown -R mysql.mysql /data/mysql复制代码

创建本地克隆

# mysql -uclone_user -pclone_pass
mysql> clone local data directory='/data/mysql/3307';复制代码

其中,“/data/mysql/3307” 是克隆目录,其需满足以下几点要求:

  1. 克隆目录必须是绝对路径。
  2. “/data/mysql”必须存在,且MySQL对其有可写权限。
  3. 3307不能存在。

查看克隆目录的内容

# ll /data/mysql/3307
total 172996
drwxr-x--- 2 mysql mysql       89 May 24 22:37 #clone
-rw-r----- 1 mysql mysql     3646 May 24 22:37 ib_buffer_pool
-rw-r----- 1 mysql mysql 12582912 May 24 22:37 ibdata1
-rw-r----- 1 mysql mysql 50331648 May 24 22:37 ib_logfile0
-rw-r----- 1 mysql mysql 50331648 May 24 22:37 ib_logfile1
drwxr-x--- 2 mysql mysql        6 May 24 22:37 mysql
-rw-r----- 1 mysql mysql 25165824 May 24 22:37 mysql.ibd
drwxr-x--- 2 mysql mysql       20 May 24 22:37 slowtech
drwxr-x--- 2 mysql mysql       28 May 24 22:37 sys
-rw-r----- 1 mysql mysql 10485760 May 24 22:37 undo_001
-rw-r----- 1 mysql mysql 11534336 May 24 22:37 undo_002复制代码

相对于Xtrabackup,无需Prepare,直接即可启动使用。

# /usr/local/mysql/bin/mysqld --no-defaults --datadir=/data/mysql/3307 --user mysql --port 3307 &复制代码

2、远程克隆

远程克隆涉及两个实例,其中,待克隆的实例是Donor,接受克隆数据的实例是Recipient。克隆命令需在Recipient上发起,语法如下:

CLONE INSTANCE FROM 'user'@'host':port
IDENTIFIED BY 'password'
[DATA DIRECTORY [=] 'clone_dir']
[REQUIRE [NO] SSL];复制代码

其中,host,port 是待克隆实例的(Donor)的IP和端口,user,password是Donor上的克隆用户和密码,需要backup_admin权限,如上面创建的clone_user。

DATA DIRECTORY指定备份目录,不指定的话,则默认克隆到Recipient的数据目录下。

REQUIRE [NO] SSL,是否开启SSL通信。

下面,看个具体Demo。

首先,在Donor实例上创建克隆用户,加载Clone Plugin。

mysql> create user 'donor_user'@'%' identified by 'donor_pass';
mysql> grant backup_admin on *.* to 'donor_user'@'%';
mysql> install plugin clone soname 'mysql_clone.so';复制代码

backup_admin是克隆操作必需权限。

接着,在Recipient实例上创建克隆用户,加载Clone Plugin。

mysql> create user 'recipient_user'@'%' identified by 'recipient_pass';
mysql> grant clone_admin on *.* to 'recipient_user'@'%';
mysql> install plugin clone soname 'mysql_clone.so';复制代码

这里的clone_admin,隐式含有backup_admin(阻塞DDL)和shutdown(重启实例)权限。

设置Donor白名单。Recipient只能克隆白名单中的实例。

mysql> set global clone_valid_donor_list = '192.168.244.10:3306';复制代码

设置该参数需要SYSTEM_VARIABLES_ADMIN权限。

在Recipient上发起克隆命令

# mysql -urecipient_user -precipient_pass
mysql> clone instance from 'donor_user'@'192.168.244.10':3306 identified by 'donor_pass';
Query OK, 0 rows affected (36.97 sec)复制代码

远程克隆会依次进行以下操作:

**(1)****获取备份锁。**备份锁和DDL互斥。注意,不仅仅是Recipient,Donor上的备份锁同样会获取。

**(2)****DROP用户表空间。**注意,DROP的只是用户数据,不是数据目录,也不包括mysql,ibdata等系统表空间。

**(3)从Donor实例拷贝数据。**对于用户表空间,会直接拷贝,如果是系统表空间 ,则会重命名为xxx.#clone,不会直接替代原文件。

 ll /data/mysql/3306/data/
...
-rw-r----- 1 mysql mysql     3646 May 25 07:20 ib_buffer_pool
-rw-r----- 1 mysql mysql     3646 May 27 07:31 ib_buffer_pool.#clone
-rw-r----- 1 mysql mysql 12582912 May 27 07:31 ibdata1
-rw-r----- 1 mysql mysql 12582912 May 27 07:31 ibdata1.#clone
-rw-r----- 1 mysql mysql 50331648 May 27 07:32 ib_logfile0
-rw-r----- 1 mysql mysql 50331648 May 27 07:31 ib_logfile0.#clone
...
-rw-r----- 1 mysql mysql 25165824 May 27 07:31 mysql.ibd
-rw-r----- 1 mysql mysql 25165824 May 27 07:31 mysql.ibd.#clone
...复制代码

**(4)重启实例。**在启动的过程中,会用xxx.#clone替换掉原来的系统表空间文件。

三、如何查看克隆操作的进度

查看克隆操作的进度主要依托于performance_schema.clone_status和performance_schema.clone_progress这两张表。

首先看看performance_schema.clone_status表。

mysql> select * from performance_schema.clone_status\G
*************************** 1\. row ***************************
             ID: 1
            PID: 0
          STATE: Completed
     BEGIN_TIME: 2020-05-27 07:31:24.220
       END_TIME: 2020-05-27 07:33:08.185
         SOURCE: 192.168.244.10:3306
    DESTINATION: LOCAL INSTANCE
       ERROR_NO: 0
  ERROR_MESSAGE:
    BINLOG_FILE: mysql-bin.000009
BINLOG_POSITION: 665197555
  GTID_EXECUTED: 59cd4f8f-8fa1-11ea-a0fe-000c29f66609:1-560
1 row in set (0.06 sec)复制代码

顾名思义,该表记录了克隆操作的当前状态。

其中,

  • **PID:**Processlist ID。对应show processlist中的Id,如果要终止当前的克隆操作,执行kill processlist_id命令即可。

  • **STATE:**克隆操作的状态,Not Started(克隆尚未开始),In Progress(克隆中),Completed(克隆成功),Failed(克隆失败)。如果是Failed状态,ERROR_NO,ERROR_MESSAGE会给出具体的错误编码和错误信息。

  • **BEGIN_TIME,END_TIME:**克隆操作开始,结束时间。

  • **SOURCE:**Donor实例的地址。

  • **DESTINATION:**克隆目录。“LOCAL INSTANCE”代表当前实例的数据目录。

  • **GTID_EXECUTED,BINLOG_FILE(BINLOG_POSITION):**克隆操作结束时,主库已经执行的GTID集合,及一致性位置点。可利用这些信息来搭建从库。

接下来看看performance_schema.clone_progress表。

mysql> select * from performance_schema.clone_progress;
+------+-----------+-----------+----------------------------+----------------------------+---------+-----------+-----------+-----------+------------+---------------+
| ID   | STAGE     | STATE     | BEGIN_TIME                 | END_TIME                   | THREADS | ESTIMATE  | DATA      | NETWORK   | DATA_SPEED | NETWORK_SPEED |
+------+-----------+-----------+----------------------------+----------------------------+---------+-----------+-----------+-----------+------------+---------------+
|    1 | DROP DATA | Completed | 2020-05-27 07:31:28.581661 | 2020-05-27 07:31:35.855706 |       1 |         0 |         0 |         0 |          0 |             0 |
|    1 | FILE COPY | Completed | 2020-05-27 07:31:35.855952 | 2020-05-27 07:31:58.270881 |       2 | 482463294 | 482463294 | 482497011 |          0 |             0 |
|    1 | PAGE COPY | Completed | 2020-05-27 07:31:58.271250 | 2020-05-27 07:31:58.719085 |       2 |  10977280 |  10977280 |  11014997 |          0 |             0 |
|    1 | REDO COPY | Completed | 2020-05-27 07:31:58.720128 | 2020-05-27 07:31:58.930804 |       2 |    465408 |    465408 |    465903 |          0 |             0 |
|    1 | FILE SYNC | Completed | 2020-05-27 07:31:58.931094 | 2020-05-27 07:32:01.063325 |       2 |         0 |         0 |         0 |          0 |             0 |
|    1 | RESTART   | Completed | 2020-05-27 07:32:01.063325 | 2020-05-27 07:32:59.844119 |       0 |         0 |         0 |         0 |          0 |             0 |
|    1 | RECOVERY  | Completed | 2020-05-27 07:32:59.844119 | 2020-05-27 07:33:08.185367 |       0 |         0 |         0 |         0 |          0 |             0 |
+------+-----------+-----------+----------------------------+----------------------------+---------+-----------+-----------+-----------+------------+---------------+
7 rows in set (0.00 sec)复制代码

该表记录了克隆操作的进度信息。

  • **STAGE:**一个克隆操作可依次细分为DROP DATA,FILE COPY,PAGE COPY,REDO COPY,FILE SYNC,RESTART,RECOVERY等7个阶段。当前阶段结束了才会开始下一个阶段。

  • **STATE:**当前阶段的状态。有三种状态:Not Started,In Progress,Completed。

  • **BEGIN_TIME,END_TIME:**当前阶段的开始时间和结束时间。

  • **THREADS:**当前阶段使用的并发线程数。

  • **ESTIMATE:**预估的数据量。

  • **DATA:**已经拷贝的数据量。

  • **NETWORK:**通过网络传输的数据量。如果是本地克隆,该列的值为0。

  • **DATA_SPEED,NETWORK_SPEED:**当前数据拷贝的速率和网络传输的速率。

    注意,是当前值。

四、如何基于克隆数据搭建从库

在前面,我们介绍过performance_schema.clone_status表,该表会记录Donor实例的一致性位置点信息。我们可以利用这些信息来搭建从库。

mysql> select * from performance_schema.clone_status\G
*************************** 1\. row ***************************
...
    BINLOG_FILE: mysql-bin.000009
BINLOG_POSITION: 665197555
  GTID_EXECUTED: 59cd4f8f-8fa1-11ea-a0fe-000c29f66609:1-560
1 row in set (0.06 sec)复制代码

这里,区分两种场景,GTID复制和基于位置点的复制。

1、GTID复制

mysql> CHANGE MASTER TO MASTER_HOST = 'master_host_name', MASTER_PORT = master_port_num,
       ...
       MASTER_AUTO_POSITION = 1;
mysql> START SLAVE;复制代码

需要注意的是,无需额外执行set global gtid_purged操作。通过克隆数据启动的实例,gtid_purged已经初始化完毕。

mysql> show global variables like 'gtid_purged';
+---------------+--------------------------------------------+
| Variable_name | Value                                      |
+---------------+--------------------------------------------+
| gtid_purged   | 59cd4f8f-8fa1-11ea-a0fe-000c29f66609:1-560 |
+---------------+--------------------------------------------+
1 row in set (0.00 sec)复制代码

2、基于位置点的复制

这里,同样要区分两种场景。

场景1,Recipient要作为Donor的从库。

mysql> SELECT BINLOG_FILE, BINLOG_POSITION FROM performance_schema.clone_status; 
mysql> CHANGE MASTER TO MASTER_HOST = 'master_host_name', MASTER_PORT = master_port_num,
       ...
       MASTER_LOG_FILE = 'master_log_name',
       MASTER_LOG_POS = master_log_pos;
mysql> START SLAVE;复制代码

其中,

master_host_name,master_port_num:Donor实例的IP和端口。

master_log_name,master_log_pos:performance_schema.clone_status 中的BINLOG_FILE, BINLOG_POSITION。

场景2,Donor本身就是一个从库,Recipient要作为Donor主库的从库。

mysql> SELECT MASTER_LOG_NAME, MASTER_LOG_POS FROM mysql.slave_relay_log_info;
mysql> CHANGE MASTER TO MASTER_HOST = 'master_host_name', MASTER_PORT = master_port_num,
       ...
       MASTER_LOG_FILE = 'master_log_name',
       MASTER_LOG_POS = master_log_pos;
mysql> START SLAVE;复制代码

其中,

master_host_name,master_port_num:Donor主库的IP和端口。

master_log_name,master_log_pos:mysql.slave_relay_log_info中的Master_log_name,Master_log_pos(分别对应 SHOW SLAVE STATUS 中的 Relay_Master_Log_File,Exec_Master_Log_Pos)。

在搭建从库时,建议设置--skip-slave-start。该参数默认为OFF,实例启动后,会自动执行START SLAVE操作。

如果Donor是个从库,Recipient会基于mysql.slave_master_info,mysql.slave_relay_log_info中的信息自动建立复制,很多时候,这未必是我们的预期行为。

五、Clone Plugin的实现细节

克隆操作可细分为以下5个阶段。

[INIT] ---> [FILE COPY] ---> [PAGE COPY] ---> [REDO COPY] -> [Done]复制代码

**1、INIT:**初始化一个克隆对象。

**2、FILE COPY:**拷贝所有数据文件。在拷贝之前,会记录一个LSN,作为“CLONE START LSN”,这个LSN其实是当前CHECKPOINT的LSN,同时启动“Page Tracking”特性。

“Page Tracking”会跟踪“CLONE START LSN”之后被修改的页,具体来说,会记录该页的Tablespace ID和page ID。数据文件拷贝结束后,会将当前CHECKPOINT的LSN记为“CLONE FILE END LSN”。

**3、PAGE COPY:**拷贝“CLONE START LSN”和“CLONE FILE END LSN”之间的页,在拷贝之前,会对这些页进行排序-基于Tablespace ID和page ID,尽量避免拷贝过程中出现随机读写。同时,开启“Redo Archiving”特性。

“Redo Archiving”会在后台开启一个归档线程将Redo文件中的内容按Chunk拷贝到归档文件中。通常来说,归档线程的拷贝速度会快于Redo日志的生成速度。即使慢于,在写入新的Redo日志时,也会等待归档线程完成拷贝,不会出现还未拷贝的Redo日志被覆盖的情况。当所有修改的页拷贝完毕后,会获取实例的一致性位置点信息,此时的LSN记为“CLONE LSN”。

4、REDO COPY:拷贝归档文件中“CLONE FILE END LSN”与“CLONE LSN”之间的Redo日志。

**5、Done:**调用snapshot_end()销毁克隆对象。

六、Clone Plugin的限制

1、克隆期间,不允许执行DDL命令。同样,DDL会阻塞克隆命令的执行

2、Clone Plugin不会拷贝Donor的配置参数。

3、Clone Plugin不会拷贝Donor的二进制日志文件。

4、Clone Plugin只会拷贝InnoDB表的数据,对于其它存储引擎的表,只会拷贝表结构。

5、Donor实例中如果有表通过DATA DIRECTORY指定了绝对路径,在进行本地克隆时,会提示文件已存在。在进行远程克隆时,绝对路径必须存在且有可写权限。

6、不允许通过MySQL Router连接Donor实例。

7、执行CLONE INSTANCE操作时,指定的Donor端口不能为X Protocol端口。

除此之外,在进行远程克隆时,还会进行如下检查:

  • MySQL版本(包括小版本)必须一致,且支持Clone Plugin。
ERROR 3864 (HY000): Clone Donor MySQL version: 8.0.20 is different from Recipient MySQL version 8.0.19.复制代码
  • 主机的操作系统和位数(32位,64位)必须一致。两者可根据version_compile_os,version_compile_machine参数获取。
  • Recipient必须有足够的磁盘空间存储克隆数据。
  • 字符集(character_set_server),校验集(collation_server),character_set_filesystem必须一致。
  • innodb_page_size必须一致。会检查innodb_data_file_path中ibdata的数量和大小。
  • 目前Clone Plugin(8.0.20)的实现,无论是Donor,还是Recipient,同一时间,只能执行一个克隆操作。后续会支持多个克隆操作并发执行。
ERROR 3634 (HY000): Too many concurrent clone operations. Maximum allowed - 1.复制代码
  • Recipient需要重启,所以其必须通过mysqld_safe或systemd等进行管理。如果是通过mysqld进行启动,实例关闭后,需要手动启动。
ERROR 3707 (HY000): Restart server failed (mysqld is not managed by supervisor process).复制代码
  • ACTIVE状态的Plugin必须一致。

七、Clone Plugin与XtraBackup的对比

1、在实现上,两者都有FILE COPY和REDO COPY阶段,但Clone Plugin比XtraBackup多了一个PAGE COPY,由此带来的好处是,Clone Plugin的恢复速度比XtraBackup更快。

2、XtraBackup没有Redo Archiving特性,有可能出现未拷贝的Redo日志被覆盖的情况。

3、GTID下建立复制,无需额外执行set global gtid_purged操作。

八、Clone Plugin的参数解析

  • clone_autotune_concurrency 是否自动调节克隆过程中并发线程数的数量,默认为ON,此时,最大线程数受clone_max_concurrency参数控制。若设置为OFF,则并发线程数的数量将是固定的,同clone_max_concurrency参数一致。该参数的默认值为16。
  • clone_buffer_size 本地克隆时,中转缓冲区的大小,默认4M。缓冲区越大,备份速度越快,相应的,对磁盘IO的压力越大。
  • clone_ddl_timeout 克隆操作需要获取备份锁(Backup Lock)。如果在执行CLONE命令时,有DDL在执行,则CLONE命令会被阻塞,等待获取备份锁(Waiting for backup lock)。等待的最大时长由clone_ddl_timeout参数决定,默认300(单位秒)。如果在这个时间内还没获取到锁,CLONE命令会失败,且提示“ERROR 1205 (HY000): Lock wait timeout exceeded; try restarting transaction”。

需要注意的是,如果在执行DDL时,有CLONE命令在执行,DDL同样会因获取不到备份锁被阻塞,只不过,DDL操作的等待时长由lock_wait_timeout参数决定,该参数的默认值为31536000s,即365天。

  • clone_enable_compression 远程克隆,在传输数据时,是否开启压缩。开启压缩能节省网络带宽,但相应的,会增加CPU消耗。
  • clone_max_data_bandwidth 远程克隆时,可允许的最大数据拷贝速率(单位MiB/s)。默认为0,不限制。注意,这里限制的只是单个线程的拷贝速率,如果存在多个线程并行拷贝,实际最大拷贝速率=clone_max_data_bandwidth*线程数。
  • clone_max_network_bandwidth 远程克隆时,可允许的最大网络传输速率(单位MiB/s)。默认为0,不限制。如果网络带宽存在瓶颈,可通过该参数进行限速。
  • clone_valid_donor_list 设置Donor白名单,只能克隆白名单中指定的实例。
  • clone_ssl_ca,clone_ssl_cert,clone_ssl_key SSL相关。

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