MySQL社区的备份机制

• 数据库备份指将数据库系统中的数据加以复制；一旦发生灾难或错误操作时，能够方便且及时地恢复系统的有效数据并实现正常运作，备份的种类包括：
  • 全量备份(Full Backup)：即把硬盘或数据库内的所有文件、文件夹或数据作一次的复制；
  • 增量备份(Incremental Backup)：指对上一次全部备份或增量备份后更新的数据进行备份；
• PITR(Point-In-Time Recovery)：时间点恢复。通过选择合适的全量备份和增量备份数据，将数据库恢复到指定时间点；
• XtraBackup是MySQL社区普遍使用的全量备份工具。备份原理是拷贝MySQL数据文件及并记录备份过程中变化Redo日志。恢复原理是通过将备份的Redo日志回放于备份的数据文件上，达到一致性数据状态。MySQL运行中会持续生成Binary Log文件，该文件记录了数据库增量变更，通过保存Binary Log文件完成增量备份；
• Xtrabackup存在两个问题：1）对于TB级别数据文件，拷贝文件耗时长。2）大并发情况下，备份期间产生的Redo日志多。以上两点都会极大影响了数据备份和恢复的效率。

GaussDB(for MySQL)的备份机制

• GaussDB(for MySQL)与社区MySQL采用不同的备份机制
  • 全量备份采用快照机制，秒级完成创建快照，具有更高的备份效率；
  • 增量备份采用Redo日志，对数据库实例的性能影响更小；
• 快照机制
  • 快照的定义：关于指定数据集合的一个完全可用拷贝，该拷贝包括相应数据在某个时间占(拷贝开始的时间点)的映像。快照可以是其所表示的数据一个副本，也可以是数据的一个复制品；
  • 快照的类型
    • 写时拷贝COW(Copy On Write)
    • 写重定向ROW(Redirect On Write)
    • 延迟删除DTR(Dealy To Recycle)

写时拷贝

• 当一个新的写操作执行时，首先读出写操作将要覆盖地址的当前数据，将读出数据保存在专用空间并建立索引，然后再执行新的写操作(写入目标地址)。
• 创建快照前：在磁盘未进行任何快照前，数据写入动作与其他磁盘一样，对数据进行修改，会直接写入原有磁盘数据块对原有数据进行覆盖，原有数据不会被保留。
• 创建快照：快照创建后，会生成与源磁盘一致的数据副本。此时，后端存储系统在源磁盘所在的存储池中动态划分COW数据空间并自动生成快照，快照的指针指向源磁盘数据的存储位置。
• 源磁盘写入数据：当实例对源磁盘有数据写入请求时，后端存储系统不会立即写入新数据。后端存储系统利用写前拷贝机制先将写前拷贝数据拷贝到COW数据空间中，并修改映射表中的映射关系，然后将新数据写入源磁盘。
• 修改源磁盘中的数据A前，需要先将数据A拷贝至COW数据空间，然后修改快照指针指向COW数据空间中数据A的存储位置，最后才将数据A’写入源磁盘。
• 那么如何恢复原来的数据ABC呢？只需要将COW快照空间回滚源磁盘（将COW快照空间的数据盖到源磁盘上即可），此时的数据就是原来的数据ABC。

写时重定向

• 读写操作步骤：新的写数据被存入日志(并索引)，读原数据盘时，通过检索日志找到对应数据。
• 创建快照前：在磁盘未进行任何快照前，数据写入动作与其他磁盘一样，对数据进行修改，会直接写入原有磁盘数据块对原有数据进行覆盖，原有数据不会被保留。
• 创建快照：快照创建后，会生成与源磁盘一致的数据副本。此时，后端存储系统将源磁盘的指针复制给快照，快照的指针指向源磁盘数据的存储位置。
• 源磁盘写入数据：快照创建后，当实例对源磁盘有数据写入请求时，存储系统利用ROW技术将新写入的数据存放在新的位置，源磁盘的指针更新，指向新数据的存放位置。快照的指针仍指向原始数据的存储位置，从而保存源磁盘在快照创建时间点的数据。
• 修改源磁盘中的数据A时，会将新数据A’写入新的位置，然后修改源磁盘的指针指向A’的存储位置。快照的指针仍指向原始数据A的存储位置。现阶段的数据即为A’BC，源磁盘的数据不变，为ABC。

延迟删除(append only)

• GaussDB(for MySQL)存储操作模型为append only，不会对数据页做原地更新，新写入数据不会对原有数据覆盖，快照仅仅影响页面的删除。对于被删除的页面，如果被快照引用，则不删除，直到快照被删除；