MyFlash——美团点评的开源MySQL闪回工具
sdlo7594
7年前
<p>由于运维、DBA的误操作或是业务bug，我们在操作中时不时会出现误删除数据情况。早期要想恢复数据，只能让业务人员根据线上操作日志，构造误删除的数据，或者DBA使用binlog和备份的方式恢复数据，不管那种，都非常费时费力，而且容易出错。直到彭立勋首次在MySQL社区为mysqlbinlog扩展了闪回功能。</p> <p>在美团点评，我们也遇到过研发人员误删主站的配置信息，从而导致主站长达2个小时不可用的情况。DBA同学当时使用了技术团队自研的binlog2sql完成了数据恢复，并多次挽救了线上误删数据导致的严重故障。不过，binlog2sql在恢复速度上不尽如人意，因此我们开发了一个新的工具——MyFlash，它很好地解决了上述痛点，能够方便并且高效地进行数据恢复。</p> <p>现在该工具正式开源，开源地址为： <a href="/misc/goto?guid=4959755420721785118" rel="nofollow,noindex">https://github.com/Meituan-Dianping/MyFlash</a> 。</p> <h2>闪回工具现状</h2> <p>先来看下目前市面上已有的恢复工具，我们从实现角度把它们划分成如下几类。</p> <p>① mysqlbinlog工具配合sed、awk。该方式先将binlog解析成类SQL的文本，然后使用sed、awk把类SQL文本转换成真正的SQL。</p> <ul> <li>优点：当SQL中字段类型比较简单时，可以快速生成需要的SQL，且编程门槛也比较低。</li> <li>缺点：当SQL中字段类型比较复杂时，尤其是字段中的文本包含HTML代码，用awk、sed等工具时，就需要考虑极其复杂的转义等情况，出错概率很大。</li> </ul> <p>② 给数据库源码打patch。该方式扩展了mysqlbinlog的功能，增加Flashback选项。</p> <ul> <li>优点：复用了MySQL Server层中binlog解析等代码，一旦稳定之后，无须关心复杂的字段类型，且效率较高。</li> <li>缺点：在修改前，需要对MySQL的复制代码结构和细节需要较深的了解。版本比较敏感，在MySQL 5.6上做的patch，基本不能用于MySQL 5.7的回滚操作。升级困难，因为patch的代码是分布在MySQL的各个文件和函数中，一旦MySQL代码改变，特别是复制层的重构，升级的难度不亚于完全重新写一个。</li> </ul> <p>③ 使用业界提供的解析binlog的库，然后进行SQL构造，其优秀代表是binlog2sql。</p> <ul> <li>优点：使用业界成熟的库，因此稳定性较好，且上手难度较低。</li> <li>缺点：效率往往较低，且实现上受制于binlog库提供的功能。</li> </ul> <p>上述几种实现方式，主要是提供的过滤选项较少，比如不能提供基于SQL类型的过滤，需要回滚一个delete语句，导致在回滚时，需要结合awk、sed等工具进行筛选。</p> <p>总结了上述几种工具的优缺点，我认为理想的闪回工具需要有以下特性。</p> <p>a. 无需把binlog解析成文本，再进行转换。</p> <p>b. 提供原生的基于库、表、SQL类型、位置、时间等多种过滤方式。</p> <p>c. 支持MySQL多个版本。</p> <p>d. 对于数据库的代码重构不敏感，利于升级。</p> <p>e. 自主掌控binlog解析，提供尽可能灵活的方式。</p> <p>在这些特性中，binlog的解析是一切工作的基础。接下来我会介绍binlog的基本结构。</p> <h2>binlog格式初探</h2> <h2>binlog格式概览</h2> <p>一个完整的binlog文件是由一个format description event开头，一个rotate event结尾，中间由多个其他event组合而成。</p> <p><img src="https://simg.open-open.com/show/13ba23db1a8dd9d2352baf619e23c4c4.png"></p> <p>binlog文件实例：</p> <p><img src="https://simg.open-open.com/show/bf7ecfed618ac62d495db1ae605c5be6.png"></p> <p>每个event都是由event header 和event data组成。下面简单介绍下几种常见的binlog event。</p> <p>① formart description event</p> <p><img src="https://simg.open-open.com/show/ac1c2a672b52dbd5af34287ec42af45d.png"></p> <p>表达的含义是：</p> <pre> <code class="language-sql">170905 01:59:33 server id 10 end_log_pos 123 CRC32 0xed1ec563 Start: binlog v 4, server v 5.7.18-log created 170905 01:59:33</code></pre> <p>② table map event</p> <p><img src="https://simg.open-open.com/show/17822e19ce210e7e3bf7d4bfc526052d.png"></p> <p>表达的含义是：</p> <pre> <code class="language-sql">170905 01:59:33 server id 10 end_log_pos 339 CRC32 0x3de40c0d Table_map: `test`.`test4` mapped to number 238</code></pre> <p>③ update row event</p> <p><img src="https://simg.open-open.com/show/ac0db841087bf732fd2e505f1f1e2c41.png"></p> <p>表达的含义是：</p> <pre> <code class="language-sql">170905 01:59:33 server id 10 end_log_pos 385 CRC32 0x179ef6dd Update_rows: table id 238 flags: STMT_END_F UPDATE `test`.`test4` WHERE @1=3 SET @1=13;</code></pre> <h2>binlog event回滚</h2> <p>根据上面的binlog介绍，可以看到每个binlog event中event header有个type_code，其中insert为30，update为31，delete为32。对于insert和delete两个相反的操作，只需把type_code互换，则在binlog event级别完成回滚。</p> <p><img src="https://simg.open-open.com/show/34003e49b085edc474d132f613109770.png"></p> <p>而对于update操作，其格式如下。</p> <p><img src="https://simg.open-open.com/show/89000fc9ee464a5e265c1ae93dfb41c3.png"></p> <p>其中，BI是指before image，AI是指after image。</p> <p>我们只需依次遍历修改前的数据和修改后的数据，并一一互换即可。因此整个回滚操作的难点在于回滚update语句，而update语句回滚的核心在于计算出每个AI、BI的长度。下面介绍下长度以及部分字段的计算方法。</p> <h2>镜像长度计算</h2> <p>镜像是由一个个字段组成的，根据字段类型的不同，其计算长度的方法也不一样。</p> <ul> <li> <p>只与字段类型相关。比如int占用4个字节，bingint占用8个字节。其中类型信息可以从table map event中获取。</p> </li> <li> <p>与字段类型及其参数相关。比如decimal（18，9），占用9个字节，参数信息在table map event中。</p> </li> <li> <p>与字段类型、参数以及实际存储的值相关。比如varchar（10），有1个字节表示长度，之后的字节才表示真正的数据。比如varchar（280），有2个字节表示长度。实际的长度和数据在一起。</p> </li> </ul> <h2>解析binlog中的若干个关键点</h2> <p>① length encoded integer</p> <p>binlog中一个或者多个字节组合，分别表示了不同的含义。比如，timestamp是由固定的4个字节组成，event类型由一个字节表示；数据库名和表名最长为64个字符，即使每个字符占用3个字节，那么占用的字节数为192<255。因此最多使用一个字节，就可以完成实际长度表示。</p> <p>然而列的实际数量，可能需要超过1个字节、2个字节、3个字节甚至8个字节去表示。如果我们使用最大的8个字节去表示，那么在绝大多数情况下都是浪费存储空间的。针对这种情况，length encoded integer应运而生。</p> <p><img src="https://simg.open-open.com/show/faa8e9bcfd368b58824969e7565cef59.png"></p> <p>比如在获取一个varchar类型的长度时，首先读取第一个字节，如果值小于251，那么varchar的长度就是第一个字节表示的长度。如果第一个字节的值为0xFC，那么varchar的长度是由该字节之后的后两个字节组成，以此类推。</p> <p>② decimal类型</p> <p>decimal是由整数部分和小数部分组成。无论是整数还是小数，每9个数字，需要4个字节。如果不是9的倍数，剩余的小数位，需要的字节数如下，为方便描述，将该关系定义为函数Fnum。</p> <p><img src="https://simg.open-open.com/show/152037e3cf1b19b63461efd6d4df5242.png"></p> <p>举例，对于 decimal（18,10）：</p> <ol> <li>整数部分可展示的为8，用int，即4个字节。</li> <li>小数部分，需要的字节数为 (10 /9)*4+Fnum(10%9)=5。</li> <li>那么总共加起来需要4+5=9个字节。</li> </ol> <h2>闪回工具架构</h2> <p>在上面的章节中，介绍了单个binlog event的反转方法。在实践中，我们往往需要把某个binlog，按照指定的条件，过滤出需要的binlog，并进行反转。那么MyFlash是如何完成这些目标的呢？</p> <h2>解析binlog</h2> <p>首先把binlog文件，解析成多个event，放入到相关队列中。在实现上，为了尽可能加快解析速度，可以让用户指定解析的开始与结束位置。把binlog文件解析成binlog event后，再判断下是否符合指定的时间条件，若不符合，则丢弃该event。</p> <p><img src="https://simg.open-open.com/show/685ef119bd5b03bb376b91e79c4c4a20.png"></p> <p>注意：用户可以不指定位置和时间，则解析整个文件。如果只指定时间，那么也需要从文件开始处解析，取出时间信息，再进行判断。因此，当需要回滚的binlog只占整个binlog的一小部分时，推荐使用指定位置。</p> <p><img src="https://simg.open-open.com/show/ed7ef7d1abca903799bc2983fd43559f.png"></p> <h2>重组event</h2> <p>把binlog event组成最小执行单元。在常见的binlog event中table_map event包含了所要了表名、库名等元数据信息，而row_event(包含write_event、delete_event、update_event)包含了真正的数据。因此在设计中使用了一个最小执行单元概念。所谓的最小执行单元，即least execution event unit，通常包含一个table_map event和若干个row_event。</p> <p><img src="https://simg.open-open.com/show/1829426d7faf23eedfeb1870483484d7.png"></p> <p>比如在binlog格式概览一节中，介绍了table_map_event和update_row_event。如果只有update_row_event，那么我们无法知道这个event对应的行记录变更对应的表。因此一个完整的最小执行单元最少包含一个table_map_event和write_row_event、update_row_even、delete_row_event中的一个。</p> <p>为什么我们需要使用最小执行单元？因为我们在闪回操作时，不能简单的把每个event反转之后，然后再将所有event的顺序反转过来。如果这样的话，就会出现table_map event在row event之后，这显然是违反binlog执行逻辑的。</p> <p>有了最小执行单元之后，只需两步，即可完成反转。</p> <p>a. 反转最小执行单元中的row event。</p> <p>b. 逆序最小执行单元队列，即可。</p> <p>当然在反转前，也可以增加过滤操作。比如过滤库名、表名和SQL类型等。</p> <p><img src="https://simg.open-open.com/show/d6d9a5d7b3cd9032b3667406e9330972.png"></p> <h2>生成binlog文件</h2> <p>有了逆序的最小执行单元队列后，只需把每个最小执行单元依次输入到文件即可。不过不要忘了修改每个binlog event里的next_position，用来表示下一个binlog的位置。</p> <h2>性能对比</h2> <h2>测试场景</h2> <p>使用testFlashback2，插入100万条数据：</p> <pre> <code class="language-sql">CREATE TABLE `testFlashback2` ( `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT, `nameShort` varchar(20) DEFAULT NULL, `nameLong` varchar(260) DEFAULT NULL, `amount` decimal(19,9) DEFAULT NULL, `amountFloat` float DEFAULT NULL, `amountDouble` double DEFAULT NULL, `createDatetime6` datetime(6) DEFAULT NULL, `createDatetime` datetime DEFAULT NULL, `createTimestamp` timestamp NOT NULL DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP ON UPDATE CURRENT_TIMESTAMP, `nameText` text, `nameBlob` blob, `nameMedium` mediumtext, PRIMARY KEY (`id`) ) ENGINE=InnoDB mysql> select count(*) from testFlashback2; +----------+ | count(*) | +----------+ | 1048576 | +----------+ 1 row in set (0.16 sec) delete from testFlashback2;</code></pre> <h2>测试结果</h2> <p><img src="https://simg.open-open.com/show/d3216615e84f23c14e557d2f1d21f469.png"></p> <p><img src="https://simg.open-open.com/show/18133b0591325b61095dcd291a0488ae.png"></p> <p>从上述图表中可以看出，MyFlash的速度最快。</p> <h2>参考文档</h2> <ol> <li>MySQL官方文档 <a href="/misc/goto?guid=4959755420807719788" rel="nofollow,noindex">1</a> , <a href="/misc/goto?guid=4959755420899183074" rel="nofollow,noindex">2</a> , <a href="/misc/goto?guid=4959755420991175927" rel="nofollow,noindex">3</a> .</li> <li><a href="/misc/goto?guid=4959729109314792293" rel="nofollow,noindex">binlog2sql</a> .</li> <li><a href="/misc/goto?guid=4959755421092473121" rel="nofollow,noindex">mysqlbinlog Flashback for 5.6</a> .</li> <li><a href="/misc/goto?guid=4959755421184696032" rel="nofollow,noindex">MySQL闪回原理与实战</a> .</li> </ol> <p> </p> <p>来自：https://tech.meituan.com/MySQL_flashback从原理到实战.html</p> <p> </p>