Facebook如何实现PB级别数据库自动化备份

Facebook的MySQL数据库,是世界上最庞大的MySQL数据库之一,在不同地区有数千个数据库服务器。因此,备份对他们来说是个巨大的挑战。为了解决这个问题,他们构建了一个高度自动化、非常有效的备份系统,每周移动多个PB的数据。Facebook数据团队的Eric Barrett通过一篇文章分享了他们的做法。

他们没有采用大量前载(front-loaded)测试,而是强调快速检测失败,并且进行快速、自动化纠正。部署几百个数据库服务器,只需很少人力干预。使用下面的三个措施,他们做到了有节奏的增长,同时具备支持上十亿用户的灵活性。

措施1:二进制日志和mysqldump

第一道防线称为“措施1”,或“机架”备份(rack backup),简称RBU。在每个数据库机架上,不论其类型为何,都有两个RBU存储服务器。以RBU作为数据库服务器放在同一个机架中,这可以保证最 大的带宽和最小的延迟,它们同时可以作为缓存,在备份的下个措施使用。

收集二进制日志,是这些服务器的工作之一。二进制日志会不断以流形式,通过模拟从进程(simulated slave process)输送到RBU主机中。这样一来,不需要运行mysqld,RBU就可以接收到同样的更新作为复制版本。

在RBU上保存同步的二进制日志很重要:如果一个主数据库服务器离线,该服务器上的用户将无法更新状态或是上传照片。出现问题后,他们需要保证修复 时间越短越好。有可用的二进制日志,就能让他们在数秒内启动另一个数据库作为主数据库。由于RBU中有秒级的二进制日志,即使某个旧主数据库完全不可用, 也没有关系,只要利用将记录下的事务恢复到上一个备份中即可完成立即恢复。

RBU服务器的第二个工作是执行传统备份。MySQL备份有两种方式:二进制和逻辑(mysqldump)。Facebook使用逻辑备份,因为它与版本无关,提供更好的数据完整性,更紧凑,恢复起来更省事。不过,当为某个数据库构建全新复制时,他们仍然使用二进制拷贝。

mysqldump的一个主要好处是:磁盘上的数据损坏不会影响到备份中。如果磁盘某个扇区出现问题,或是写入错误,InnoDB页面校验和就会出 错。在组合备份流时,MySQL会从内存中读取正确的内容,或是去磁盘读取,然后遇到错误的校验和,停止备份(以及数据库进程)。mysqldump的问 题是:污染用来缓存InnoDB块的LRU缓存。不过,新版本的MySQL中,会将LRU插入操作从扫描时放到缓存结束。

对在自己权限范围内的所有数据库,每个RBU都有一个夜间备份。尽管有着天量级别的数据,Facebook的团队还是可以在几个小时内完成对所有数据的备份。

如果RBU失败,自动化软件会将其职责分配给同一集群中其他系统。当它恢复上线后,职责会自动返回到最初的RBU主机。

Facebook团队不会过分担心单个系统的数据保留问题,因为他们有措施2。

措施2:Hadoop DFS

在每个备份和二进制日志收集完成后,他们会马上将其复制到他们的大型定制化Hadoop集群中。这些集群是非常稳定的复制数据集,并有固定的保留时 间。因为磁盘大小增长很快,较老的RBU可能不足以保存一到两天的备份。不过他们会按需要增长Hadoop集群,同时不需要担心底层硬件情况。 Hadoop的分布式特性让他们有足够带宽,完成快速数据恢复。

不久,他们会把非实时数据分析放到这些Hadoop集群中。这可以降低数据库中非关键读的次数,让Facebook网站的响应速度更快。

措施3:长期存储

每周,他们会从Hadoop备份移动到另一个地区的分散存储中。这些系统是最新而且安全的存储系统,在他们的日常数据管理工具流程之外。

监控

除常用的系统监控外,他们还会捕捉很多特定的统计数据,比如binlog集合延迟、系统容量等等。

为备份失败打分,是他们最有价值的工具。因为Facebook的数据库和同时运行的维护任务量级,错过某些备份也不奇怪。广泛的失败和多日没有成功 的单个备份,这都是他们要注意的重点。因此,某个错过备份的得分会随着时间呈指数级增长,这些得分的不同聚合,让团队能对备份的整体健康度有一个有效而快 速的了解。

比如,在一天内,某个数据错失一次备份,得1分,一天错失50次备份,就是50分。但在三天内的一次数据库错失,就是27分(3的3次幂),三天内 50次,这是很严重的问题,得分就是1350(50乘以3的3次幂)。这会在他们的监控图上出现一个巨大的波峰,团队会马上对其采取行动。

恢复

在系统管理员中有句老话:“如果你没有测试过你的备份,就等于没有备份。”

因此,Facebook团队构建了一个测试系统,会持续地从措施2开始,将数据恢复到测试服务器上。恢复完成后,他们会执行多次数据完整性检查。如 果有任何反复出现的问题,系统就会报警,提醒相关人员关注、审核。该系统可以发现所有问题,包括MySQL的bug,到备份过程中的纰漏,并可以让他们更 灵活地应对备份环境中的变化。

他们构建了一个名为ORC(ORC恢复协调器的递归缩写)的系统,工程师如何需要恢复他们所用工具的数据库的过去版本,就可以以自服务方式使用该系统恢复数据。对于快速开发来说还是挺方便的。

在结尾,Eric Barrett说道:

备份不是最迷人的工程工作。它们即是技术活,又是重复性的,如果一切正常,没人会注意。它们也是跨学科和团队的,需要懂得系统、网络和软件等多方面的专业知识。但是,确保你的记忆和联系安全无误,这是无比重要的事情,而且到最后,也是充满回报的事情。

有网友问到:

在不运行mysqld的RBU上,你们如何完成二进制日志的流传送?什么是模拟从进程?

Facebook的MySQL性能工程师Harrison Fisk给出了答案:

我们使用mysqlbinlog的–never–选项,并有一个用python开发的小包装程序,会监控并保证mysqlbinlog运行成功。

郑柯 郑柯,实用的理想主义者,相信:每天改变一点点,这个世界会更好。

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