MySQL运维实践

5.1-MySQL日志系统

什么是日志

• 日志(log)是一种顺序记录事件流水的文件
• 记录计算机程序运行过程中发生了什么
• 用途多样
• 帮助分析程序问题
• 分析服务请求的特征、流量等
• 判断工作是否成功执行
• ……

MySQL日志的分类

• 服务器日志
  • 记录进程启动运行过程中的特殊事件，帮助分析MySQL服务遇到的问题
  • 根据需求抓取特定的SQL语句，追踪性能可能存在的问题的业务SQL
• 事务日志
  • 记录应用程序对数据的所有更改
  • 可用于数据恢复
  • 可用于实例间数据同步

服务错误日志

• 记录实例启动运行过程中重要消息
• 配置参数 log_error = /data/mysql_data/node-1/mysql.log
• 内容并非全是错误消息
• 如果mysqld进程无法正常启动首先查看错误日志

慢查询日志

• 记录执行时间超过一定阈值的SQL语句
• 配置参数

slow_query_log = 1
slow_query_log_file = /data/mysql_data/node-1/mysql-slow.log
long_query_time = 5

• 用于分析系统中可能存在性能问题的SQL

综合查询日志

• 如果开启将会记录系统中所有SQL语句
• 配置参数

general_log = 1
general_log_file = /data/mysql_data/node-1/mysql-slow.log

• 偶尔用于帮助分析系统问题，对性能有影响

查询日志的输出与文件切换

• 日志输出参数

log_output={file|table|none}

• 如果日志文件过大，可以定期截断并切换新文件

flush log;

存储引擎事务日志

• 部分存储引擎拥有重做日志(redo log)
• 如InnoDB, TokuDB等WAL(Write Ahead Log)机制存储引擎
• 日志随着事务commit优先持久化，确保异常恢复不丢数据
• 日志顺序写性能较好

InnoDB事务日志重用机制

• InnoDB事务日志采用两组文件交替重用

二进制日志binlog

• binlog (binary log)
• 记录数据引起数据变化的SQL语句或数据逻辑变化的内容
• MySQL服务层记录，无关存储引擎
• binlog的主要作用：
  • 基于备份恢复数据
  • 数据库主从同步
  • 挖掘分析SQL语句

开启binlog

• 主要参数

log_bin = c:/tmp/mylog/mysql-bin
sql_log_bin = 1
sync_binlog = 1

• 查看binlog

show binary logs;

binlog管理

• 主要参数

max_binlog_size = 100MB
expire_logs_days = 7

• binlog始终生成新文件，不会重用

• 手工清理binlog

purge binary logs to 'mysql-bin.000009';
purge binary logs before '2016-4-2 21:00:40'

查看binlog内容

• 日志

show binlog events in 'mysql-bin.000011';
show binlog events in 'mysql-bin.000011' from 60 limit 3;

• mysqlbinlog工具

mysqlbinlog c:/tmp/mylog/mysql-bin.000001
--start-datetime | --stop-datetime
--start-position | --stop-position

binlog格式

• 主要参数

binlog_format = {ROW|STATEMENT|MIXED}

• 查看row模式的binlog内容

mysqlbinlog --base64-output=decode-rows -v c:/tmp/mylpg/mysql-bin.000001

5.2-MySQL数据备份

基本指数 - 备份用途

• 数据备灾
  • 应对硬件故障数据丢失
  • 应对人为或程序bug导致数据删除
• 制作镜像库以供服务
  • 需要将数据迁移、统计分析等用处
  • 需要为线上数据建立一个镜像

基本知识 - 备份内容

• 数据
  • 数据文件或文本格式数据
• 操作日志(binlog)
  • 数据库变更日志

基本知识 - 冷备份与热备份

• 冷备份
  • 关闭数据库服务，完整拷贝数据文件
• 热备份
  • 在不影响数据库读写服务的情况下备份数据库

基本知识 - 物理备份与逻辑备份

• 物理备份
  • 以数据页的形式拷贝数据
• 逻辑备份
  • 导出为裸数据或者SQL(insert)语句

基本知识 - 本地备份与远程备份

• 本地备份
  • 在数据库服务器本地进行备份
• 远程备份
  • 远程连接数据库进行备份

基本知识 - 全量备份与增量备份

• 全量备份
  • 备份完整的数据库
• 增量备份
  • 只备份上一次备份以来发生修改的数据

基本知识 - 备份周期

考虑因素：

• 数据库大小(决定备份时间)
• 恢复速度要求(快速or慢速)
• 备份方式(全量or增量)

常用工具及用法

• mysqldump - 逻辑备份，热备
• xtrabackup - 物理备份， 热备
• Lvm/zfs snapshot - 物理备份
• mydumper - 逻辑备份，热备
• cp - 物理备份，冷备

常用工具及用法 - mysqldump

MySQL官方自带的命令行工具

主要示例：

• 演示使用mysqldump备份表、库、实例

# 备份所有数据库
mysqldump -uroot -p123456 --socket=/var/run/mysqld/mysqld.sock --all-databases > /dbbackup/all_db.sql
# 备份指定的数据库
mysqldump -uroot -p123456 --socket=/var/run/mysqld/mysqld.sock --databases db2 > /dbbackup/db2.sql
# 备份单个表
mysqldump -uroot -p123456 --socket=/var/run/mysqld/mysqld.sock db2 t1 >/dbbackup/db2_t1.sql
# 还原表
mysql > source /dbbackup/db2_t1.sql

• 演示使用mysqldump制作一致性备份

mysqldump --single-transaction -uroot -p123456 --all-databases > /dbbackup/add_db_2.sql

• 演示使用mysqldump远程备份一个数据库

mysqldump -utest -ptest -h192.168.0.68 -P3306 --all-databases > /dbbackup/remote_bakall.sql

• 演示使用mysqldump导出数据为csv格式

mysqldump -uroot -p123456 --single-transaction --fields-terminated-by=, db1 -T /tmp

常用工具及用法 - xtrabackup

特点：

• 开源，在线备份InnoDB表
• 支持限速备份，避免对业务造成影响
• 支持流备
• 支持增量备份
• 支持备份文件压缩与加密
• 支持并行备份与恢复，速度快

xtrabackup备份原理

• 基于InnoDB的crash-recovery功能
• 备份期间允许用户读写，写请求产生redo日志
• 从磁盘上拷贝数据文件
• 从InnoDB redo log file实时拷贝走备份期间产生的所有redo日志
• 恢复的时候 数据文件 + redo日志 = 一致性数据

实用脚本innobackupex

• 开源Perl脚本，封装调用xtrabackup及一系列相关工具与OS操作，最终完成备份过程
• 支持备份InnoDB和其他引擎的表
• 备份一致性保证

innobackupex备份基本流程

start xtrabackup_log -> copy .ibd; ibdata1 -> FLUSH TABLE WITH READ LOCK -> copy .FRM; MYD; MYI; misc files -> Get binary log position -> UNLOCK TABLES -> stop and copy xtrabackup_log

innobackupex使用

主要示例：

• 全量备份

innobackupex --user=root --password=123456 --defaults-file=/etc/mysql/my.cnf /dbbackup

• 增量备份

innobackupex --user=root --password=123456 --defaults-file=/etc/mysql/my.cnf --incremental --incremental-dir /dbbackup/2016-4-3_13:24:32 /dbbackup

• 流方式备份

innobackupex --user=root --password=123456 --defaults-file=/etc/mysql/my.cnf --stream=xbstream /dbbackup/ > /dbbackup/stream.bak

• 并行备份

innobackupex --user=root --password=123456 --defaults-file=/etc/mysql/my.cnf --parallel=4 /dbbackup/

• 限流备份

innobackupex --user=root --password=123456 --defaults-file=/etc/mysql/my.cnf --throttle=10 /dbbackup/

• 压缩备份

innobackupex --user=root --password=123456 --defaults-file=/etc/mysql/my.cnf --compress --compress-thread 4 /dbbackup/

如何制定备份策略

需要考虑的因素

• 数据库是不是都是innodb引擎表 -> 备份方式，热备or冷备
• 数据量大小 -> 逻辑备份or物理备份，全量or增量
• 数据库本地磁盘空间十分充足 -> 备份到本地or远程
• 需要多块恢复 -> 备份频率 小时or天

5.3-MySQL数据恢复

什么时候需要恢复数据

• 硬件故障(如磁盘损坏)
• 人为删除(如误删除数据、被黑)
• 业务回滚(如游戏bug需要回档)
• 正常需求(如部署镜像库、查看历史某时刻数据)

数据恢复的必要条件

• 有效备份
• 完整的数据库操作日志(binlog)

数据恢复思路

• 最新一次备份 + binlog恢复到故障时间点(适用于各种数据丢失场景)
• 挖掘最后一次备份到故障点之间的binlog获取相关SQL语句，构造反转SQL语句并应用到数据库(只是用于记录丢失，且binlog必须是row格式)

反转SQL语句

例：

t1(id primary key, a int)

反转SQL语句：

insert into t(id, a) values(1, 1) -> delete t1 where id=1 and a=1
update t1 set a=5 where id=1 -> update t1 set a=1 where id=1
delete from t1 where id=1 -> insert into t(id, a) values(1, 1)

数据库恢复工具与命令

• mysqldump备份 -> source恢复
• xtrabackup备份 -> xtrabackup恢复
• binlog备份 -> mysqlbinlog恢复

详细示例讲解

• 恢复某几条误删数据
• 恢复误删表、库
• 将数据库恢复到指定时间点

恢复误删除数据

case：误操作，删除数据忘记带完整条件，执行delete from user where age > 30 [and sex=male]

需求：将被删除的数据还原

恢复前提：完整的数据库操作日志(binlog)

delete from user where sex='female';

# 首先需要找到binlog里的信息
mysqlbinlog -vv mysql-bin.000001
# 找出sql语句，然后写出反转sql语句

恢复误删表、库

case：业务被黑，表被删除了(drop teble user)

需求：将表恢复

前提：备份 + 备份以来完整binlog

innobackupex --apply-log /dbbackup/filename
# 查看binlog的位置点
cat xtrabackup_binlog_info
# 查看结束点
mysqlbinlog -vv filename

mysqlbinlog -vv --start-position=2556990 -- stop-position=2776338
mysqlbinlog -vv --start-position=2556990 -- stop-position=2776338 | mysql -uroot -p123456 --sock=/dbbackup/mysql_3309/mysqld.sock

课程小结

• 恢复是已经非常苦逼的差事，尽量避免做。我们要做数据卫士而不是救火队员。(线上应该严格把控权限，数据变更操作应事先测试，操作时做好备份)
• 有效备份(+binlog)是重中之重，对数据库定期备份是必须的
• 备份是一切数据恢复的基础

5.4-MySQL线上部署

MySQL线上部署

考虑因素：

• 版本选择， 5.1、5.5还是5.6？
• 分支选择，官方社区版？ percona server？ Mariadb？
• 安装方式，包安装？二进制包安装？源码安装？
• 路径配置，参数配置(尽量模板化、标准化)
• 一个实例多个库 or 多个实例单个库？

二进制安装MySQL

• 下载软件包
• 解压放到指定目录(比如/usr/local)
• 将MySQL目录放到PATH中
• 初始化实例，编辑配置文件并启动
• 账户安全设置

编译安装MySQL

• 下载MySQL源码安装包
• 安装必要包(make cmake bison-devel ncurses-devel build-essential)
• Cmake配置MySQL编译选项，可以定制需要安装的功能
• make && make install
• 初始化实例，编辑配置文件并启动
• 账户安全设置

MySQL升级

• 下载MySQL5.6安装包并配置MySQL5.6安装包安装路径
• 关闭MySQL5.5实例，修改部分参数，使用MySQL5.6软件启动
• 执行MySQL5.6路径下mysql_upgrade脚本
• 验证是否成功升级

MySQL多实例安装

• 部署好mysql软件
• 编辑多个配置文件，初始化多个实例
• 启动MySQL实例

MySQL多实例部署

为啥多实例部署？

• 充分利用系统资源
• 资源隔离
• 业务、模块隔离

MySQL线上安装小结

• 根据需求选择合适的版本以及分支，建议使用或升级到较高版本5.5或5.6
• 如果需要定制MySQL功能的话，可以考虑编译安装，否则的话建议使用二进制包安装，比较省事
• 根据机器配置选择部署多个MySQL实例还是单个实例，机器配置非常好的话，建议部署多实例

5.5-MySQL主从复制

MySQL主从复制

• 一主一从
• 主主复制
• 一主多从
• 多主一从
• 联级复制

MySQL主从复制用途

• 实时灾备，用于故障切换
• 读写分离，提供查询服务
• 备份，避免影响业务

MySQL主从复制部署

主从部署必要条件

• 主库开启binlog日志(设置log-bin参数)
• 主从server-id不同
• 从库服务器能连通主库

主从部署步骤：

• 备份还原(mysqldump或xtrabackup)
• 授权(grant replication slave on .)
• 配置复制，并启动(change master to)
• 查看主从复制信息(show slave status\G)

MySQL复制存在的问题

存在的问题

• 主机宕机后，数据可能丢失
• 从库只有一个sql thread，主库写压力大，复制很可能延时

解决方法：

• 半同步复制
• 并行复制

MySQL semi-sync(半同步复制)

半同步复制

• 5.5集成到MySQL，以插件形式存在，需要单独安装
• 确保事务提交后binlog至少传输到一个从库
• 不保证从库应用完这个事务的binlog
• 性能有一定的降低，响应时间更长
• 网络异常或从库宕机，卡住主库，直到超时或从库恢复

MySQL异步复制

./sorence/images/04.png

异步复制

MySQL semi-sync(半同步复制)

./sorence/images/05.png

半同步复制

配置MySQL半同步复制

只需一次：

主库：

INSTALL PLUGIN rpl_semi_sync_master SONAME 'semisync_master.so';

从库：

INSTALL PLUGIN rpl_semi_sync_slave SONAME 'semisync_slave.so';

动态设置：

主库：

SET GLOBAL rpl_semi_sync_master_enabled=1;
SET GLOBAL rpl_semi_sync_master_timeout=N; master 延迟切异步

从库：

SET GLOBAL rpl_semi_sync_slave_enabled=1;

配置MySQL并行复制

并行复制

• 社区版5.6中新增
• 并行是指从库多线程apply binlog
• 库级别并行应用binlog，同一个数据库更改还是串行的(5.7版并行复制基于事务组)

设置

set global slave_parallel_workers=10; 设置sql线程数为10

联级复制

A -> B -> C

B中添加参数：
log_slave_updates
B将把A的binlog记录到自己的binlog日志中

复制监控

查询从库状态：

show slave status\G

复制出错处理

常见：1062(主键冲突) 1032(记录不存在)
解决：手动处理
或：
跳过复制出错
set global sql_slave_skip_counter=1

总结

• MySQL主从复制是MySQL高可用性、高性能(负载均衡)的基础
• 简单、灵活，部署方式多样，可以根据不同业务场景部署不同复制结构
• MySQL主从复制目前也存在一些问题，可以根据需要部署复制增强功能来解决问题
• 复制过程中应该时刻监控复制状态，复制出错或延时可能给系统造成影响
• MySQL复制是MySQL数据库工程师必知必会的一项基本技能

5.6-MySQL日常运维

DBA运维工作

日常

• 导数据、数据修改、表结构变更
• 加权限、问题处理
  其他
• 数据库选型部署、设计、监控、备份、优化等

导数据及注意事项

• 数据最终形式(csv、sql文本 还是直接导入某库中)
• 导数据方法(mysqldump、select into outfile)
• 导数据注意事项
  • 导出为csv格式需要file权限，而且只能数据库本地导
  • 避免锁库锁表(mysqldump使用——single-transaction选项不锁表)
  • 避免对业务造成影响，尽量在镜像库做

数据修改及注意事项

• 修改前切记做好备份
• 开事务做，修改完检查好了再提交
• 避免一次 修改大量数据，可以分批修改
• 避免业务高峰期做

表结构变更注意事项

• 在低峰期做
• 表结构变更是否会有锁？(5.6包含online ddl功能)
• 使用pt-online-schema-change完成表结构变更
  • 可以避免主从延时
  • 可以避免负载过高，可以限速

加权限及注意事项

• 只给符合需求的最低权限
• 避免授权时修改密码
• 避免给应用账号super权限

问题处理(数据库慢？)

• 数据库慢在哪？
• show processlist查看mysql连接信息
• 查看系统状态(iostat, top, vmstat)

小结

• 日常工作比较简单，但是任何一个操作都可能影响线上服务
• 结合不同环境，不同要求选择最合适的方法处理
• 日常工作应该求稳不求快，保障线上稳定是DBA的最大责任

5.7-MySQL参数调优

为什么要调整参数

• 不同服务器之间的配置、性能不一样
• 不同业务场景对数据的需求不一样
• MySQL的默认参数只是个参考值，并不适合所有的应用场合

优化之前我们需要知道什么

• 服务器相关的配置
• 业务相关的情况
• MySQL相关的配置

服务器上需要关注哪些

• 硬件情况
• 操作系统版本
• CPU、网卡节电模式
• 服务器numa设置
• RAID卡缓存

磁盘调度策略-write back

• 数据写入cache既返回，数据异步的从cache刷入存储介质

磁盘调度策略-write through

• 数据同时写入cache和存储介质才返回写入成功

Write Back VS Write Through

• write Back 性能优于 Write Through
• Write Through 比 Write Back安全性高

RAID

• RAID Redundant Array of Independent Disks
  • 生产环境里一般不太会用裸设备，通常会使用RAID卡对一块盘或多块盘做RAID
  • RAID卡会预留一块内存，来保证数据高效存储与读取
  • 常见的RAID类型有:RAID1、RAID0、RAID10和RAID5

RAID0 VS RAID1

• RAID 0 - Block Striped. No Mirror. No Parity.
• RAID 1 - Block Mirrored. No Stripe. No Parity.

RAID5 VS RAID10

• RAID 5 - Block Striped. Distributed Parity.(至少三块盘，每块里有两个数据块和一个校验块)
• RAID 10 - Block Mirrored.(每两块盘做RAID1，然后再按组做RAID0，至少四块盘)

RAID如何保证数据安全

• BBU(Backup Battery Unit)
  • BBU保证在WB策略下，即使服务器发生掉电或者宕机，也能够将缓存数据写入到磁盘，从而保证数据的安全

MySQL有哪些注意事项

• MySQL的部署安装
• MySQL的监控
• MySQL参数调优

部署MySQL的要求

• 推荐的MySQL版本: >= MySQL5.5
• 推荐的MySQL存储引擎: InnoDB

系统调优的依据：监控

• 实时监控MySQL的slow log
• 实时监控数据库服务器的负载情况
• 实时监控MySQL内部状态值

通常关注哪些MySQL Status

• Com_Select/Update/Delete/Insert
• Bytes_received/Bytes_sent
• Buffer Pool Hit Rate
• Threads_connected/Threads_created/Threads_running

MySQL参数调优

• 为什么要调整MySQL的参数
  • MySQL是通用数据库，但业务是多变的，默认参数无法满足所有业务需求
  • MySQL内部一些参数是在MySQL一些很老的版本时候做的，可能之前是做限流和保护用的，但随着机器性能的提高，这些保护类的参数可能会成为性能瓶颈

读优化

• 合理利用索引对MySQL查询性能至关重要
• 适当的调整参数也能提升查询性能

innodb_buffer_pool_size

• InnoDB存储引擎自己维护一块内存区域完成新老数据的替换
• 内存越大越能缓存更多的数据

innodb_thread_concurrency

• innoDB内部并发控制参数，设置为0代表不做控制
• 如果并发请求较多，参数设置较小，后进来的请求将会排队

写优化

• 表结构设计上使用自增字段作为表的主键
• 只对合适的字段加索引，索引太多影响写入性能
• 监控服务器磁盘IO情况，如果写延迟较大则需要扩容
• 选择正确的MySQL版本，合理设置参数

哪些参数有助于提高写入性能

• innoDB_flush_log_at_trx_commit && sync_binlog
• innodb log file size
• innodb_io_capacity
• innodb insert buffer

主要影响MySQL写性能的两个参数

• innoDB_flush_log_at_trx_commit
• sync_binlog

innoDB_flush_log_at_trx_commit

• 控制InnoDB事务的刷新方式，一共有三个值：0,1,2
  • N=0 - 每隔一秒，把事务日志缓存区的数据写到日志文件中，以及把日志文件的数据刷新到磁盘上(高效，但不安全)
  • N=1 - 每个事务提交时候，把事务日志从缓存区写到日志文件中，并且刷新日志文件的数据到磁盘上，优先使用此模式保障数据安全性(低效，非常安全)
  • N=2 - 每事务提交的时候，把事务日志数据从缓存区写到日志文件中；每隔一秒，但不一定刷新到磁盘上，而是取决于操作系统的调度(高效，但不安全)

sync_binlog

• 控制每次写入Binlog，是否都需要进行一次持久化

如何保证事务的安全

• innoDB_flush_log_at_trx_commit 和 sync_binlog都设为1
• 事务要和Binlog保证一致性

(加锁)-> xa_prepare, Fsync -> Write And Fsync Binlog -> InnoDB Commit, Fsync ->(释放锁)

串行有哪些问题

• SAS盘一般每秒只能有150~200个Fsync。
• 换算到数据库每秒只能执行50~60个事务

社区和官方的改进

• MariaDB提出改进，即使这两个参数都是1也能做到合并效果，性能得到了大幅提高。
• 官方吸收了MariaDB的思想，并在此基础上进行了改进，性能再次得到了提高

Tips:

• 官方在MySQL5.6版本之后才做了这个优化
• Percona和MariaDB版本在MySQL5.5已经包含了这个优化

InnoDB Redo log

• Write ahead Log

Redo log的作用

• Redo log用在数据库崩溃会的故障恢复

Redo log有哪些问题

• 如果写入频繁导致Redo log里对应的最老的数据脏页还没有刷新到磁盘，此时数据库将卡住，强制刷新脏页到磁盘
• MySQL默认配置两个文件才10M，非常容易写满，生产环境中应适当调整大小。

innodb_io_capacity

• InnoDB每次刷多少个脏页，决定InnoDB存储引擎的吞吐能力。
• 在SSD等高性能存储介质下，应该提高该参数以提高数据库的性能。

Insert Buffer

• 顺序读写 VS 随机读写
• 随机请求性能远小于顺序请求

尽可能多的随机请求合并为顺序请求才是提高数据库性能的关键

• MySQL从5.1版本开始支持Insert Buffer
• MySQL5.5版本之后同时支持update和delete的merge
• Insert Buffer只对二级索引且非唯一索引有效

总结

• 服务器配置要合理(内核版本、磁盘调度策略、RAID卡缓存)
• 完善的监控系统，提前发现问题
• 数据库版本要跟上，不要太新，也不要太老
• 数据库性能优化：
  • 查询优化：索引优化为主，参数优化为辅
  • 写入优化：业务优化为主，参数优化为辅