Facebook如何實現PB級別數據庫自動化備份
Facebook的MySQL數據庫,是世界上最龐大的MySQL數據庫之一,在不同地區有數千個數據庫服務器。因此,備份對他們來說是個巨大的挑戰。為了解決這個問題,他們構建了一個高度自動化、非常有效的備份系統,每周移動多個PB的數據。Facebook數據團隊的 Eric Barrett 通過 一篇文章 分享了他們的做法。
他們沒有采用大量前載(front-loaded)測試,而是強調快速檢測失敗,并且進行快速、自動化糾正。部署幾百個數據庫服務器,只需很少人力干預。使用下面的三個措施,他們做到了有節奏的增長,同時具備支持上十億用戶的靈活性。
措施1:二進制日志和mysqldump
第一道防線稱為“措施1”,或“機架”備份(rack backup),簡稱RBU。在每個數據庫機架上,不論其類型為何,都有兩個RBU存儲服務器。以RBU作為數據庫服務器放在同一個機架中,這可以保證最大的帶寬和最小的延遲,它們同時可以作為緩存,在備份的下個措施使用。
收集二進制日志,是這些服務器的工作之一。二進制日志會不斷以流形式,通過模擬從進程(simulated slave process)輸送到RBU主機中。這樣一來,不需要運行mysqld,RBU就可以接收到同樣的更新作為復制版本。
在RBU上保存同步的二進制日志很重要:如果一個主數據庫服務器離線,該服務器上的用戶將無法更新狀態或是上傳照片。出現問題后,他們需要保證修復時間越短越好。有可用的二進制日志,就能讓他們在數秒內啟動另一個數據庫作為主數據庫。由于RBU中有秒級的二進制日志,即使某個舊主數據庫完全不可用,也沒有關系,只要利用將記錄下的事務恢復到上一個備份中即可完成立即恢復。
RBU服務器的第二個工作是執行傳統備份。MySQL備份有兩種方式:二進制和邏輯(mysqldump)。Facebook使用邏輯備份,因為它與版本無關,提供更好的數據完整性,更緊湊,恢復起來更省事。不過,當為某個數據庫構建全新復制時,他們仍然使用二進制拷貝。
mysqldump的一個主要好處是:磁盤上的數據損壞不會影響到備份中。如果磁盤某個扇區出現問題,或是寫入錯誤,InnoDB頁面校驗和就會出錯。在組合備份流時,MySQL會從內存中讀取正確的內容,或是去磁盤讀取,然后遇到錯誤的校驗和,停止備份(以及數據庫進程)。mysqldump的問題是:污染用來緩存InnoDB塊的LRU緩存。不過,新版本的MySQL中,會將LRU插入操作從掃描時放到緩存結束。
對在自己權限范圍內的所有數據庫,每個RBU都有一個夜間備份。盡管有著天量級別的數據,Facebook的團隊還是可以在幾個小時內完成對所有數據的備份。
如果RBU失敗,自動化軟件會將其職責分配給同一集群中其他系統。當它恢復上線后,職責會自動返回到最初的RBU主機。
Facebook團隊不會過分擔心單個系統的數據保留問題,因為他們有措施2。
措施2:Hadoop DFS
在每個備份和二進制日志收集完成后,他們會馬上將其復制到他們的大型定制化Hadoop集群中。這些集群是非常穩定的復制數據集,并有固定的保留時間。因為磁盤大小增長很快,較老的RBU可能不足以保存一到兩天的備份。不過他們會按需要增長Hadoop集群,同時不需要擔心底層硬件情況。Hadoop的分布式特性讓他們有足夠帶寬,完成快速數據恢復。
不久,他們會把非實時數據分析放到這些Hadoop集群中。這可以降低數據庫中非關鍵讀的次數,讓Facebook網站的響應速度更快。
措施3:長期存儲
每周,他們會從Hadoop備份移動到另一個地區的分散存儲中。這些系統是最新而且安全的存儲系統,在他們的日常數據管理工具流程之外。
監控
除常用的系統監控外,他們還會捕捉很多特定的統計數據,比如binlog集合延遲、系統容量等等。
為備份失敗打分,是他們最有價值的工具。因為Facebook的數據庫和同時運行的維護任務量級,錯過某些備份也不奇怪。廣泛的失敗和多日沒有成功的單個備份,這都是他們要注意的重點。因此,某個錯過備份的得分會隨著時間呈指數級增長,這些得分的不同聚合,讓團隊能對備份的整體健康度有一個有效而快速的了解。
比如,在一天內,某個數據錯失一次備份,得1分,一天錯失50次備份,就是50分。但在三天內的一次數據庫錯失,就是27分(3的3次冪),三天內50次,這是很嚴重的問題,得分就是1350(50乘以3的3次冪)。這會在他們的監控圖上出現一個巨大的波峰,團隊會馬上對其采取行動。
恢復
在系統管理員中有句老話:“如果你沒有測試過你的備份,就等于沒有備份。”
因此,Facebook團隊構建了一個測試系統,會持續地從措施2開始,將數據恢復到測試服務器上。恢復完成后,他們會執行多次數據完整性檢查。如果有任何反復出現的問題,系統就會報警,提醒相關人員關注、審核。該系統可以發現所有問題,包括MySQL的bug,到備份過程中的紕漏,并可以讓他們更靈活地應對備份環境中的變化。
他們構建了一個名為ORC(ORC恢復協調器的遞歸縮寫)的系統,工程師如何需要恢復他們所用工具的數據庫的過去版本,就可以以自服務方式使用該系統恢復數據。對于快速開發來說還是挺方便的。
在結尾,Eric Barrett說道:
備份不是最迷人的工程工作。它們即是技術活,又是重復性的,如果一切正常,沒人會注意。它們也是跨學科和團隊的,需要懂得系統、網絡和軟件等多方面的專業知識。但是,確保你的記憶和聯系安全無誤,這是無比重要的事情,而且到最后,也是充滿回報的事情。
有網友問到:
在不運行mysqld的RBU上,你們如何完成二進制日志的流傳送?什么是模擬從進程?
Facebook的MySQL性能工程師Harrison Fisk給出了答案:
我們使用mysqlbinlog的–never–選項,并有一個用python開發的小包裝程序,會監控并保證mysqlbinlog運行成功。