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使用 Dumpling 备份 TiDB 集群数据到兼容 S3 的存储

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2023-12-01

本文详细描述了如何将 Kubernetes 上的 TiDB 集群数据备份到兼容 S3 的存储上。本文档中的“备份”，均是指全量备份（Ad-hoc 全量备份和定时全量备份）。底层通过使用 Dumpling 获取集群的逻辑备份，然后在将备份数据上传到兼容 S3 的存储上。

本文使用的备份方式基于 TiDB Operator 新版（v1.1 及以上）的 CustomResourceDefinition (CRD) 实现。基于 Helm Charts 实现的备份和恢复方式可参考基于 Helm Charts 实现的 TiDB 集群备份与恢复。

Ad-hoc 全量备份

Ad-hoc 全量备份通过创建一个自定义的 Backup custom resource (CR) 对象来描述一次备份。TiDB Operator 根据这个 Backup 对象来完成具体的备份过程。如果备份过程中出现错误，程序不会自动重试，此时需要手动处理。

目前兼容 S3 的存储中，Ceph 和 Amazon S3 经测试可正常工作。下文对 Ceph 和 Amazon S3 这两种存储的使用进行描述。本文档提供如下备份示例。示例假设对部署在 Kubernetes test1 这个 namespace 中的 TiDB 集群 demo1 进行数据备份，下面是具体操作过程。

AWS 账号的三种权限授予方式

如果使用 Amazon S3 来备份恢复集群，可以使用三种权限授予方式授予权限，参考使用 BR 工具备份 AWS 上的 TiDB 集群，使用 Ceph 作为后端存储测试备份恢复时，是通过 AccessKey 和 SecretKey 模式授权。

Ad-hoc 全量备份环境准备

参考 Ad-hoc 备份环境准备

数据库账户权限

  • mysql.tidb 表的 SELECT 和 UPDATE 权限：备份前后，backup CR 需要一个拥有该权限的数据库账户，用于调整 GC 时间
  • SELECT
  • RELOAD
  • LOCK TABLES
  • REPLICATION CLIENT

备份数据到兼容 S3 的存储

注意：

由于 rclone 存在问题，如果使用 Amazon S3 存储备份，并且 Amazon S3 开启了 AWS-KMS 加密，需要在本节示例中的 yaml 文件里添加如下 spec.s3.options 配置以保证备份成功：

spec:
  ...
  s3:
    ...
    options:
    - --ignore-checksum

  • 创建 Backup CR，通过 AccessKey 和 SecretKey 授权的方式将数据备份到 Amazon S3：

    kubectl apply -f backup-s3.yaml

    backup-s3.yaml 文件内容如下：

    ---
apiVersion: pingcap.com/v1alpha1
kind: Backup
metadata:
  name: demo1-backup-s3
  namespace: test1
spec:
  from:
    host: ${tidb_host}
    port: ${tidb_port}
    user: ${tidb_user}
    secretName: backup-demo1-tidb-secret
  s3:
    provider: aws
    secretName: s3-secret
    region: ${region}
    bucket: ${bucket}
    # prefix: ${prefix}
    # storageClass: STANDARD_IA
    # acl: private
    # endpoint:
# dumpling:
#  options:
#  - --threads=16
#  - --rows=10000
#  tableFilter:
#  - "test.*"
  # storageClassName: local-storage
  storageSize: 10Gi

  • 创建 Backup CR，通过 AccessKey 和 SecretKey 授权的方式将数据备份到 Ceph：

    kubectl apply -f backup-s3.yaml

    backup-s3.yaml 文件内容如下：

    ---
apiVersion: pingcap.com/v1alpha1
kind: Backup
metadata:
  name: demo1-backup-s3
  namespace: test1
spec:
  from:
    host: ${tidb_host}
    port: ${tidb_port}
    user: ${tidb_user}
    secretName: backup-demo1-tidb-secret
  s3:
    provider: ceph
    secretName: s3-secret
    endpoint: ${endpoint}
    # prefix: ${prefix}
    bucket: ${bucket}
# dumpling:
#  options:
#  - --threads=16
#  - --rows=10000
#  tableFilter:
#  - "test.*"
  # storageClassName: local-storage
  storageSize: 10Gi

  • 创建 Backup CR，通过 IAM 绑定 Pod 授权的方式将数据备份到 Amazon S3：

    kubectl apply -f backup-s3.yaml

    backup-s3.yaml 文件内容如下：

    ---
apiVersion: pingcap.com/v1alpha1
kind: Backup
metadata:
  name: demo1-backup-s3
  namespace: test1
  annotations:
    iam.amazonaws.com/role: arn:aws:iam::123456789012:role/user
spec:
  backupType: full
  from:
    host: ${tidb_host}
    port: ${tidb_port}
    user: ${tidb_user}
    secretName: backup-demo1-tidb-secret
  s3:
    provider: aws
    region: ${region}
    bucket: ${bucket}
    # prefix: ${prefix}
    # storageClass: STANDARD_IA
    # acl: private
    # endpoint:
# dumpling:
#  options:
#  - --threads=16
#  - --rows=10000
#  tableFilter:
#  - "test.*"
  # storageClassName: local-storage
  storageSize: 10Gi

  • 创建 Backup CR，通过 IAM 绑定 ServiceAccount 授权的方式将数据备份到 Amazon S3：

    kubectl apply -f backup-s3.yaml

    backup-s3.yaml 文件内容如下：

    ---
apiVersion: pingcap.com/v1alpha1
kind: Backup
metadata:
  name: demo1-backup-s3
  namespace: test1
spec:
  backupType: full
  serviceAccount: tidb-backup-manager
  from:
    host: ${tidb_host}
    port: ${tidb_port}
    user: ${tidb_user}
    secretName: backup-demo1-tidb-secret
  s3:
    provider: aws
    region: ${region}
    bucket: ${bucket}
    # prefix: ${prefix}
    # storageClass: STANDARD_IA
    # acl: private
    # endpoint:
# dumpling:
#  options:
#  - --threads=16
#  - --rows=10000
#  tableFilter:
#  - "test.*"
  # storageClassName: local-storage
  storageSize: 10Gi

上述示例将 TiDB 集群的数据全量导出备份到 Amazon S3 和 Ceph 上。Amazon S3 的 acl、endpoint、storageClass 配置项均可以省略。其余非 Amazon S3 的但是兼容 S3 的存储均可使用和 Amazon S3 类似的配置。可参考上面例子中 Ceph 的配置，省略不需要配置的字段。

Amazon S3 支持以下几种 access-control list (ACL) 策略：

  • private
  • public-read
  • public-read-write
  • authenticated-read
  • bucket-owner-read
  • bucket-owner-full-control

如果不设置 ACL 策略，则默认使用 private 策略。这几种访问控制策略的详细介绍参考 AWS 官方文档。

Amazon S3 支持以下几种 storageClass 类型：

  • STANDARD
  • REDUCED_REDUNDANCY
  • STANDARD_IA
  • ONEZONE_IA
  • GLACIER
  • DEEP_ARCHIVE

如果不设置 storageClass，则默认使用 STANDARD_IA。这几种存储类型的详细介绍参考 AWS 官方文档。

创建好 Backup CR 后，可通过如下命令查看备份状态：

kubectl get bk -n test1 -owide

更多 Backup CR 字段的详细解释:

  • .spec.metadata.namespace：Backup CR 所在的 namespace。

  • .spec.tikvGCLifeTime：备份中的临时 tikv_gc_lifetime 时间设置，默认为 72h。

    在备份开始之前，若 TiDB 集群的 tikv_gc_lifetime 小于用户设置的 spec.tikvGCLifeTime，为了保证备份的数据不被 TiKV GC 掉，TiDB Operator 会在备份前调节 tikv_gc_lifetime 为 spec.tikvGCLifeTime。

    备份结束后不论成功或者失败，只要老的 tikv_gc_lifetime 比设置的 .spec.tikvGCLifeTime 小，TiDB Operator 都会尝试恢复 tikv_gc_lifetime 为备份前的值。在极端情况下，TiDB Operator 访问数据库失败会导致 TiDB Operator 无法自动恢复 tikv_gc_lifetime 并认为备份失败。

    此时，可以通过下述语句查看当前 TiDB 集群的 tikv_gc_lifetime：

    select VARIABLE_NAME, VARIABLE_VALUE from mysql.tidb where VARIABLE_NAME like "tikv_gc_life_time";

    如果发现 tikv_gc_lifetime 值过大（通常为 10m），则需要按照调节 tikv_gc_lifetime 将 tikv_gc_lifetime 调回原样。

  • .spec.cleanPolicy：备份集群后删除备份 CR 时的备份文件清理策略。目前支持三种清理策略：

    • Retain：任何情况下，删除备份 CR 时会保留备份出的文件

    • Delete：任何情况下，删除备份 CR 时会删除备份出的文件

    • OnFailure：如果备份中失败，删除备份 CR 时会删除备份出的文件

      如果不配置该字段，或者配置该字段的值为上述三种以外的值，均会保留备份出的文件。值得注意的是，在 v1.1.2 以及之前版本不存在该字段，且默认在删除 CR 的同时删除备份的文件。若 v1.1.3 及之后版本的用户希望保持该行为，需要设置该字段为 Delete。

  • .spec.from.host：待备份 TiDB 集群的访问地址，为需要导出的 TiDB 的 service name，例如 basic-tidb。

  • .spec.from.port：待备份 TiDB 集群的访问端口。

  • .spec.from.user：待备份 TiDB 集群的访问用户。

  • .spec.from.secretName：存储 .spec.from.user 用户的密码的 secret。

  • .spec.s3.region：使用 Amazon S3 存储备份，需要配置 Amazon S3 所在的 region。

  • .spec.s3.bucket：兼容 S3 存储的 bucket 名字。

  • .spec.s3.prefix：这个字段可以省略，如果设置了这个字段，则会使用这个字段来拼接在远端存储的存储路径 s3://${.spec.s3.bucket}/${.spec.s3.prefix}/backupName。

  • .spec.dumpling：Dumpling 相关的配置，可以在 options 字段指定 Dumpling 的运行参数，详情见 Dumpling 使用文档；默认情况下该字段可以不用配置。当不指定 Dumpling 的配置时，options 字段的默认值如下：

    options:
- --threads=16
- --rows=10000

  • .spec.storageClassName：备份时所需的 persistent volume (PV) 类型。

  • .spec.storageSize：备份时指定所需的 PV 大小，默认为 100 Gi。该值应大于备份 TiDB 集群数据的大小。一个 TiDB 集群的 Backup CR 对应的 PVC 名字是确定的，如果集群命名空间中已存在该 PVC 并且其大小小于 .spec.storageSize，这时需要先删除该 PVC 再运行 Backup job。

  • .spec.tableFilter：备份时指定让 Dumpling 备份符合 table-filter 规则 的表。默认情况下该字段可以不用配置。当不配置时，tableFilter 字段的默认值如下：

    tableFilter:
- "*.*"
- "!/^(mysql|test|INFORMATION_SCHEMA|PERFORMANCE_SCHEMA|METRICS_SCHEMA|INSPECTION_SCHEMA)$/.*"

    注意：

    tableFilter 如果要写排除规则导出除 db.table 的所有表 "!db.table" 必须先添加 *.* 规则来导出所有表，如下面例子所示：

    tableFilter:
- "*.*"
- "!db.table"

更多支持的兼容 S3 的 provider 如下：

  • alibaba：Alibaba Cloud Object Storage System (OSS) formerly Aliyun
  • digitalocean：Digital Ocean Spaces
  • dreamhost：Dreamhost DreamObjects
  • ibmcos：IBM COS S3
  • minio：Minio Object Storage
  • netease：Netease Object Storage (NOS)
  • wasabi：Wasabi Object Storage
  • other：Any other S3 compatible provider

定时全量备份

用户通过设置备份策略来对 TiDB 集群进行定时备份，同时设置备份的保留策略以避免产生过多的备份。定时全量备份通过自定义的 BackupSchedule CR 对象来描述。每到备份时间点会触发一次全量备份，定时全量备份底层通过 Ad-hoc 全量备份来实现。下面是创建定时全量备份的具体步骤：

定时全量备份环境准备

同 定时全量备份数据到 S3 兼容存储

注意：

由于 rclone 存在问题，如果使用 Amazon S3 存储备份，并且 Amazon S3 开启了 AWS-KMS 加密，需要在本节示例中的 yaml 文件里添加如下 spec.backupTemplate.s3.options 配置以保证备份成功：

spec:
  ...
  backupTemplate:
    ...
    s3:
      ...
      options:
      - --ignore-checksum

  • 创建 BackupSchedule CR 开启 TiDB 集群的定时全量备份，通过 AccessKey 和 SecretKey 授权的方式将数据备份到 Amazon S3：

    kubectl apply -f backup-schedule-s3.yaml

    backup-schedule-s3.yaml 文件内容如下：

    ---
apiVersion: pingcap.com/v1alpha1
kind: BackupSchedule
metadata:
  name: demo1-backup-schedule-s3
  namespace: test1
spec:
  #maxBackups: 5
  #pause: true
  maxReservedTime: "3h"
  schedule: "*/2 * * * *"
  backupTemplate:
    from:
      host: ${tidb_host}
      port: ${tidb_port}
      user: ${tidb_user}
      secretName: backup-demo1-tidb-secret
    s3:
      provider: aws
      secretName: s3-secret
      region: ${region}
      bucket: ${bucket}
      # prefix: ${prefix}
      # storageClass: STANDARD_IA
      # acl: private
      # endpoint:
  # dumpling:
  #  options:
  #  - --threads=16
  #  - --rows=10000
  #  tableFilter:
  #  - "test.*"
    # storageClassName: local-storage
    storageSize: 10Gi

  • 创建 BackupSchedule CR 开启 TiDB 集群的定时全量备份，通过 AccessKey 和 SecretKey 授权的方式将数据备份到 Ceph：

    kubectl apply -f backup-schedule-s3.yaml

    backup-schedule-s3.yaml 文件内容如下：

    ---
apiVersion: pingcap.com/v1alpha1
kind: BackupSchedule
metadata:
  name: demo1-backup-schedule-ceph
  namespace: test1
spec:
  #maxBackups: 5
  #pause: true
  maxReservedTime: "3h"
  schedule: "*/2 * * * *"
  backupTemplate:
    from:
      host: ${tidb_host}
      port: ${tidb_port}
      user: ${tidb_user}
      secretName: backup-demo1-tidb-secret
    s3:
      provider: ceph
      secretName: s3-secret
      endpoint: ${endpoint}
      bucket: ${bucket}
      # prefix: ${prefix}
  # dumpling:
  #  options:
  #  - --threads=16
  #  - --rows=10000
  #  tableFilter:
  #  - "test.*"
    # storageClassName: local-storage
    storageSize: 10Gi

  • 创建 BackupSchedule CR 开启 TiDB 集群的定时全量备份，通过 IAM 绑定 Pod 授权的方式将数据备份到 Amazon S3：

    kubectl apply -f backup-schedule-s3.yaml

    backup-schedule-s3.yaml 文件内容如下：

    ---
apiVersion: pingcap.com/v1alpha1
kind: BackupSchedule
metadata:
  name: demo1-backup-schedule-s3
  namespace: test1
  annotations:
    iam.amazonaws.com/role: arn:aws:iam::123456789012:role/user
spec:
  #maxBackups: 5
  #pause: true
  maxReservedTime: "3h"
  schedule: "*/2 * * * *"
  backupTemplate:
    from:
      host: ${tidb_host}
      port: ${tidb_port}
      user: ${tidb_user}
      secretName: backup-demo1-tidb-secret
    s3:
      provider: aws
      region: ${region}
      bucket: ${bucket}
      # prefix: ${prefix}
      # storageClass: STANDARD_IA
      # acl: private
      # endpoint:
  # dumpling:
  #  options:
  #  - --threads=16
  #  - --rows=10000
  #  tableFilter:
  #  - "test.*"
    # storageClassName: local-storage
    storageSize: 10Gi

  • 创建 BackupSchedule CR 开启 TiDB 集群的定时全量备份，通过 IAM 绑定 ServiceAccount 授权的方式将数据备份到 Amazon S3：

    kubectl apply -f backup-schedule-s3.yaml

    backup-schedule-s3.yaml 文件内容如下：

    ---
apiVersion: pingcap.com/v1alpha1
kind: BackupSchedule
metadata:
  name: demo1-backup-schedule-s3
  namespace: test1
spec:
  #maxBackups: 5
  #pause: true
  maxReservedTime: "3h"
  schedule: "*/2 * * * *"
  serviceAccount: tidb-backup-manager
  backupTemplate:
    from:
      host: ${tidb_host}
      port: ${tidb_port}
      user: ${tidb_user}
      secretName: backup-demo1-tidb-secret
    s3:
      provider: aws
      region: ${region}
      bucket: ${bucket}
      # prefix: ${prefix}
      # storageClass: STANDARD_IA
      # acl: private
      # endpoint:
  # dumpling:
  #  options:
  #  - --threads=16
  #  - --rows=10000
  #  tableFilter:
  #  - "test.*"
    # storageClassName: local-storage
    storageSize: 10Gi

定时全量备份创建完成后，可以通过以下命令查看定时全量备份的状态：

kubectl get bks -n test1 -owide

查看定时全量备份下面所有的备份条目：

kubectl get bk -l tidb.pingcap.com/backup-schedule=demo1-backup-schedule-s3 -n test1

从以上示例可知，backupSchedule 的配置由两部分组成。一部分是 backupSchedule 独有的配置，另一部分是 backupTemplate。backupTemplate 指定 S3 兼容存储相关的配置，该配置与 Ad-hoc 全量备份到兼容 S3 的存储配置完全一样，可参考。如果同时设置最大备份保留个数和最长备份保留时间，则以最长备份保留时间为准。

  • .spec.schedule：Cron 的时间调度格式。具体格式可参考 Cron。
  • .spec.pause：该值默认为 false。如果将该值设置为 true，表示暂停定时调度。此时即使到了调度时间点，也不会进行备份。在定时备份暂停期间，备份 Garbage Collection (GC) 仍然正常进行。将 true 改为 false 则重新开启定时全量备份。

    • 注意：

    TiDB Operator 会创建一个 PVC，这个 PVC 同时用于 Ad-hoc 全量备份和定时全量备份，备份数据会先存储到 PV，然后再上传到远端存储。如果备份完成后想要删掉这个 PVC，可以参考删除资源先把备份 Pod 删掉，然后再把 PVC 删掉。

    假如备份并上传到远端存储成功，TiDB Operator 会自动删除本地的备份文件。如果上传失败，则本地备份文件将被保留。

    删除备份的 backup CR

    用户可以通过下述语句来删除对应的全量备份 CR 或定时全量备份 CR。

    kubectl delete backup ${name} -n ${namespace}
kubectl delete backupschedule ${name} -n ${namespace}

    如果你使用 v1.1.2 及以前版本，或使用 v1.1.3 及以后版本并将 spec.cleanPolicy 设置为 Delete 时，TiDB Operator 在删除 CR 时会同时删除备份文件。

    在满足上述条件时，如果需要删除 namespace，建议首先删除所有的 Backup/BackupSchedule CR，再删除 namespace。

    如果直接删除存在 Backup/BackupSchedule CR 的 namespace，TiDB Operator 会持续尝试创建 Job 清理备份的数据，但因为 namespace 处于 Terminating 状态而创建失败，从而导致 namespace 卡在该状态。

    同时 v1.1.2 及以前版本如果删除 Backup/BackupSchedule CR 时备份文件已被手动清除，也会出现卡在 Terminating 的情况。

    这时需要通过下述命令删除 finalizers：

    kubectl edit backup ${name} -n ${namespace}

    删除 metadata.finalizers 配置，即可正常删除 CR。

    故障诊断

    在使用过程中如果遇到问题，可以参考故障诊断。

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