mysql視頻教程欄目介紹MySQL 8的新特性Clone Plugin

看看MySQL 8 新特性Clone Plugin

Clone Plugin是MySQL 8.0.17引入的一個重大特性，為什么要實現這個特性呢？個人感覺，主要還是為Group Replication服務。在Group Replication中，添加一個新的節點，差異數據的補齊是通過分布式恢復（Distributed Recovery）來實現的。

在MySQL 8.0.17之前，只支持一種恢復方式-Binlog。但如果新節點需要的Binlog已經被Purge了，這個時候，只能先借助于備份工具（XtraBackup，mydumper，mysqldump）做個全量數據的同步，然后再通過分布式恢復同步增量數據。

這種方式，雖然也能實現添加節點的目的，但總歸還是要借助于外部工具，需要一定的工作量和使用門檻。要知道，其競爭對手，PXC，默認集成了XtraBackup進行State Snapshot Transfer（類似于全量同步），而mongodb則更進一步，原生就實現了Initial Sync同步全量數據。從易用性來看，單就集群添加節點這一項而言，MySQL確實不如其競爭對手。客戶體驗上，還有很大的提升空間。

好在MySQL官方也正視到這個差距，終于在MySQL 8.0.17實現了Clone Plugin。當然，對于官方來說，實現這個特性并不算難，畢竟有現成的物理備份工具（MySQL Enterprise Backup）可供借鑒。

本文將從以下幾個方面展開：

Clone Plugin的安裝Clone Plugin的使用如何查看克隆操作的進度如何基于克隆數據搭建從庫Clone Plugin的實現細節Clone Plugin的限制Clone Plugin與XtraBackup的對比Clone Plugin的參數解析

一、Clone Plugin的安裝

Clone Plugin支持以下兩種安裝方式：

（1）配置文件指定

[mysqld] plugin-load-add=mysql_clone.so clone=forCE_PLUS_PERMANENT復制代碼

這里的clone，嚴格來說，不是參數名，而是插件名，可加可不加，FORCE_PLUS_PERMANENT 控制插件的行為。

有四個取值：

ON**（**開啟插件）
OFF（禁用插件）
FORCE（強制開啟。如果插件初始化失敗，MySQL將不會啟動）
FORCE_PLUS_PERMANENT（在FORCE的基礎上，不允許通過UNINSTALL PLUGIN命令卸載插件）。

（2）動態加載

[mysqld] plugin-load-add=mysql_clone.so clone=FORCE_PLUS_PERMANENT復制代碼

查看插件是否安裝成功

mysql> show plugins; ... | clone                           | ACTIVE   | CLONE              | mysql_clone.so | GPL     | ...復制代碼

clone狀態顯示為”ACTIVE“代表插件加載成功。

二、Clone Plugin的使用

Clone Plugin支持兩種克隆方式：本地克隆和遠程克隆。

1、本地克隆

看看MySQL 8 新特性Clone Plugin

本地克隆是在實例本地發起的，其語法如下：

CLONE LOCAL DATA Directory [=] 'clone_dir';復制代碼

其中，clone_dir是克隆目錄。

下面看個具體的Demo。

創建克隆用戶

mysql> create user 'clone_user'@'%' identified by 'clone_pass'; mysql> grant backup_admin on *.* to 'clone_user'@'%';復制代碼

創建克隆目錄

# mkdir /data/mysql # chown -R mysql.mysql /data/mysql復制代碼

創建本地克隆

# mysql -uclone_user -pclone_pass mysql> clone local data directory='/data/mysql/3307';復制代碼

其中，“/data/mysql/3307” 是克隆目錄，其需滿足以下幾點要求：

克隆目錄必須是絕對路徑。

“/data/mysql”必須存在，且MySQL對其有可寫權限。

3307不能存在。

查看克隆目錄的內容

# ll /data/mysql/3307 total 172996 drwxr-x--- 2 mysql mysql       89 May 24 22:37 #clone -rw-r----- 1 mysql mysql     3646 May 24 22:37 ib_buffer_pool -rw-r----- 1 mysql mysql 12582912 May 24 22:37 ibdata1 -rw-r----- 1 mysql mysql 50331648 May 24 22:37 ib_logfile0 -rw-r----- 1 mysql mysql 50331648 May 24 22:37 ib_logfile1 drwxr-x--- 2 mysql mysql        6 May 24 22:37 mysql -rw-r----- 1 mysql mysql 25165824 May 24 22:37 mysql.ibd drwxr-x--- 2 mysql mysql       20 May 24 22:37 slowtech drwxr-x--- 2 mysql mysql       28 May 24 22:37 sys -rw-r----- 1 mysql mysql 10485760 May 24 22:37 undo_001 -rw-r----- 1 mysql mysql 11534336 May 24 22:37 undo_002復制代碼

相對于Xtrabackup，無需Prepare，直接即可啟動使用。

# /usr/local/mysql/bin/mysqld --no-defaults --datadir=/data/mysql/3307 --user mysql --port 3307 &復制代碼

2、遠程克隆

看看MySQL 8 新特性Clone Plugin

遠程克隆涉及兩個實例，其中，待克隆的實例是Donor，接受克隆數據的實例是Recipient。克隆命令需在Recipient上發起，語法如下：

CLONE INSTANCE FROM 'user'@'host':port IDENTIFIED BY 'password' [DATA DIRECTORY [=] 'clone_dir'] [require [NO] ssl];復制代碼

其中，host，port 是待克隆實例的（Donor）的IP和端口，user，password是Donor上的克隆用戶和密碼，需要backup_admin權限，如上面創建的clone_user。

DATA DIRECTORY指定備份目錄，不指定的話，則默認克隆到Recipient的數據目錄下。

REQUIRE [NO] SSL，是否開啟SSL通信。

下面，看個具體Demo。

首先，在Donor實例上創建克隆用戶，加載Clone Plugin。

mysql> create user 'donor_user'@'%' identified by 'donor_pass'; mysql> grant backup_admin on *.* to 'donor_user'@'%'; mysql> install plugin clone soname 'mysql_clone.so';復制代碼

backup_admin是克隆操作必需權限。

接著，在Recipient實例上創建克隆用戶，加載Clone Plugin。

mysql> create user 'recipient_user'@'%' identified by 'recipient_pass'; mysql> grant clone_admin on *.* to 'recipient_user'@'%'; mysql> install plugin clone soname 'mysql_clone.so';復制代碼

這里的clone_admin，隱式含有backup_admin（阻塞DDL）和shutdown（重啟實例）權限。

設置Donor白名單。Recipient只能克隆白名單中的實例。

mysql> set global clone_valid_donor_list = '192.168.244.10:3306';復制代碼

設置該參數需要SYSTEM_VARIABLES_ADMIN權限。

在Recipient上發起克隆命令

# mysql -urecipient_user -precipient_pass mysql> clone instance from 'donor_user'@'192.168.244.10':3306 identified by 'donor_pass'; Query OK, 0 rows affected (36.97 sec)復制代碼

遠程克隆會依次進行以下操作：

**（1）****獲取備份鎖。**備份鎖和DDL互斥。注意，不僅僅是Recipient，Donor上的備份鎖同樣會獲取。

**（2）****DROP用戶表空間。**注意，DROP的只是用戶數據，不是數據目錄，也不包括mysql，ibdata等系統表空間。

**（3）從Donor實例拷貝數據。**對于用戶表空間，會直接拷貝，如果是系統表空間，則會重命名為xxx.#clone，不會直接替代原文件。

 ll /data/mysql/3306/data/ ... -rw-r----- 1 mysql mysql     3646 May 25 07:20 ib_buffer_pool -rw-r----- 1 mysql mysql     3646 May 27 07:31 ib_buffer_pool.#clone -rw-r----- 1 mysql mysql 12582912 May 27 07:31 ibdata1 -rw-r----- 1 mysql mysql 12582912 May 27 07:31 ibdata1.#clone -rw-r----- 1 mysql mysql 50331648 May 27 07:32 ib_logfile0 -rw-r----- 1 mysql mysql 50331648 May 27 07:31 ib_logfile0.#clone ... -rw-r----- 1 mysql mysql 25165824 May 27 07:31 mysql.ibd -rw-r----- 1 mysql mysql 25165824 May 27 07:31 mysql.ibd.#clone ...復制代碼

**（4）重啟實例。**在啟動的過程中，會用xxx.#clone替換掉原來的系統表空間文件。

三、如何查看克隆操作的進度

查看克隆操作的進度主要依托于performance_schema.clone_status和performance_schema.clone_progress這兩張表。

首先看看performance_schema.clone_status表。

mysql> select * from performance_schema.clone_statusG *************************** 1. row ***************************              ID: 1             PID: 0           STATE: Completed      BEGIN_TIME: 2020-05-27 07:31:24.220        END_TIME: 2020-05-27 07:33:08.185          SOURCE: 192.168.244.10:3306     DESTINATION: LOCAL INSTANCE        Error_NO: 0   ERROR_MESSAGE:     BINLOG_FILE: mysql-bin.000009 BINLOG_POSITION: 665197555   GTID_EXECUTED: 59cd4f8f-8fa1-11ea-a0fe-000c29f66609:1-560 1 row in set (0.06 sec)復制代碼

顧名思義，該表記錄了克隆操作的當前狀態。

其中，

**PID：**Processlist ID。對應show processlist中的Id，如果要終止當前的克隆操作，執行kill processlist_id命令即可。
**STATE：**克隆操作的狀態，Not Started（克隆尚未開始），In Progress（克隆中），Completed（克隆成功），Failed（克隆失敗）。如果是Failed狀態，ERROR_NO，ERROR_MESSAGE會給出具體的錯誤編碼和錯誤信息。
**BEGIN_TIME，END_TIME：**克隆操作開始，結束時間。
**SOURCE：**Donor實例的地址。
**DESTINATION：**克隆目錄。“LOCAL INSTANCE”代表當前實例的數據目錄。
**GTID_EXECUTED，BINLOG_FILE（BINLOG_POSITION）：**克隆操作結束時，主庫已經執行的GTID集合，及一致性位置點。可利用這些信息來搭建從庫。

接下來看看performance_schema.clone_progress表。

mysql> select * from performance_schema.clone_progress; +------+-----------+-----------+----------------------------+----------------------------+---------+-----------+-----------+-----------+------------+---------------+ | ID   | STAGE     | STATE     | BEGIN_TIME                 | END_TIME                   | THREADS | ESTIMATE  | DATA      | NETWORK   | DATA_SPEED | NETWORK_SPEED | +------+-----------+-----------+----------------------------+----------------------------+---------+-----------+-----------+-----------+------------+---------------+ |    1 | DROP DATA | Completed | 2020-05-27 07:31:28.581661 | 2020-05-27 07:31:35.855706 |       1 |         0 |         0 |         0 |          0 |             0 | |    1 | FILE copy | Completed | 2020-05-27 07:31:35.855952 | 2020-05-27 07:31:58.270881 |       2 | 482463294 | 482463294 | 482497011 |          0 |             0 | |    1 | PAGE COPY | Completed | 2020-05-27 07:31:58.271250 | 2020-05-27 07:31:58.719085 |       2 |  10977280 |  10977280 |  11014997 |          0 |             0 | |    1 | REDO COPY | Completed | 2020-05-27 07:31:58.720128 | 2020-05-27 07:31:58.930804 |       2 |    465408 |    465408 |    465903 |          0 |             0 | |    1 | FILE SYNC | Completed | 2020-05-27 07:31:58.931094 | 2020-05-27 07:32:01.063325 |       2 |         0 |         0 |         0 |          0 |             0 | |    1 | RESTART   | Completed | 2020-05-27 07:32:01.063325 | 2020-05-27 07:32:59.844119 |       0 |         0 |         0 |         0 |          0 |             0 | |    1 | RECOVERY  | Completed | 2020-05-27 07:32:59.844119 | 2020-05-27 07:33:08.185367 |       0 |         0 |         0 |         0 |          0 |             0 | +------+-----------+-----------+----------------------------+----------------------------+---------+-----------+-----------+-----------+------------+---------------+ 7 rows in set (0.00 sec)復制代碼

該表記錄了克隆操作的進度信息。

**STAGE：**一個克隆操作可依次細分為DROP DATA，FILE COPY，PAGE COPY，REDO COPY，FILE SYNC，RESTART，RECOVERY等7個階段。當前階段結束了才會開始下一個階段。
**STATE：**當前階段的狀態。有三種狀態：Not Started，In Progress，Completed。
**BEGIN_TIME，END_TIME：**當前階段的開始時間和結束時間。
**THREADS：**當前階段使用的并發線程數。
**ESTIMATE：**預估的數據量。
**DATA：**已經拷貝的數據量。
**NETWORK：**通過網絡傳輸的數據量。如果是本地克隆，該列的值為0。
**DATA_SPEED，NETWORK_SPEED：**當前數據拷貝的速率和網絡傳輸的速率。

注意，是當前值。

四、如何基于克隆數據搭建從庫

在前面，我們介紹過performance_schema.clone_status表，該表會記錄Donor實例的一致性位置點信息。我們可以利用這些信息來搭建從庫。

mysql> select * from performance_schema.clone_statusG *************************** 1. row *************************** ...     BINLOG_FILE: mysql-bin.000009 BINLOG_POSITION: 665197555   GTID_EXECUTED: 59cd4f8f-8fa1-11ea-a0fe-000c29f66609:1-560 1 row in set (0.06 sec)復制代碼

這里，區分兩種場景，GTID復制和基于位置點的復制。

1、GTID復制

mysql> CHANGE MASTER TO MASTER_HOST = 'master_host_name', MASTER_PORT = master_port_num,        ...        MASTER_AUTO_POSITION = 1; mysql> START SLAVE;復制代碼

需要注意的是，無需額外執行set global gtid_purged操作。通過克隆數據啟動的實例，gtid_purged已經初始化完畢。

mysql> show global variables like 'gtid_purged'; +---------------+--------------------------------------------+ | Variable_name | Value                                      | +---------------+--------------------------------------------+ | gtid_purged   | 59cd4f8f-8fa1-11ea-a0fe-000c29f66609:1-560 | +---------------+--------------------------------------------+ 1 row in set (0.00 sec)復制代碼

2、基于位置點的復制

這里，同樣要區分兩種場景。

場景1，Recipient要作為Donor的從庫。

mysql> SELECT BINLOG_FILE, BINLOG_POSITION FROM performance_schema.clone_status;  mysql> CHANGE MASTER TO MASTER_HOST = 'master_host_name', MASTER_PORT = master_port_num,        ...        MASTER_LOG_FILE = 'master_log_name',        MASTER_LOG_POS = master_log_pos; mysql> START SLAVE;復制代碼

其中，

master_host_name，master_port_num：Donor實例的IP和端口。

master_log_name，master_log_pos：performance_schema.clone_status 中的BINLOG_FILE, BINLOG_POSITION。

場景2，Donor本身就是一個從庫，Recipient要作為Donor主庫的從庫。

mysql> SELECT MASTER_LOG_NAME, MASTER_LOG_POS FROM mysql.slave_relay_log_info; mysql> CHANGE MASTER TO MASTER_HOST = 'master_host_name', MASTER_PORT = master_port_num,        ...        MASTER_LOG_FILE = 'master_log_name',        MASTER_LOG_POS = master_log_pos; mysql> START SLAVE;復制代碼

其中，

master_host_name，master_port_num：Donor主庫的IP和端口。

master_log_name，master_log_pos：mysql.slave_relay_log_info中的Master_log_name，Master_log_pos（分別對應 SHOW SLAVE STATUS 中的 Relay_Master_Log_File，Exec_Master_Log_Pos）。

在搭建從庫時，建議設置–skip-slave-start。該參數默認為OFF，實例啟動后，會自動執行START SLAVE操作。

如果Donor是個從庫，Recipient會基于mysql.slave_master_info，mysql.slave_relay_log_info中的信息自動建立復制，很多時候，這未必是我們的預期行為。

五、Clone Plugin的實現細節

克隆操作可細分為以下5個階段。

[INIT] ---> [FILE COPY] ---> [PAGE COPY] ---> [REDO COPY] -> [Done]復制代碼

**1、INIT：**初始化一個克隆對象。

**2、FILE COPY：**拷貝所有數據文件。在拷貝之前，會記錄一個LSN，作為“CLONE START LSN”，這個LSN其實是當前CHECKPOINT的LSN，同時啟動“Page Tracking”特性。

“Page Tracking”會跟蹤“CLONE START LSN”之后被修改的頁，具體來說，會記錄該頁的Tablespace ID和page ID。數據文件拷貝結束后，會將當前CHECKPOINT的LSN記為“CLONE FILE END LSN”。

**3、PAGE COPY：**拷貝“CLONE START LSN”和“CLONE FILE END LSN”之間的頁，在拷貝之前，會對這些頁進行排序-基于Tablespace ID和page ID，盡量避免拷貝過程中出現隨機讀寫。同時，開啟“Redo Archiving”特性。

“Redo Archiving”會在后臺開啟一個歸檔線程將Redo文件中的內容按Chunk拷貝到歸檔文件中。通常來說，歸檔線程的拷貝速度會快于Redo日志的生成速度。即使慢于，在寫入新的Redo日志時，也會等待歸檔線程完成拷貝，不會出現還未拷貝的Redo日志被覆蓋的情況。當所有修改的頁拷貝完畢后，會獲取實例的一致性位置點信息，此時的LSN記為“CLONE LSN”。

4、REDO COPY：拷貝歸檔文件中“CLONE FILE END LSN”與“CLONE LSN”之間的Redo日志。

**5、Done：**調用snapshot_end()銷毀克隆對象。

六、Clone Plugin的限制

1、克隆期間，不允許執行DDL命令。同樣，DDL會阻塞克隆命令的執行

2、Clone Plugin不會拷貝Donor的配置參數。

3、Clone Plugin不會拷貝Donor的二進制日志文件。

4、Clone Plugin只會拷貝InnoDB表的數據，對于其它存儲引擎的表，只會拷貝表結構。

5、Donor實例中如果有表通過DATA DIRECTORY指定了絕對路徑，在進行本地克隆時，會提示文件已存在。在進行遠程克隆時，絕對路徑必須存在且有可寫權限。

6、不允許通過MySQL Router連接Donor實例。

7、執行CLONE INSTANCE操作時，指定的Donor端口不能為X Protocol端口。

除此之外，在進行遠程克隆時，還會進行如下檢查：

MySQL版本（包括小版本）必須一致，且支持Clone Plugin。

ERROR 3864 (HY000): Clone Donor MySQL version: 8.0.20 is different from Recipient MySQL version 8.0.19.復制代碼

主機的操作系統和位數（32位，64位）必須一致。兩者可根據version_compile_os，version_compile_machine參數獲取。
Recipient必須有足夠的磁盤空間存儲克隆數據。
字符集（character_set_server），校驗集（collation_server），character_set_filesystem必須一致。
innodb_page_size必須一致。會檢查innodb_data_file_path中ibdata的數量和大小。
目前Clone Plugin（8.0.20）的實現，無論是Donor，還是Recipient，同一時間，只能執行一個克隆操作。后續會支持多個克隆操作并發執行。

ERROR 3634 (HY000): Too many concurrent clone operations. Maximum allowed - 1.復制代碼

Recipient需要重啟，所以其必須通過mysqld_safe或systemd等進行管理。如果是通過mysqld進行啟動，實例關閉后，需要手動啟動。

ERROR 3707 (HY000): Restart server failed (mysqld is not managed by supervisor process).復制代碼

ACTIVE狀態的Plugin必須一致。

七、Clone Plugin與XtraBackup的對比

1、在實現上，兩者都有FILE COPY和REDO COPY階段，但Clone Plugin比XtraBackup多了一個PAGE COPY，由此帶來的好處是，Clone Plugin的恢復速度比XtraBackup更快。

2、XtraBackup沒有Redo Archiving特性，有可能出現未拷貝的Redo日志被覆蓋的情況。

3、GTID下建立復制，無需額外執行set global gtid_purged操作。

八、Clone Plugin的參數解析

clone_autotune_concurrency 是否自動調節克隆過程中并發線程數的數量，默認為ON，此時，最大線程數受clone_max_concurrency參數控制。若設置為OFF，則并發線程數的數量將是固定的，同clone_max_concurrency參數一致。該參數的默認值為16。
clone_buffer_size 本地克隆時，中轉緩沖區的大小，默認4M。緩沖區越大，備份速度越快，相應的，對磁盤IO的壓力越大。
clone_ddl_timeout 克隆操作需要獲取備份鎖（Backup Lock）。如果在執行CLONE命令時，有DDL在執行，則CLONE命令會被阻塞，等待獲取備份鎖（Waiting for backup lock）。等待的最大時長由clone_ddl_timeout參數決定，默認300（單位秒）。如果在這個時間內還沒獲取到鎖，CLONE命令會失敗，且提示“ERROR 1205 (HY000): Lock wait timeout exceeded; try restarting transaction”。

需要注意的是，如果在執行DDL時，有CLONE命令在執行，DDL同樣會因獲取不到備份鎖被阻塞，只不過，DDL操作的等待時長由lock_wait_timeout參數決定，該參數的默認值為31536000s，即365天。

clone_enable_compression 遠程克隆，在傳輸數據時，是否開啟壓縮。開啟壓縮能節省網絡帶寬，但相應的，會增加CPU消耗。
clone_max_data_bandwidth 遠程克隆時，可允許的最大數據拷貝速率（單位MiB/s）。默認為0，不限制。注意，這里限制的只是單個線程的拷貝速率，如果存在多個線程并行拷貝，實際最大拷貝速率=clone_max_data_bandwidth*線程數。
clone_max_network_bandwidth 遠程克隆時，可允許的最大網絡傳輸速率（單位MiB/s）。默認為0，不限制。如果網絡帶寬存在瓶頸，可通過該參數進行限速。
clone_valid_donor_list 設置Donor白名單，只能克隆白名單中指定的實例。
clone_ssl_ca，clone_ssl_cert，clone_ssl_key SSL相關。