不同场景下 MySQL 的迁移方案
文/温国兵
一 目录
二 为什么要迁移
MySQL 迁移是 DBA 日常维护中的一个工作。迁移，究其本义，无非是把实际存在的物体挪走，保证该物体的完整性以及延续性。就像柔软的沙滩上，两个天真无邪的小孩，把一堆沙子挪向其他地方，铸就内心神往的城堡。
生产环境中，有以下情况需要做迁移工作，如下：
- 磁盘空间不够。比如一些老项目，选用的机型并不一定适用于数据库。随着时间的推移，硬盘很有可能出现短缺；
- 业务出现瓶颈。比如项目中采用单机承担所有的读写业务，业务压力增大，不堪重负。如果 IO 压力在可接受的范围，会采用读写分离方案；
- 机器出现瓶颈。机器出现瓶颈主要在磁盘 IO 能力、内存、CPU，此时除了针对瓶颈做一些优化以外，选择迁移是不错的方案；
- 项目改造。某些项目的数据库存在跨机房的情况，可能会在不同机房中增加节点，或者把机器从一个机房迁移到另一个机房。再比如，不同业务共用同一台服务器，为了缓解服务器压力以及方便维护，也会做迁移。
一句话，迁移工作是不得已而为之。实施迁移工作，目的是让业务平稳持续地运行。
三 MySQL 迁移方案概览
MySQL 迁移无非是围绕着数据做工作，再继续延伸，无非就是在保证业务平稳持续地运行的前提下做备份恢复。那问题就在怎么快速安全地进行备份恢复。
一方面，备份。针对每个主节点的从节点或者备节点，都有备份。这个备份可能是全备，可能是增量备份。在线备份的方法，可能是使用 mysqldump，可能是 xtrabackup，还可能是 mydumper。针对小容量（10GB 以下）数据库的备份，我们可以使用 mysqldump。但针对大容量数据库（数百GB 或者 TB 级别），我们不能使用 mysqldump 备份，一方面，会产生锁；另一方面，耗时太长。这种情况，可以选择 xtrabackup 或者直接拷贝数据目录。直接拷贝数据目录方法，不同机器传输可以使用 rsync，耗时跟网络相关。使用 xtrabackup，耗时主要在备份和网络传输。如果有全备或者指定库的备份文件，这是获取备份的最好方法。如果备库可以容许停止服务，直接拷贝数据目录是最快的方法。如果备库不允许停止服务，我们可以使用 xtrabackup（不会锁定 InnoDB 表），这是完成备份的最佳折中办法。
另一方面，恢复。针对小容量（10GB 以下）数据库的备份文件，我们可以直接导入。针对大容量数据库（数百GB 或者 TB 级别）的恢复，拿到备份文件到本机以后，恢复不算困难。具体的恢复方法可以参考第四节。
四 MySQL 迁移实战
我们搞明白为什么要做迁移，以及迁移怎么做以后，接下来看看生产环境是怎样操作的。不同的应用场景，有不同的解决方案。
阅读具体的实战之前，假设和读者有如下约定：
- 为了保护隐私，本文中的服务器 IP 等信息经过处理；
- 如果服务器在同一机房，用服务器 IP 的 D 段代替服务器，具体的 IP 请参考架构图；
- 如果服务器在不同机房，用服务器 IP 的 C 段 和 D 段代替服务器，具体的 IP 请参考架构图；
- 每个场景给出方法，但不会详细地给出每一步执行什么命令，因为一方面，这会导致文章过长；另一方面，我认为只要知道方法，具体的做法就会迎面扑来的，只取决于掌握知识的程度和获取信息的能力；
- 实战过程中的注意事项请参考第五节。
4.1 场景一 一主一从结构迁移从库
遵循从易到难的思路，我们从简单的结构入手。A 项目，原本是一主一从结构。101 是主节点，102 是从节点。因业务需要，把 102 从节点迁移至 103，架构图如图一。102 从节点的数据容量过大，不能使用 mysqldump 的形式备份。和研发沟通后，形成一致的方案。
图一 一主一从结构迁移从库架构图
具体做法是这样：
- 研发将 102 的读业务切到主库；
- 确认 102 MySQL 状态（主要看 PROCESS LIST），观察机器流量，确认无误后，停止 102 从节点的服务；
- 103 新建 MySQL 实例，建成以后，停止 MySQL 服务，并且将整个数据目录 mv 到其他地方做备份；
- 将 102 的整个 mysql 数据目录使用 rsync 拷贝到 103；
- 拷贝的同时，在 101 授权，使 103 有拉取 binlog 的权限（REPLICATION SLAVE, REPLICATION CLIENT）；
- 待拷贝完成，修改 103 配置文件中的 server_id，注意不要和 102 上的一致；
- 在 103 启动 MySQL 实例，注意配置文件中的数据文件路径以及数据目录的权限；
- 进入 103 MySQL 实例，使用 SHOW SLAVE STATUS 检查从库状态，可以看到 Seconds_Behind_Master 在递减；
- Seconds_Behind_Master 变为 0 后，表示同步完成，此时可以用 pt-table-checksum 检查 101 和 103 的数据一致，但比较耗时，而且对主节点有影响，可以和开发一起进行数据一致性的验证；
- 和研发沟通，除了做数据一致性验证外，还需要验证账号权限，以防业务迁回后访问出错；
- 做完上述步骤，可以和研发协调，把 101 的部分读业务切到 103，观察业务状态；
- 如果业务没有问题，证明迁移成功。
4.2 场景二 一主一从结构迁移指定库
我们知道一主一从只迁移从库怎么做之后，接下来看看怎样同时迁移主从节点。因不同业务同时访问同一服务器，导致单个库压力过大，还不便管理。于是，打算将主节点 101 和从节点 102 同时迁移至新的机器 103 和 104，103 充当主节点，104 充当从节点，架构图如图二。此次迁移只需要迁移指定库，这些库容量不是太大，并且可以保证数据不是实时的。
图二 一主一从结构迁移指定库架构图
具体的做法如下：
- 103 和 104 新建实例，搭建主从关系，此时的主节点和从节点处于空载；
- 102 导出数据，正确的做法是配置定时任务，在业务低峰做导出操作，此处选择的是 mysqldump；
- 102 收集指定库需要的账号以及权限；
- 102 导出数据完毕，使用 rsync 传输到 103，必要时做压缩操作；
- 103 导入数据，此时数据会自动同步到 104，监控服务器状态以及 MySQL 状态；
- 103 导入完成，104 同步完成，103 根据 102 收集的账号授权，完成后，通知研发检查数据以及账户权限；
- 上述完成后，可研发协作，将 101 和 102 的业务迁移到 103 和 104，观察业务状态；
- 如果业务没有问题，证明迁移成功。
4.3 场景三 一主一从结构双边迁移指定库
接下来看看一主一从结构双边迁移指定库怎么做。同样是因为业务共用，导致服务器压力大，管理混乱。于是，打算将主节点 101 和从节点 102 同时迁移至新的机器 103、104、105、106，103 充当 104 的主节点，104 充当 103 的从节点，105 充当 106 的主节点，106 充当 105 的从节点，架构图如图三。此次迁移只需要迁移指定库，这些库容量不是太大，并且可以保证数据不是实时的。我们可以看到，此次迁移和场景二很类似，无非做了两次迁移。
图三 一主一从结构双边迁移指定库架构图
具体的做法如下：
- 103 和 104 新建实例，搭建主从关系，此时的主节点和从节点处于空载；
- 102 导出 103 需要的指定库数据，正确的做法是配置定时任务，在业务低峰做导出操作，此处选择的是 mysqldump；
- 102 收集 103 需要的指定库需要的账号以及权限；
- 102 导出103 需要的指定库数据完毕，使用 rsync 传输到 103，必要时做压缩操作；
- 103 导入数据，此时数据会自动同步到 104，监控服务器状态以及 MySQL 状态；
- 103 导入完成，104 同步完成，103 根据 102 收集的账号授权，完成后，通知研发检查数据以及账户权限；
- 上述完成后，和研发协作，将 101 和 102 的业务迁移到 103 和 104，观察业务状态；
- 105 和 106 新建实例，搭建主从关系，此时的主节点和从节点处于空载；
- 102 导出 105 需要的指定库数据，正确的做法是配置定时任务，在业务低峰做导出操作，此处选择的是 mysqldump；
- 102 收集 105 需要的指定库需要的账号以及权限；
- 102 导出 105 需要的指定库数据完毕，使用 rsync 传输到 105，必要时做压缩操作；
- 105 导入数据，此时数据会自动同步到 106，监控服务器状态以及 MySQL 状态；
- 105 导入完成，106 同步完成，105 根据 102 收集的账号授权，完成后，通知研发检查数据以及账户权限；
- 上述完成后，和研发协作，将 101 和 102 的业务迁移到 105 和 106，观察业务状态；
- 如果所有业务没有问题，证明迁移成功。
4.4 场景四 一主一从结构完整迁移主从
接下来看看一主一从结构完整迁移主从怎么做。和场景二类似，不过此处是迁移所有库。因 101 主节点 IO 出现瓶颈，打算将主节点 101 和从节点 102 同时迁移至新的机器 103 和 104，103 充当主节点，104 充当从节点。迁移完成后，以前的主节点和从节点废弃，架构图如图四。此次迁移是全库迁移，容量大，并且需要保证实时。这次的迁移比较特殊，因为采取的策略是先替换新的从库，再替换新的主库。所以做法稍微复杂些。
图四 一主一从结构完整迁移主从架构图
具体的做法是这样：
- 研发将 102 的读业务切到主库；
- 确认 102 MySQL 状态（主要看 PROCESS LIST，MASTER STATUS），观察机器流量，确认无误后，停止 102 从节点的服务；
- 104 新建 MySQL 实例，建成以后，停止 MySQL 服务，并且将整个数据目录 mv 到其他地方做备份，注意，此处操作的是 104，也就是未来的从库；
- 将 102 的整个 mysql 数据目录使用 rsync 拷贝到 104；
- 拷贝的同时，在 101 授权，使 104 有拉取 binlog 的权限（REPLICATION SLAVE, REPLICATION CLIENT）；
- 待拷贝完成，修改 104 配置文件中的 server_id，注意不要和 102 上的一致；
- 在 104 启动 MySQL 实例，注意配置文件中的数据文件路径以及数据目录的权限；
- 进入 104 MySQL 实例，使用 SHOW SLAVE STATUS 检查从库状态，可以看到 Seconds_Behind_Master 在递减；
- Seconds_Behind_Master 变为 0 后，表示同步完成，此时可以用 pt-table-checksum 检查 101 和 104 的数据一致，但比较耗时，而且对主节点有影响，可以和开发一起进行数据一致性的验证；
- 除了做数据一致性验证外，还需要验证账号权限，以防业务迁走后访问出错；
- 和研发协作，将之前 102 从节点的读业务切到 104；
- 利用 102 的数据，将 103 变为 101 的从节点，方法同上；
- 接下来到了关键的地方了，我们需要把 104 变成 103 的从库；
- 104 STOP SLAVE；
- 103 STOP SLAVE IO_THREAD;
- 103 STOP SLAVE SQL_THREAD，记住 MASTER_LOG_FILE 和 MASTER_LOG_POS；
- 104 START SLAVE UNTIL 到上述 MASTER_LOG_FILE 和 MASTER_LOG_POS；
- 104 再次 STOP SLAVE；
- 104 RESET SLAVE ALL 清除从库配置信息；
- 103 SHOW MASTER STATUS，记住 MASTER_LOG_FILE 和 MASTER_LOG_POS；
- 103 授权给 104 访问 binlog 的权限；
- 104 CHANGE MASTER TO 103；
- 104 重启 MySQL，因为 RESET SLAVE ALL 后，查看 SLAVE STATUS，Master_Server_Id 仍然为 101，而不是 103；
- 104 MySQL 重启后，SLAVE 回自动重启，此时查看 IO_THREAD 和 SQL_THREAD 是否为 YES；
- 103 START SLAVE；
- 此时查看 103 和 104 的状态，可以发现，以前 104 是 101 的从节点，如今变成 103 的从节点了。
- 业务迁移之前，断掉 103 和 101 的同步关系；
- 做完上述步骤，可以和研发协调，把 101 的读写业务切回 102，读业务切到 104。需要注意的是，此时 101 和 103 均可以写，需要保证 101 在没有写入的情况下切到 103，可以使用 FLUSH TABLES WITH READ LOCK 锁住 101，然后业务切到 103。注意，一定要业务低峰执行，切记；
- 切换完成后，观察业务状态；
- 如果业务没有问题，证明迁移成功。
4.5 场景五 双主结构跨机房迁移
接下来看看双主结构跨机房迁移怎么做。某项目出于容灾考虑，使用了跨机房，采用了双主结构，双边均可以写。因为磁盘空间问题，需要对 A 地的机器进行替换。打算将主节点 1.101 和从节点 1.102 同时迁移至新的机器 1.103 和 1.104，1.103 充当主节点，1.104 充当从节点。B 地的 2.101 和 2.102 保持不变，但迁移完成后，1.103 和 2.101 互为双主。架构图如图五。因为是双主结构，两边同时写，如果要替换主节点，单方必须有节点停止服务。
图五 双主结构跨机房迁移架构图
具体的做法如下：
- 1.103 和 1.104 新建实例，搭建主从关系，此时的主节点和从节点处于空载；
- 确认 1.102 MySQL 状态（主要看 PROCESS LIST），注意观察 MASTER STATUS 不再变化。观察机器流量，确认无误后，停止 1.102 从节点的服务；
- 1.103 新建 MySQL 实例，建成以后，停止 MySQL 服务，并且将整个数据目录 mv 到其他地方做备份；
- 将 1.102 的整个 mysql 数据目录使用 rsync 拷贝到 1.103；
- 拷贝的同时，在 1.101 授权，使 1.103 有拉取 binlog 的权限（REPLICATION SLAVE, REPLICATION CLIENT）；
- 待拷贝完成，修改 1.103 配置文件中的 server_id，注意不要和 1.102 上的一致；
- 在 1.103 启动 MySQL 实例，注意配置文件中的数据文件路径以及数据目录的权限；
- 进入 1.103 MySQL 实例，使用 SHOW SLAVE STATUS 检查从库状态，可以看到 Seconds_Behind_Master 在递减；
- Seconds_Behind_Master 变为 0 后，表示同步完成，此时可以用 pt-table-checksum 检查 1.101 和 1.103 的数据一致，但比较耗时，而且对主节点有影响，可以和开发一起进行数据一致性的验证；
- 我们使用相同的办法，使 1.104 变成 1.103 的从库；
- 和研发沟通，除了做数据一致性验证外，还需要验证账号权限，以防业务迁走后访问出错；
- 此时，我们要做的就是将 1.103 变成 2.101 的从库，具体的做法可以参考场景四；
- 需要注意的是，1.103 的单双号配置需要和 1.101 一致；
- 做完上述步骤，可以和研发协调，把 1.101 的读写业务切到 1.103，把 1.102 的读业务切到 1.104。观察业务状态；
- 如果业务没有问题，证明迁移成功。
4.6 场景六 多实例跨机房迁移
接下来我们看看多实例跨机房迁移证明做。每台机器的实例关系，我们可以参考图六。此次迁移的目的是为了做数据修复。在 2.117 上建立 7938 和 7939 实例，替换之前数据异常的实例。因为业务的原因，某些库只在 A 地写，某些库只在 B 地写，所以存在同步过滤的情况。
图六 多实例跨机房迁移架构图
具体的做法如下：
- 1.113 针对 7936 实例使用 innobackupex 做数据备份，注意需要指定数据库，并且加上 slave-info 参数；
- 备份完成后，将压缩文件拷贝到 2.117；
- 2.117 创建数据目录以及配置文件涉及的相关目录；
- 2.117 使用 innobackupex 恢复日志；
- 2.117 使用 innobackupex 拷贝数据；
- 2.117 修改配置文件，注意如下参数：replicate-ignore-db、innodb_file_per_table = 1、read_only = 1、 server_id；
- 2.117 更改数据目录权限；
- 1.112 授权，使 2.117 有拉取 binlog 的权限（REPLICATION SLAVE, REPLICATION CLIENT）；
- 2.117 CHANGE MASTE TO 1.112，LOG FILE 和 LOG POS 参考 xtrabackup_slave_info；
- 2.117 START SLAVE，查看从库状态；
- 2.117 上建立 7939 的方法类似，不过配置文件需要指定 replicate-wild-do-table；
- 和开发一起进行数据一致性的验证和验证账号权限，以防业务迁走后访问出错；
- 做完上述步骤，可以和研发协调，把相应业务迁移到 2.117 的 7938 实例和 7939 实例。观察业务状态；
- 如果业务没有问题，证明迁移成功。
五 注意事项
介绍完不同场景的迁移方案，需要注意如下几点：
- 数据库迁移，如果涉及事件，记住主节点打开 event_scheduler 参数；
- 不管什么场景下的迁移，都要随时关注服务器状态，比如磁盘空间，网络抖动；另外，对业务的持续监控也是必不可少的；
- CHANGE MASTER TO 的 LOG FILE 和 LOG POS 切记不要找错，如果指定错了，带来的后果就是数据不一致或者搭建主从关系失败；
- 执行脚本不要在 $HOME 目录，记住在数据目录；
- 迁移工作可以使用脚本做到自动化，但不要弄巧成拙，任何脚本都要经过测试；
- 每执行一条命令都要三思和后行，每个命令的参数含义都要搞明白；
- 多实例环境下，关闭 MySQL 采用 mysqladmin 的形式，不要把正在使用的实例关闭了；
- 从库记得把 read_only = 1 加上，这会避免很多问题；
- 每台机器的 server_id 必须保证不一致，否则会出现同步异常的情况；
- 正确配置 replicate-ignore-db 和 replicate-wild-do-table；
- 新建的实例记得把 innodb_file_per_table 设置为 1，上述中的部分场景，因为之前的实例此参数为 0，导致 ibdata1 过大，备份和传输都消耗了很多时间；
- 使用 gzip 压缩数据时，注意压缩完成后，gzip 会把源文件删除；
- 所有的操作务必在从节点或者备节点操作，如果在主节点操作，主节点很可能会宕机；
- xtrabackup 备份不会锁定 InnoDB 表，但会锁定 MyISAM 表。所以，操作之前记得检查下当前数据库的表是否有使用 MyISAM 存储引擎的，如果有，要么单独处理，要么更改表的 Engine。
六 技巧
在 MySQL 迁移实战中，有如下技巧可以使用：
- 任何迁移 LOG FILE 以 relay_master_log_file（正在同步 master 上的 binlog 日志名）为准，LOG POS 以 exec_master_log_pos（正在同步当前 binlog 日志的 POS 点）为准；
- 使用 rsync 拷贝数据，可以结合 expect、nohup 使用，绝对是绝妙组合；
- 在使用 innobackupex 备份数据的同时可以使用 gzip 进行压缩；
- 在使用 innobackupex 备份数据，可以加上 --slave-info 参数，方便做从库；
- 在使用 innobackupex 备份数据，可以加上 --throttle 参数，限制 IO，减少对业务的影响。还可以加上 --parallel=n 参数，加快备份，但需要注意的是，使用 tar 流压缩，--parallel 参数无效；
- 做数据的备份与恢复，可以把待办事项列个清单，画个流程，然后把需要执行的命令提前准备好；
- 本地快速拷贝文件夹，有个不错的方法，使用 rsync，加上如下参数：-avhW --no-compress --progress；
- 不同分区之间快速拷贝数据，可以使用 dd。或者用一个更靠谱的方法，备份到硬盘，然后放到服务器上。异地还有更绝的，直接快递硬盘。
七 总结
本文从为什么要迁移讲起，接下来讲了迁移方案，然后讲解了不同场景下的迁移实战，最后给出了注意事项以及实战技巧。归纳起来，也就以下几点：
第一，迁移的目的是让业务平稳持续地运行；
第二，迁移的核心是怎么延续主从同步，我们需要在不同服务器和不同业务之间找到方案；
第三，业务切换需要考虑不同 MySQL 服务器之间的权限问题；需要考虑不同机器读写分离的顺序以及主从关系；需要考虑跨机房调用对业务的影响。
读者在实施迁移的过程中，可以参考此文提供的思路。但怎样保证每个操作正确无误地运行，还需要三思而后行。
说句题外话，「证明自己有能力最重要的一点就是让一切都在自己的掌控之中。」
