摘要：Roach 工具是 GaussDB(DWS)推出的一款主力的备份复原工具，蕴含物理与逻辑备份两种次要能力，本文着重于解说 Roach 逻辑备份的实现原理。
一、简介
在大数据时代，数据的残缺和可靠性成为一个数仓最外围的能力之一。GaussDB(DWS)以其出众的分布式计算和存储能力广受用户青眼的同时，也特地着眼于数据备份容灾畛域的翻新和打磨。数据的可靠性能够说是数仓的“命门”。对于企业、政府等用户，如果因为硬件故障导致的文件损坏，或是业务操作的误删，导致了数据损坏或失落，那么损失将是不可估量的。GaussDB(DWS)提供的 Roach 工具，将以其稳固、疾速、牢靠的备份能力，通过备份复原数据库或业务表，为客户筹备一个牢靠的“后悔药”，从而无效地挽回客户损失。
二、Roach 备份复原根本框架
GaussDB(DWS)的 Roach 工具，同时提供物理备份和逻辑备份两种次要状态的备份。物理备份间接通过拷贝文件块，存储于备份介质之上，复原时应用备份的文件块，重建集群中实例 DN 与 CN 的数据目录进行复原。
本文中咱们次要着眼于逻辑备份，在以后的 GaussDB(DWS)中，相比于物理备份，逻辑备份领有更好的灵活性，其充分利用了 GaussDB(DWS)弱小的数据导入导出能力，不同于物理备份的文件整体拷贝，逻辑备份针对数据库的逻辑对象进行抽取和备份，粒度能够做到表级、schema 级、database 级，依据客户须要进行定制抉择；在一个领有成千上万表的客户数仓中，如果仅想要备份一张表，那么以后逻辑备份是更好的抉择。
在逻辑备份解说之前，咱们首先讲一下 Roach 工具的设计架构，这个框架是所有逻辑或者物理备份的实现根底——
图 1 Roach 备份复原工具框架示意图
GaussDB(DWS)提供的 Roach 是一个分布式的备份复原工具，以一个 Node1、2、3 组成的集群为例，备份的总入口是 python 过程 GaussRoach.py，它将在以后节点拉起一个 roach master 过程，在集群其余所有节点各拉起一个 roach agent 过程，是典型的 master-slave 框架，master 过程与所有的 agent 过程别离建设 TCP 长连贯，并封装报文与各个节点通信，下发备份等工作，在每个节点上，将分布式地为节点上的 CN、DN 等数据库对象进行备份。
三、逻辑备份的原理
上面简述一下逻辑备份的执行过程：
1）待备份表定义的导出和备份
如果是库级的备份，将一一 schema 地进行元数据导出；解决每一个 schema 时，又将一一导出所有的表定义，因而，咱们下图展现了 Roach 逻辑备份导出一个表 DDL 的过程。Roach Master 节点接到备份指令后，向一个有 CN 的节点 Roach Agent 下发指令，该 Agent 过程再调用 gs_dump，连 CN 进行表定义 DDL 的导出。
图 2 逻辑备份表元数据 DDL 导出备份示意图
2）创立表面
Roach 逻辑备份过程，实质是建设表面进行数据导出的过程，相似上一步的表定义导出，Roach Agent 承受 Master 指令后，基于导出的表定义，连 CN 创立写表面，创立的表面应用 gsmpp_server，server 的 option 中，location 为 roach://{Roach Agent 监听端口}，其中，Roach Agent 监听端口为参数可配置，将承受该节点上所有 DN 实例的连贯，Roach 逻辑备份表面定义相似如下模式，该待备份表仅有一个 int 类型字段 id，图中举例的 Roach Agent 监听端口为 8080，可配置，导出格局为 csv。
图 3 Roach 逻辑备份创立的表面
3）Roach 工具与 DN 的建连及数据导出备份以后 GaussDB(DWS)的集中次要数据导入导出表面包含 GDS、HDFS、OBS、Roach 等四种，Roach 表面同其余几种表面相似，都通过 FDW（Foreign Data Wrapper）实现，但注册了一系列属于 Roach 的 FDW API 接口实现，此外，Roach 还实现了 Open/Read/Write/Close/ErrorReport 等五个次要的底层读写 API，实现 DN 与 Roach Agent 之间的数据交互。
图 4 逻辑备份表数据备份流程示意图
如图 4 所示，逻辑备份数据的流程能够用以下 phase1 ~ phase5 简略形容
- Phase1：备份数据的命令被 Master 下发给所有 Agent，连一个 CN，连数据库创立表面导出 server、创立导出表面，每个节点的 Roach Agent 同样会创立一个 TblServer 线程，监听 Agent Port 端口，期待 DN 连贯；
- Phase2：连一个 CN 执行 insert into roachft select * from A；sql 查问会被下发到所有 DN，通过注册的 Roach FDW API，DN 调用回调函数，封装一个 PGXCNode 的音讯，以自明 instance 身份，去尝试连贯 server url 中的本节点 Agent Port；
- Phase3：Roach Agent 的 TblServer 每接管一个 DN 的连贯，会调配一个数据通信的 socket 槽位，并 fork 一个子过程为该 DN 实例的备份服务；Agent 会期待该节点上所有的 DN 都建设连贯，创立 lengthof（节点所有 DN）个子过程，并行进行数据备份。
- Phase4：每个备份子过程通过建设的连贯，一直读取表数据，待该表所有切分的数据块读取实现，发送一个 FINISH_BACKUP 音讯给 Roach Agent，则进行数据传输，从 DN 读取的数据首先存入 Agent 子过程的 buffer 中。
- Phase5: 每个 Agent 过程内会创立一个 BackupSender 线程，负责生产存入 buffer 的表数据，与备份介质建设连贯，流式进行数据的发送；Phase4、5 在理论运行中是个异步并行的动作，并非等所有表数据都写入 buffer 后，才向备份介质发送。
四、小结
对于 Roach 逻辑备份的原理大抵就解说实现了，逻辑备份可能无效地应答单表、schema 级等较细粒度的备份，较为灵便和便当。逻辑备份的复原的过程，与上述备份过程根本是个逆向过程，简而言之即表定义复原，节点及 DN 元数据恢复，数据导入的过程，复原的一大劣势是，不会停集群或挪动其余数据，对其余库或者表的业务简直不影响。在后续的博文中，咱们能够更具体地解读。
本文分享自华为云社区《侵略如火，GaussDB(DWS)高可用容灾利器之逻辑备份》，原文作者：世纪末的魔术师。
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