面试题：固态存储技术故障对MySQL数据完整性及恢复策略的挑战

Question

假设固态存储设备出现部分数据块损坏或掉电等故障，分析这种情况下MySQL的数据完整性可能面临哪些威胁，以及MySQL现有的恢复策略在应对这些威胁时存在哪些难点，应该如何改进恢复策略以更好地保障数据完整性。

Answer 1

MySQL数据完整性面临的威胁

1. 数据丢失：损坏的数据块可能包含正在写入或修改的MySQL数据页，导致部分数据永久性丢失，例如正在更新的表记录部分或全部丢失。
2. 数据不一致：掉电时，若处于事务执行过程中，可能导致事务部分完成，使得数据库处于不一致状态，如一个涉及多个表更新的事务，部分表更新成功，部分失败。
3. 索引损坏：存储索引的数据块损坏，会导致索引信息不准确或无法使用，影响查询性能和数据的一致性维护，查询可能返回错误结果或无法执行。

MySQL现有恢复策略应对难点

1. 基于日志的恢复：
   • 日志损坏：若重做日志（redo log）或回滚日志（undo log）所在的数据块损坏，恢复过程可能无法获取完整的事务信息，导致无法正确恢复到故障前状态。
   • 日志不完整：在掉电瞬间，可能还未来得及将所有日志记录完全持久化，使得恢复时缺少关键事务操作记录。
2. 备份恢复：
   • 备份时效性：若备份时间与故障时间间隔较长，期间产生的数据变化无法恢复，可能导致数据的最新状态丢失。
   • 备份数据本身损坏：如果备份过程中固态存储设备出现故障，备份数据可能也已损坏，无法用于恢复。

改进恢复策略的建议

1. 增强日志可靠性：
   • 多副本日志：对重做日志和回滚日志采用多副本存储，分布在不同的固态存储区域或设备，当一个副本损坏时，可从其他副本获取完整日志信息。
   • 日志校验机制：在日志记录中增加校验和字段，每次写入和读取日志时进行校验，若发现校验和错误，可及时检测出损坏日志记录并尝试从其他副本恢复。
2. 优化备份策略：
   • 增量备份与持续数据保护：采用增量备份策略，结合持续数据保护（CDP）技术，实时或准实时记录数据变化，减少备份窗口和恢复时间目标（RTO），确保能恢复到更接近故障时间点的数据状态。
   • 备份验证：定期对备份数据进行验证，确保备份数据的完整性和可用性，在发现备份数据损坏时及时重新备份。
3. 数据页修复机制：
   • 冗余存储：对关键数据页进行冗余存储，当检测到数据页损坏时，可从冗余副本恢复。
   • 基于校验和的修复：为每个数据页添加校验和，发现数据页损坏时，尝试通过校验和算法及冗余信息进行修复，若无法修复，可标记该数据页并从备份恢复。