面试题：Python实现MySQL数据库自动化备份的高可用与容灾设计

关键设计点

监控机制：使用Python的ping或相关网络库检测数据库实例的网络连接状态，定期检查实例是否存活。
故障转移：当主数据库出现故障时，自动切换到从数据库进行备份。可以通过记录主从数据库的状态，使用配置文件指定备用的从库列表。
数据一致性：在备份前，使用MySQL的FLUSH TABLES WITH READ LOCK语句锁定所有表，确保数据在备份过程中不会发生变化。备份完成后，使用UNLOCK TABLES解锁。
故障恢复：当主库或从库恢复后，重新检测其状态，根据配置重新将其纳入备份体系，并自动同步之前未完成的备份任务。

核心代码框架

import mysql.connector
import time
import os
import subprocess


# 数据库配置
db_configs = {
    'primary': {
        'host': 'primary_host',
        'user': 'user',
        'password': 'password',
        'database': 'database'
    },
   'slave1': {
        'host':'slave1_host',
        'user': 'user',
        'password': 'password',
        'database': 'database'
    },
   'slave2': {
        'host':'slave2_host',
        'user': 'user',
        'password': 'password',
        'database': 'database'
    }
}


def check_db_connection(config):
    try:
        conn = mysql.connector.connect(**config)
        conn.close()
        return True
    except mysql.connector.Error as err:
        print(f"连接数据库错误: {err}")
        return False


def backup_db(config, backup_dir):
    host = config['host']
    user = config['user']
    password = config['password']
    database = config['database']
    backup_file = os.path.join(backup_dir, f"{database}_{int(time.time())}.sql")
    command = f"mysqldump -h {host} -u {user} -p{password} {database} > {backup_file}"
    try:
        subprocess.run(command, shell=True, check=True)
        print(f"成功备份到 {backup_file}")
    except subprocess.CalledProcessError as err:
        print(f"备份失败: {err}")


def main():
    backup_dir = 'backup_directory'
    if not os.path.exists(backup_dir):
        os.makedirs(backup_dir)
    primary_config = db_configs['primary']
    slave_configs = [db_configs['slave1'], db_configs['slave2']]
    if check_db_connection(primary_config):
        backup_db(primary_config, backup_dir)
    else:
        for slave_config in slave_configs:
            if check_db_connection(slave_config):
                backup_db(slave_config, backup_dir)
                break
        else:
            print("所有数据库实例均不可用")


if __name__ == "__main__":
    while True:
        main()
        time.sleep(3600)  # 每小时备份一次

数据一致性处理

在backup_db函数中，可以在执行mysqldump备份命令前添加锁定表和解锁表的操作：

def backup_db(config, backup_dir):
    host = config['host']
    user = config['user']
    password = config['password']
    database = config['database']
    backup_file = os.path.join(backup_dir, f"{database}_{int(time.time())}.sql")
    conn = mysql.connector.connect(**config)
    cursor = conn.cursor()
    try:
        cursor.execute("FLUSH TABLES WITH READ LOCK")
        command = f"mysqldump -h {host} -u {user} -p{password} {database} > {backup_file}"
        subprocess.run(command, shell=True, check=True)
        cursor.execute("UNLOCK TABLES")
        print(f"成功备份到 {backup_file}")
    except subprocess.CalledProcessError as err:
        print(f"备份失败: {err}")
        cursor.execute("UNLOCK TABLES")
    finally:
        cursor.close()
        conn.close()

故障恢复与任务同步

记录备份状态：可以使用日志文件或数据库表记录每次备份的时间、状态（成功/失败）、备份的数据库实例等信息。
故障检测与恢复：在每次执行备份任务前，重新检测所有数据库实例的状态，若之前不可用的实例恢复，则将其重新纳入备份候选列表。
任务同步：根据备份状态记录，判断哪些备份任务需要重新执行，特别是在故障期间未成功备份的任务。可以通过在备份文件名或记录中添加版本号等方式，确保数据的一致性和完整性。例如，在备份文件名中添加时间戳和版本号，在故障恢复后重新备份时更新版本号。

面试题：Python实现MySQL数据库自动化备份的高可用与容灾设计

知识考点

面试题答案

关键设计点

核心代码框架

数据一致性处理

故障恢复与任务同步