传统场景下，当数据库需要进行数据恢复时，往往只能选择周期性自动备份的全量备份，数据恢复耗时较长，可恢复时间颗粒度较大，严重影响了客户的使用体验。
华为云DDS，一款兼容MongoDB的文档数据库服务，最近新增的PITR（全称point-in-time recovery，中文名称：时间点恢复）特性能够让这一局面得到大幅改善，实现绝大多数场景下的任意时间点数据恢复，并让可恢复时间精确到秒级。本文主要介绍华为云DDS集群PITR特性的基本原理以及实测性能表现。
- PITR特性原理
数字化经济时代下，数据成为企业的关键资产。如何保证数据资产的安全、稳定及可用，是企业必须考虑的事情。华为云DDS产品在原生MongoDB的基础上，做了一系列特性增强，使其相对于自建数据库拥有更高可用、高可靠、高安全、低成本等多项优势，更加贴切企业要求，是MongoDB业务上云的不二选择。下面将以华为云DDS4.0集群版本为例，阐述其PITR特性的内部实现原理。
1.1. 基础介绍
集群模式下，PITR特性的实现前提是能够维护一个连续的增量备份，而增量备份的基础，则是一个基于全局一致性的全量备份。
华为云DDS集群在应用实践中，通过“Hidden节点备份”，“磁盘文件快照”，“Oplog备份”的方式，在既有的“逻辑时钟”基础上，做到了全局一致的全量备份，为增量备份的实现打好了坚实基础。原理概要图如下：
1.2. 增量备份
MongoDB官方，本身没有提供增量备份和PITR恢复的方案。为了实现集群模式的增量备份，华为云DDS专门对原生ChangeStream接口进行了增强，简称PCS接口。
之所以选用增强ChangeStream接口的方式，而不是原生ChangeStream或者oplog作为增量数据，主要是为了加快增量备份的速率，同时屏蔽集群实例内部的各种变化（如均衡/故障/主备延时等）；此外还对ChangeStream场景进行进一步增强，以使得增量备份过程更具有可靠性（可以断点续传）和稳定性（基于备节点读数据，分担主节点压力），从而为PITR特性奠定基础。
增量备份示意图
如上图所示，PITR提供的增量备份是基于全局一致性的全量备份进行的，增备频率作为可调整参数，根据不同客户的业务场景进行调整，尽可能地做到了实时备份。
增量备份内部实现是基于华为自研的PCS接口，即使在发生不可预测的异常时，只要实例最终状态能恢复成功，在大多数场景下，都可以实现增量备份的全时间覆盖。
增量备份内部过程：(1) 采用了多并发导出的机制，提升了增量备份的性能。(2) 相比社区特性，覆盖了更多用户侧的业务操作，增强了增量备份的场景覆盖范围。
1.3. PITR恢复
PITR恢复，是借助于全量备份和增量备份进行的。华为云DDS在大部分场景下，都可以基于历史上的任一时间点，以秒为单位进行数据恢复。
PITR恢复过程示意图
如上图所示，PITR优先选择最近的一次全量备份，先进行全量恢复；然后依次恢复之后的各个增量备份，直到恢复至用户指定的时间点。在增量数据恢复过程中，华为云DDS专门添加了一层优化器，可以加速增量数据的恢复，实现了文档级别的并发恢复。
- PITR性能表现
经过测试，在特定同等数据模型及业务压力场景下，华为云DDS基于PITR特性进行秒级时间点恢复时，恢复性能大都优于同类产品，更加有利于达到快速恢复数据的目的。
实例规格：DDS 4.0 集群 2U4G 2mongos2shard
测试场景：4库X4表，hash分片，每表预置100chunk，每表使用ycsb插入200W条数据
恢复数据量：5X5X1000w(158G)
3.总结
企业数字化转型如火如荼，面临的业务挑战也愈加复杂，一款具备优秀的备份恢复特性的数据库，在企业数据库选型过程中起到了很好的加分作用。华为云DDS集群的PITR特性提供了完整且稳定的备份恢复功能，既能保证数据本身的安全，也便于客户集中精力在自身的业务实现上，助力业务发展更上一层楼。
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