Canal采集MySQL Binlog——数据同步方案

本文涉及的产品
云数据库 RDS MySQL Serverless,0.5-2RCU 50GB
简介: 针对业务库MySQL Binlog日志数据进行数据同步,从MySQL到Kafka,最终实现实时(准实时)数据采集。其中Canal可以使用且推荐使用MaxWell,此篇文档只是介绍如何通过Canal打通上下游数据点。

产品目标

完成实时数据采集,拉取业务数据库数据。

版本选择

Canal-1.1.3

JDK-1.8

MySQL-5.7

Kafka-2.1.0

概述

canal是阿里巴巴旗下的一款开源项目,纯Java开发。基于数据库增量日志解析,提供增量数据订阅&消费,目前主要支持了MySQL(也支持mariaDB)。

起源:早期,阿里巴巴B2B公司因为存在杭州和美国双机房部署,存在跨机房同步的业务需求。不过早期的数据库同步业务,主要是基于trigger的方式获取增量变更,不过从2010年开始,阿里系公司开始逐步的尝试基于数据库的日志解析,获取增量变更进行同步,由此衍生出了增量订阅&消费的业务,从此开启了一段新纪元。

基于日志增量订阅&消费支持的业务

数据库镜像

数据库实时备份

多级索引 (卖家和买家各自分库索引)

search build

业务cache刷新

价格变化等重要业务消息

工作原理

mysql主备复制实现:

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复制分成三步:

1、master将改变记录到二进制日志(binary log)中(这些记录叫做二进制日志事件,binary log events,可以通过show binlog events进行查看);

2、slave将master的binary log events拷贝到它的中继日志(relay log);

3、slave重做中继日志中的事件,将改变反映它自己的数据。


且Canal的工作原理也非常简单:

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1、canal模拟mysql slave的交互协议,伪装自己为mysql slave,向mysql master发送dump协议

2、mysql master收到dump请求,开始推送binary log给slave(也就是canal)

3、canal解析binary log对象(原始为byte流).


【注意】

在使用Canal之前,需要确认binlog已经开启:

登录MySQL之后,键入以下内容可以查看日志是否打开:

show variables like "%log_bin%";

如果没有打开,则需要在/etc/my.cnf中的[mysqld]下新增内容,然后重启mysql即可。

[mysqld]
server_id=1
log_bin=mysql-bin
binlog_format=ROW

Canal安装与使用

Canal下载

Canal官网:https://github.com/alibaba/canal

Canal从1.1.1版本之后,默认支持将canal server接收到的binlog数据直接投递到MQ,目前支持的消息队列系统包括:

Kafka:https://github.com/apache/kafka

RocketMQ:https://github.com/apache/rocketmq

选择适用版本,下载Canal-deployer-1.1.3.tar.gz即可。解压后的目录如下:

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Canal配置

Canal的配置分为2部分,除了系统根配置之外,还有instance级别的配置文件——每个instance一份。二者分别的位置在于:

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此处附带当前本地测试中的配置,主要对Canal本体:

canal.properties:

canal.manager.jdbc.url=jdbc:mysql://127.0.0.1:3306/test_canal?useUnicode=true&characterEncoding=UTF-8
canal.manager.jdbc.username=root
canal.manager.jdbc.password=root
canal.id = 1
canal.ip =
canal.port = 11111
canal.metrics.pull.port = 11112
canal.zkServers = hiwes:2181
# flush data to zk
canal.zookeeper.flush.period = 1000
canal.withoutNetty = false
# tcp, kafka, RocketMQ
canal.serverMode = kafka
# flush meta cursor/parse position to file
canal.file.data.dir = ${canal.conf.dir}
canal.file.flush.period = 1000
## memory store RingBuffer size, should be Math.pow(2,n)
canal.instance.memory.buffer.size = 16384
## memory store RingBuffer used memory unit size , default 1kb
canal.instance.memory.buffer.memunit = 1024 
## meory store gets mode used MEMSIZE or ITEMSIZE
canal.instance.memory.batch.mode = MEMSIZE
canal.instance.memory.rawEntry = true
## detecing config
canal.instance.detecting.enable = false
#canal.instance.detecting.sql = insert into retl.xdual values(1,now()) on duplicate key update x=now()
canal.instance.detecting.sql = select 1
canal.instance.detecting.interval.time = 3
canal.instance.detecting.retry.threshold = 3
canal.instance.detecting.heartbeatHaEnable = false
# support maximum transaction size, more than the size of the transaction will be cut into multiple transactions delivery
canal.instance.transaction.size =  1024
# mysql fallback connected to new master should fallback times
canal.instance.fallbackIntervalInSeconds = 60
# network config
canal.instance.network.receiveBufferSize = 16384
canal.instance.network.sendBufferSize = 16384
canal.instance.network.soTimeout = 30
# binlog filter config
canal.instance.filter.druid.ddl = true
canal.instance.filter.query.dcl = false
canal.instance.filter.query.dml = false
canal.instance.filter.query.ddl = false
canal.instance.filter.table.error = false
canal.instance.filter.rows = false
canal.instance.filter.transaction.entry = false
# binlog format/image check
canal.instance.binlog.format = ROW,STATEMENT,MIXED 
canal.instance.binlog.image = FULL,MINIMAL,NOBLOB
# binlog ddl isolation
canal.instance.get.ddl.isolation = false
# parallel parser config
canal.instance.parser.parallel = true
## concurrent thread number, default 60% available processors, suggest not to exceed Runtime.getRuntime().availableProcessors()
#canal.instance.parser.parallelThreadSize = 16
## disruptor ringbuffer size, must be power of 2
canal.instance.parser.parallelBufferSize = 256
# table meta tsdb info
canal.instance.tsdb.enable = true
canal.instance.tsdb.dir = ${canal.file.data.dir:../conf}/${canal.instance.destination:}
canal.instance.tsdb.url = jdbc:h2:${canal.instance.tsdb.dir}/h2;CACHE_SIZE=1000;MODE=MYSQL;
canal.instance.tsdb.dbUsername = canal
canal.instance.tsdb.dbPassword = canal
# dump snapshot interval, default 24 hour
canal.instance.tsdb.snapshot.interval = 24
# purge snapshot expire , default 360 hour(15 days)
canal.instance.tsdb.snapshot.expire = 360
# aliyun ak/sk , support rds/mq
canal.aliyun.accessKey =
canal.aliyun.secretKey =
#################################################
#########     destinations    ############# 
#################################################
canal.destinations = example
# conf root dir
canal.conf.dir = ../conf
# auto scan instance dir add/remove and start/stop instance
canal.auto.scan = true
canal.auto.scan.interval = 5
#canal.instance.tsdb.spring.xml = classpath:spring/tsdb/h2-tsdb.xml
canal.instance.tsdb.spring.xml = classpath:spring/tsdb/mysql-tsdb.xml
canal.instance.global.mode = spring
canal.instance.global.lazy = false
#canal.instance.global.manager.address = 127.0.0.1:1099
#canal.instance.global.spring.xml = classpath:spring/memory-instance.xml
canal.instance.global.spring.xml = classpath:spring/file-instance.xml
#canal.instance.global.spring.xml = classpath:spring/default-instance.xml
##################################################
#########          MQ          #############
##################################################
canal.mq.servers = hiwes:9092
canal.mq.retries = 0
canal.mq.batchSize = 16384
canal.mq.maxRequestSize = 1048576
canal.mq.lingerMs = 100
canal.mq.bufferMemory = 33554432
canal.mq.canalBatchSize = 50
canal.mq.canalGetTimeout = 100
canal.mq.flatMessage = true
canal.mq.compressionType = none
canal.mq.acks = all
# use transaction for kafka flatMessage batch produce
canal.mq.transaction = false
#canal.mq.properties. =

instance.properties:

#################################################
## mysql serverId , v1.0.26+ will autoGen
# canal.instance.mysql.slaveId=0
# enable gtid use true/false
canal.instance.gtidon=false
# position info
canal.instance.master.address=127.0.0.1:3306
canal.instance.master.journal.name=
canal.instance.master.position=
canal.instance.master.timestamp=
canal.instance.master.gtid=
# rds oss binlog
canal.instance.rds.accesskey=
canal.instance.rds.secretkey=
canal.instance.rds.instanceId=
# table meta tsdb info
canal.instance.tsdb.enable=true
canal.instance.tsdb.url=jdbc:mysql://127.0.0.1:3306/test_canal
#canal.instance.tsdb.dbUsername=canal
#canal.instance.tsdb.dbPassword=canal
#canal.instance.standby.address =
#canal.instance.standby.journal.name =
#canal.instance.standby.position =
#canal.instance.standby.timestamp =
#canal.instance.standby.gtid=
# username/password
canal.instance.dbUsername=canal
canal.instance.dbPassword=canal
canal.instance.connectionCharset = UTF-8
# enable druid Decrypt database password
canal.instance.enableDruid=false
#canal.instance.pwdPublicKey=MFwwDQYJKoZIhvcNAQEBBQADSwAwSAJBALK4BUxdDltRRE5/zXpVEVPUgunvscYFtEip3pmLlhrWpacX7y7GCMo2/JM6LeHmiiNdH1FWgGCpUfircSwlWKUCAwEAAQ==
# table regex
canal.instance.filter.regex=.*\\..*
# table black regex
canal.instance.filter.black.regex=
# mq config
canal.mq.topic=canal_topic
# dynamic topic route by schema or table regex
#canal.mq.dynamicTopic=mytest1.user,mytest2\\..*,.*\\..*
canal.mq.partition=0
# hash partition config
#canal.mq.partitionsNum=3
#canal.mq.partitionHash=test.table:id^name,.*\\..*
#################################################

如果设置的canal.serverMode=TCP,那么默认端口为11111, 如果你设置servermode为kafka,这个端口也就不存在了。

Canal使用

进行了上述的配置之后,启动服务即可:

bin/startup.sh

当服务端启动完毕之后,在客户端监听指定库的变化即可。创建一个manven项目,其中Canal的依赖项也很简单:

<dependency>      
  <groupId>com.alibaba.otter</groupId>      
  <artifactId>canal.client</artifactId>      
  <version>1.1.13</version>    
</dependency>

官方maven示例

import com.alibaba.otter.canal.client.CanalConnector;
import com.alibaba.otter.canal.client.CanalConnectors;
import com.alibaba.otter.canal.common.utils.AddressUtils;
import com.alibaba.otter.canal.protocol.CanalEntry;
import com.alibaba.otter.canal.protocol.Message;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.util.List;
/**
 * A Camel Application
 * 官方提供
 */
public class MainApp {
    /**
     * A main() so we can easily run these routing rules in our IDE
     */
    public static void main(String... args) throws Exception {
        // 创建链接
        CanalConnector connector = CanalConnectors.newSingleConnector(new InetSocketAddress("127.0.0.1",
                11111), "example", "", "");
        int batchSize = 1000;
        int emptyCount = 0;
        try {
            connector.connect();
              /*
            如果修改了canal配置的instance文件 则不能使用connector.subscribe(".*\\..*")  会使配置文件失效
            // connector.subscribe(".*\\..*");
            如果 设置了canal.instance.filter.regex。 可以设置 connector.subscribe(); 不填写任何配置。
             */
            connector.subscribe(".*\\..*");
            connector.rollback();
            int totalEmptyCount = 120;
            while (emptyCount < totalEmptyCount) {
                Message message = connector.getWithoutAck(batchSize); // 获取指定数量的数据
                long batchId = message.getId();
                int size = message.getEntries().size();
                if (batchId == -1 || size == 0) {
                    emptyCount++;
                    System.out.println("empty count : " + emptyCount);
                    try {
                        Thread.sleep(1000);
                    } catch (InterruptedException e) {
                    }
                } else {
                    emptyCount = 0;
                    // System.out.printf("message[batchId=%s,size=%s] \n", batchId, size);
                    printEntry(message.getEntries());
                }
                connector.ack(batchId); // 提交确认
                // connector.rollback(batchId); // 处理失败, 回滚数据
            }
            System.out.println("empty too many times, exit");
        } finally {
            connector.disconnect();
        }
    }
    private static void printEntry(List<CanalEntry.Entry> entrys) {
        for (CanalEntry.Entry entry : entrys) {
            if (entry.getEntryType() == CanalEntry.EntryType.TRANSACTIONBEGIN || entry.getEntryType() == CanalEntry
                    .EntryType
                    .TRANSACTIONEND) {
                continue;
            }
            CanalEntry.RowChange rowChage = null;
            try {
                rowChage = CanalEntry.RowChange.parseFrom(entry.getStoreValue());
            } catch (Exception e) {
                throw new RuntimeException("ERROR ## parser of eromanga-event has an error , data:" + entry.toString(),
                        e);
            }
            CanalEntry.EventType eventType = rowChage.getEventType();
            System.out.println(String.format("================> binlog[%s:%s] , name[%s,%s] , eventType : %s",
                    entry.getHeader().getLogfileName(), entry.getHeader().getLogfileOffset(),
                    entry.getHeader().getSchemaName(), entry.getHeader().getTableName(),
                    eventType));
            for (CanalEntry.RowData rowData : rowChage.getRowDatasList()) {
                if (eventType == CanalEntry.EventType.DELETE) {
                    printColumn(rowData.getBeforeColumnsList());
                } else if (eventType == CanalEntry.EventType.INSERT) {
                    printColumn(rowData.getAfterColumnsList());
                } else {
                    System.out.println("-------> before");
                    printColumn(rowData.getBeforeColumnsList());
                    System.out.println("-------> after");
                    printColumn(rowData.getAfterColumnsList());
                }
            }
        }
    }
    private static void printColumn(List<CanalEntry.Column> columns) {
        for (CanalEntry.Column column : columns) {
            System.out.println(column.getName() + " : " + column.getValue() + "    update=" + column.getUpdated());
        }
    }
}

注意line_22的位置:newSingleConnector那里,设置canal server的ip和端口,端口默认为11111。example是和conf目录下的相对应。

Entry内部格式

1.Header
  version         [协议的版本号,default = 1]
  logfileName     [binlog文件名]
  logfileOffset   [binlog position]
  serverId        [服务端serverId]
  serverenCode    [变更数据的编码]
  executeTime     [变更数据的执行时间]
  sourceType      [变更数据的来源,default = MYSQL]
  schemaName      [变更数据的schemaname]
  tableName       [变更数据的tablename]
  eventLength     [每个event的长度]
  eventType       [insert/update/delete类型,default = UPDATE]
  gtid            [当前事务的gitd]
2.entryType         [事务头BEGIN/事务尾END/数据ROWDATA/HEARTBEAT/GTIDLOG]
3.storeValue        [byte数据,可展开,对应的类型为RowChange]    
  (RowChange)
    tableId             [tableId,由数据库产生]
    eventType           [数据变更类型,default = UPDATE]
    isDdl               [标识是否是ddl语句,比如create table/drop table]
    sql                 [ddl/query的sql语句]
    ddlSchemaName       [ddl/query的schemaName,会存在跨库ddl,需要保留执行ddl的当前schemaName]
    3.1rowDatas         [具体insert/update/delete的变更数据,可为多条,1个binlog event事件可对应多条变更,比如批处理]
      beforeColumns   [字段信息,增量数据(修改前,删除前),Column类型的数组]
      afterColumns    [字段信息,增量数据(修改后,新增后),Column类型的数组]  
        (Column)
        index          [字段下标]      
        sqlType        [jdbc type]
        name           [字段名称(忽略大小写),在mysql中是没有的]
        isKey          [是否为主键]
        updated        [是否发生过变更]
        isNull         [值是否为null]
        value          [字段值,timestamp,Datetime是一个时间格式的文本]
        length         [对应数据对象原始长度]
        mysqlType      [字段mysql类型]

测试数据结果

配置中对本地mysql的数据库test_canal下的所有表进行监控,并写入改动日志数据到kafka指定的canal_topic,以下提供部分生产的测试数据:

# 插入数据详情
{"data":[{"id":"4","gmt_create":"2021-06-01 10:28:59","gmt_modified":"2021-06-01 10:28:59","destination":"example","binlog_file":"master.000040","binlog_offest":"223390","binlog_master_id":"1","binlog_timestamp":"1622514539000","use_schema":"test_canal","sql_schema":"test_canal","sql_table":"test","sql_text":"create table test(\nid varchar(10),\ncontent varchar(20))","sql_type":"CREATE","extra":null}],"database":"test_canal","es":1622514539000,"id":5,"isDdl":false,"mysqlType":{"id":"bigint(20) unsigned","gmt_create":"datetime","gmt_modified":"datetime","destination":"varchar(128)","binlog_file":"varchar(64)","binlog_offest":"bigint(20)","binlog_master_id":"varchar(64)","binlog_timestamp":"bigint(20)","use_schema":"varchar(1024)","sql_schema":"varchar(1024)","sql_table":"varchar(1024)","sql_text":"longtext","sql_type":"varchar(256)","extra":"text"},"old":null,"pkNames":["id"],"sql":"","sqlType":{"id":-5,"gmt_create":93,"gmt_modified":93,"destination":12,"binlog_file":12,"binlog_offest":-5,"binlog_master_id":12,"binlog_timestamp":-5,"use_schema":12,"sql_schema":12,"sql_table":12,"sql_text":2005,"sql_type":12,"extra":-4},"table":"meta_history","ts":1622514540193,"type":"INSERT"}
# 插入数据
{"data":[{"id":"001","content":"test001"}],"database":"test_canal","es":1622514586000,"id":6,"isDdl":false,"mysqlType":{"id":"varchar(10)","content":"varchar(20)"},"old":null,"pkNames":null,"sql":"","sqlType":{"id":12,"content":12},"table":"test","ts":1622514586845,"type":"INSERT"}
# 新建数据表
{"data":null,"database":"test_canal","es":1622514539000,"id":5,"isDdl":true,"mysqlType":null,"old":null,"pkNames":null,"sql":"create table test(\nid varchar(10),\ncontent varchar(20))","sqlType":null,"table":"test","ts":1622514540193,"type":"CREATE"}
# 删除数据
{"data":[{"id":"10","name":"zhangpan10"}],"database":"test_canal","es":1622514296000,"id":4,"isDdl":false,"mysqlType":{"id":"int(11)","name":"varchar(255)"},"old":null,"pkNames":["id"],"sql":"","sqlType":{"id":4,"name":12},"table":"user","ts":1622514296613,"type":"DELETE"}

总结

相较Maxwell,Canal解析Binlog对象(原始为Byte流),并根据业务场景,将解析后的对象(这个意思就是说:数据格式更加自由,可以自己选择对象分发)分发到后续系统(MySQL、Kafka、ES等)。对比起来Maxwell的使用和部署更加简单,且直接将数据变更输出为JSON字符串,不再需要编写客户端,对于缺乏基础建设,短时间又需要快速迭代的项目比较合适。

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