Redis和MySQL如何保持緩存一致性?阿里Canal告訴你
一、簡介
canal [k?'n?l],譯意為水道/管道/溝渠,主要用途是基于 MySQL 數(shù)據(jù)庫增量日志解析,提供增量數(shù)據(jù)訂閱和消費(fèi)。早期阿里巴巴因?yàn)楹贾莺兔绹p機(jī)房部署,存在跨機(jī)房同步的業(yè)務(wù)需求,實(shí)現(xiàn)方式主要是基于業(yè)務(wù) trigger 獲取增量變更。從 2010 年開始,業(yè)務(wù)逐步嘗試數(shù)據(jù)庫日志解析獲取增量變更進(jìn)行同步,由此衍生出了大量的數(shù)據(jù)庫增量訂閱和消費(fèi)業(yè)務(wù)。
Canal 是用 Java 開發(fā)的基于數(shù)據(jù)庫增量日志解析,提供增量數(shù)據(jù)訂閱&消費(fèi)的中間件。目前,Canal 主要支持了 MySQL 的 Binlog 解析,解析完成后才利用 Canal Client 來處理獲得 的相關(guān)數(shù)據(jù)。(數(shù)據(jù)庫同步需要阿里的 Otter 中間件,基于 Canal)。
當(dāng)前的 canal 支持源端 MySQL 版本包括 5.1.x , 5.5.x , 5.6.x , 5.7.x , 8.0.x。
canal github地址:https://github.com/alibaba/canal。
二、MySQL 的 Binlog
1、Binlog介紹
MySQL 的二進(jìn)制日志可以說 MySQL 最重要的日志了,它記錄了所有的 DDL 和 DML(除 了數(shù)據(jù)查詢語句)語句,以事件形式記錄,還包含語句所執(zhí)行的消耗的時間,MySQL 的二進(jìn) 制日志
是事務(wù)安全型的。一般來說開啟二進(jìn)制日志大概會有 1%的性能損耗。二進(jìn)制有兩個最重要的使用場景:
- MySQL Replication 在 Master 端開啟 Binlog,Master 把它的二進(jìn)制日志傳遞給 Slaves 來達(dá)到 Master-Slave 數(shù)據(jù)一致的目的,這就是我們常用的主從復(fù)制。
- 就是數(shù)據(jù)恢復(fù)了,通過使用 MySQL Binlog 工具來使恢復(fù)數(shù)據(jù),生產(chǎn)上要開啟,不然真的要刪庫跑路了 。
2、Binlog 的分類
MySQL Binlog 的格式有三種,分別是 STATEMENT,MIXED,ROW。在配置文件中可以選擇配 置 binlog_format= statement|mixed|row。
- statement:語句級,binlog 會記錄每次一執(zhí)行寫操作的語句。比如update user set create_date=now()優(yōu)點(diǎn):節(jié)省空間。缺點(diǎn):有可能造成數(shù)據(jù)不一致。
- row:行級, binlog 會記錄每次操作后每行記錄的變化。優(yōu)點(diǎn):保持?jǐn)?shù)據(jù)的絕對一致性 缺點(diǎn):占用較大空間
- mixed:statement 的升級版,一定程度上解決了,因?yàn)橐恍┣闆r而造成的 statement 模式不一致問題,默認(rèn)還是 statement,一些會產(chǎn)生不一致的情況還是會選擇row。
==綜合對比== Canal 想做監(jiān)控分析,選擇 row 格式比較合適。
三、工作原理
1、MySQL主備復(fù)制原理
- MySQL master 將數(shù)據(jù)變更寫入二進(jìn)制日志( binary log, 其中記錄叫做二進(jìn)制日志事件binary log events,可以通過 show binlog events 進(jìn)行查看)。
- MySQL slave 將 master 的 binary log events 拷貝到它的中繼日志(relay log)。
- MySQL slave 重放 relay log 中事件,將數(shù)據(jù)變更反映它自己的數(shù)據(jù)
2、canal 工作原理
- canal 模擬 MySQL slave 的交互協(xié)議,偽裝自己為 MySQL slave ,向 MySQL master 發(fā)送dump 協(xié)議。
- MySQL master 收到 dump 請求,開始推送 binary log 給 slave (即 canal )。
- canal 解析 binary log 對象(原始為 byte 流)。
總結(jié):
我們可以把canal理解為從機(jī),拿到數(shù)據(jù)然后進(jìn)行后續(xù)操作,可以同步到redis上,再也不需要進(jìn)行延遲雙刪來保證mysql和redis的數(shù)據(jù)一致性了,而且還不會出現(xiàn)各種各樣的問題!
四、canal使用場景
場景一:阿里 Otter 中間件的一部分 Otter 是阿里用于進(jìn)行異地?cái)?shù)據(jù)庫之間的同步框架,Canal 是其中一部分。
otter github地址:https://github.com/alibaba/otter。
場景二:保證緩存和數(shù)據(jù)庫一致性(我們今天要測試的)。
場景三:實(shí)時數(shù)據(jù)分析。
抓取業(yè)務(wù)表的新增變化數(shù)據(jù),用于制作實(shí)時統(tǒng)計(jì)。
五、安裝MySQL、redis
1、安裝MySQL
sudo docker run -p 3306:3306 --name mysql \
-v /mydata/mysql/log:/var/log/mysql \
-v /mydata/mysql/data:/var/lib/mysql \
-v /mydata/mysql/conf:/etc/mysql \
-e MYSQL_ROOT_PASSWORD=root \
-d mysql:5.7
2、Docker配置MySQL
vim /mydata/mysql/conf/my.cnf # 創(chuàng)建并進(jìn)入編輯
添加如下配置:
[client]
default-character-set=utf8
[mysql]
default-character-set=utf8
[mysqld]
init_cnotallow='SET collation_connection = utf8_unicode_ci'
init_cnotallow='SET NAMES utf8'
character-set-server=utf8
collation-server=utf8_unicode_ci
skip-character-set-client-handshake
skip-name-resolve
# 開啟binlog日志:目錄為docker里的目錄
log-bin=/var/lib/mysql/mysql-bin
# server_id 需保證唯一,不能和 canal 的 slaveId 重復(fù)
server-id=123456
binlog_format=row
# test數(shù)據(jù)庫開啟,不設(shè)置則所有庫開啟
binlog-do-db=test
3、重新啟動MySQL
docker restart mysql
4、創(chuàng)建用戶并賦權(quán)限
查看mysql的 id:
docker ps
進(jìn)入docker容器:
docker exec -it 7d /bin/bash
連接到mysql:
mysql -u root -p
創(chuàng)建用戶并賦予權(quán)限:
GRANT SELECT, REPLICATION SLAVE, REPLICATION CLIENT ON *.* TO 'canal'@'%' IDENTIFIED BY 'canal' ;
刷新:
flush privileges;
5、Win10連接mysql創(chuàng)建user表
CREATE TABLE `user` (
`id` int(10) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
`name` varchar(25) CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_general_ci NULL DEFAULT NULL,
`sex` varchar(1) CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_general_ci NULL DEFAULT NULL,
PRIMARY KEY (`id`) USING BTREE
) ENGINE = InnoDB AUTO_INCREMENT = 8 CHARACTER SET = utf8 COLLATE = utf8_general_ci ROW_FORMAT = Dynamic;
SET FOREIGN_KEY_CHECKS = 1;
6、創(chuàng)建redis
docker run -p 6379:6379 --name redis \
-v /mydata/redis/data:/data \
-v /mydata/redis/conf/redis.conf:/etc/redis/redis.conf \
-d redis redis-server /etc/redis/redis.conf
六、安裝canal
1、啟動容器
docker run -it --name canal -p 11111:11111 -d canal/canal-server:v1.1.5
查看三個容器:
docker ps
2、配置canal
進(jìn)入容器:
docker exec -it 56 /bin/bash
切換目錄:
cd canal-server/conf/example
修改兩個地方:
「第一個是mysql的地址,第二個是我們創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫名字(可以使用默認(rèn)帶的,就是全部的庫都進(jìn)行收集binlog日志)」
canal.instance.master.address=192.168.84.138:3306
canal.instance.filter.regex=test\..*
3、查看日志
我們查看一下canal的日志,看是否啟動成功!首先進(jìn)入容器:
docker exec -it 56 /bin/bash
切換目錄:
cd canal-server/logs/example/
查看日志:
cat example.log
無報錯,剛剛新建的表這里也可以檢測到!
4、查看canal.properties
cd /canal-server/conf
cat canal.properties
我們可以看到有很多個模式,可以把canal收集到的binlog發(fā)送到三大MQ中,或者tcp。
本次以tcp為準(zhǔn)測試,如果大家有需求可以進(jìn)行發(fā)送到MQ,往下滑都有對應(yīng)的配置!
七、簡單測試
1、新建springboot項(xiàng)目,導(dǎo)入依賴
<dependency>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-starter</artifactId>
</dependency>
<dependency>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId>
<scope>test</scope>
<exclusions>
<exclusion>
<groupId>org.junit.vintage</groupId>
<artifactId>junit-vintage-engine</artifactId>
</exclusion>
</exclusions>
</dependency>
<dependency>
<groupId>com.alibaba.otter</groupId>
<artifactId>canal.client</artifactId>
<version>1.1.0</version>
</dependency>
<dependency>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-starter-data-redis</artifactId>
</dependency>
<dependency>
<groupId>com.fasterxml.jackson.core</groupId>
<artifactId>jackson-core</artifactId>
<version>2.8.6</version>
</dependency>
<dependency>
<groupId>com.fasterxml.jackson.module</groupId>
<artifactId>jackson-module-jaxb-annotations</artifactId>
<version>2.8.6</version>
</dependency>
2、編寫測試文件
來自官方例子:
我把statis關(guān)鍵字刪除了,方便和redis進(jìn)行整合。
例子地址:https://github.com/alibaba/canal/wiki/ClientExample。
import com.alibaba.otter.canal.client.CanalConnector;
import com.alibaba.otter.canal.protocol.Message;
import com.alibaba.otter.canal.protocol.CanalEntry.Column;
import com.alibaba.otter.canal.protocol.CanalEntry.Entry;
import com.alibaba.otter.canal.protocol.CanalEntry.EntryType;
import com.alibaba.otter.canal.protocol.CanalEntry.EventType;
import com.alibaba.otter.canal.protocol.CanalEntry.RowChange;
import com.alibaba.otter.canal.protocol.CanalEntry.RowData;
import com.alibaba.otter.canal.client.*;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
/**
* @author wangzhenjun
* @date 2022/6/29 9:31
*/
@Configuration
public class SimpleCanalClientExample {
// private static String REDIS_DATABASE = "mall";
// private static String REDIS_KEY_ADMIN = "ums:admin";
@Bean
public void canalSync() {
// 創(chuàng)建鏈接,第一個參數(shù)是canal的ip,第二個參數(shù)是canal的端口號,
// 第三個參數(shù)是canal虛擬的模塊名稱,canal是創(chuàng)建的數(shù)據(jù)庫賬號密碼
CanalConnector connector = CanalConnectors.newSingleConnector(new InetSocketAddress("192.168.84.138",
11111), "example", "canal", "canal");
int batchSize = 1000;
int emptyCount = 0;
try {
connector.connect();
// 對應(yīng)上面的配置只對test庫進(jìn)行獲取binlog文件
connector.subscribe("test\\..*");
connector.rollback();
int totalEmptyCount = 120;
while (emptyCount < totalEmptyCount) {
Message message = connector.getWithoutAck(batchSize); // 獲取指定數(shù)量的數(shù)據(jù)
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); // 提交確認(rèn)
// connector.rollback(batchId); // 處理失敗, 回滾數(shù)據(jù)
}
System.out.println("empty too many times, exit");
} finally {
connector.disconnect();
}
}
private void printEntry(List<Entry> entrys) {
for (Entry entry : entrys) {
if (entry.getEntryType() == EntryType.TRANSACTIONBEGIN || entry.getEntryType() == EntryType.TRANSACTIONEND) {
continue;
}
RowChange rowChage = null;
try {
rowChage = RowChange.parseFrom(entry.getStoreValue());
} catch (Exception e) {
throw new RuntimeException("ERROR ## parser of eromanga-event has an error , data:" + entry.toString(),
e);
}
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 (RowData rowData : rowChage.getRowDatasList()) {
if (eventType == EventType.DELETE) {
printColumn(rowData.getBeforeColumnsList());
} else if (eventType == EventType.INSERT) {
printColumn(rowData.getAfterColumnsList());
} else {
System.out.println("-------> before");
printColumn(rowData.getBeforeColumnsList());
System.out.println("-------> after");
printColumn(rowData.getAfterColumnsList());
}
}
}
}
private void printColumn(List<Column> columns) {
for (Column column : columns) {
System.out.println(column.getName() + " : " + column.getValue() + " update=" + column.getUpdated());
}
}
}
3、啟動項(xiàng)目
4、插入一條數(shù)據(jù)
INSERT INTO user VALUES (1,'小紅','女');
總結(jié): 我們測試是可以獲取到binlog日志的,下面我們進(jìn)入實(shí)戰(zhàn):實(shí)現(xiàn)redis緩存同步
八、實(shí)戰(zhàn)redis同步緩存
1、編寫redis序列化配置類
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.data.redis.connection.RedisConnectionFactory;
import org.springframework.data.redis.core.RedisTemplate;
import org.springframework.data.redis.serializer.Jackson2JsonRedisSerializer;
import org.springframework.data.redis.serializer.StringRedisSerializer;
/**
* @author wangzhenjun
* @date 2022/6/30 9:24
*/
@Configuration
public class RedisConfig {
@Bean
public RedisTemplate<String, Object> redisTemplate(RedisConnectionFactory connectionFactory) {
RedisTemplate<String, Object> redisTemplate = new RedisTemplate<>();
redisTemplate.setConnectionFactory(connectionFactory);
StringRedisSerializer stringRedisSerializer = new StringRedisSerializer();
redisTemplate.setKeySerializer(stringRedisSerializer);
redisTemplate.setHashKeySerializer(stringRedisSerializer);
Jackson2JsonRedisSerializer<?> jackson2JsonRedisSerializer = new Jackson2JsonRedisSerializer<>(Object.class);
redisTemplate.setValueSerializer(jackson2JsonRedisSerializer);
redisTemplate.setHashValueSerializer(jackson2JsonRedisSerializer);
redisTemplate.afterPropertiesSet();
return redisTemplate;
}
}
2、添加redis增刪改方法
主要添加了同步到redis的兩個方法,這里是2分鐘就會停止監(jiān)聽,大家可以按自己的來調(diào)整:
int totalEmptyCount = 120;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.util.List;
import com.alibaba.fastjson.JSONObject;
import com.alibaba.otter.canal.client.CanalConnector;
import com.alibaba.otter.canal.protocol.Message;
import com.alibaba.otter.canal.protocol.CanalEntry.Column;
import com.alibaba.otter.canal.protocol.CanalEntry.Entry;
import com.alibaba.otter.canal.protocol.CanalEntry.EntryType;
import com.alibaba.otter.canal.protocol.CanalEntry.EventType;
import com.alibaba.otter.canal.protocol.CanalEntry.RowChange;
import com.alibaba.otter.canal.protocol.CanalEntry.RowData;
import com.alibaba.otter.canal.client.*;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.data.redis.core.RedisTemplate;
/**
* @author wangzhenjun
* @date 2022/6/29 9:31
*/
@Configuration
public class SimpleCanalClientExample {
@Autowired
private RedisTemplate redisTemplate;
private static final String KEY = "user:info";
@Bean
public void canalSync() {
// 創(chuàng)建鏈接,第一個參數(shù)是canal的ip,第二個參數(shù)是canal的端口號,
// 第三個參數(shù)是canal虛擬的模塊名稱,canal是創(chuàng)建的數(shù)據(jù)庫賬號密碼
CanalConnector connector = CanalConnectors.newSingleConnector(new InetSocketAddress("192.168.84.138",
11111), "example", "canal", "canal");
int batchSize = 1000;
int emptyCount = 0;
try {
connector.connect();
// 對應(yīng)上面的配置只對test庫進(jìn)行獲取binlog文件
connector.subscribe("test\\..*");
connector.rollback();
int totalEmptyCount = 120;
while (emptyCount < totalEmptyCount) {
Message message = connector.getWithoutAck(batchSize); // 獲取指定數(shù)量的數(shù)據(jù)
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); // 提交確認(rèn)
// connector.rollback(batchId); // 處理失敗, 回滾數(shù)據(jù)
}
System.out.println("empty too many times, exit");
} finally {
connector.disconnect();
}
}
private void printEntry(List<Entry> entrys) {
for (Entry entry : entrys) {
if (entry.getEntryType() == EntryType.TRANSACTIONBEGIN || entry.getEntryType() == EntryType.TRANSACTIONEND) {
continue;
}
RowChange rowChage = null;
try {
rowChage = RowChange.parseFrom(entry.getStoreValue());
} catch (Exception e) {
throw new RuntimeException("ERROR ## parser of eromanga-event has an error , data:" + entry.toString(),
e);
}
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 (RowData rowData : rowChage.getRowDatasList()) {
if (eventType == EventType.DELETE) {
printColumn(rowData.getBeforeColumnsList());
// 同步到redis
delete(rowData.getBeforeColumnsList());
} else if (eventType == EventType.INSERT) {
printColumn(rowData.getAfterColumnsList());
// 同步到redis
insertOrUpdate(rowData.getAfterColumnsList());
} else {
System.out.println("-------> before");
printColumn(rowData.getBeforeColumnsList());
System.out.println("-------> after");
printColumn(rowData.getAfterColumnsList());
// 同步到redis
insertOrUpdate(rowData.getAfterColumnsList());
}
}
}
}
private void printColumn(List<Column> columns) {
for (Column column : columns) {
System.out.println(column.getName() + " : " + column.getValue() + " update=" + column.getUpdated());
}
}
/**
* 更新或者添加觸發(fā)同步到redis
* @param columns
*/
private void insertOrUpdate (List<Column> columns) {
if (columns.size() > 0) {
JSONObject json = new JSONObject();
for (Column column : columns) {
json.put(column.getName(), column.getValue());
}
redisTemplate.opsForHash().put(KEY,columns.get(0).getValue(),json.toJSONString());
}
}
/**
* 刪除觸發(fā)同步到redis
* @param columns
*/
private void delete (List<Column> columns) {
if (columns.size() > 0) {
redisTemplate.opsForHash().delete(KEY, columns.get(0).getValue());
}
}
}
3、測試添加
數(shù)據(jù)庫插入一條:
insert into user values (1,'我是測試添加','男');
控制臺捕捉到信息:
我們看到redis已經(jīng)有數(shù)據(jù)了,同步成功!
4、測試更新
更細(xì)我們剛剛添加的那條數(shù)據(jù):
update user set name = '修改了' where id = 1;
控制臺捕捉到了更新信息:
redis也同步修改了!
5、測試刪除
我們先多添加幾條哈:
刪除id為1的那條數(shù)據(jù):
delete from user where id = 1;
控制臺捕捉到了刪除信息:
redis也同步刪除了!
九、總結(jié)
這樣就實(shí)現(xiàn)了一個canal的應(yīng)用場景,當(dāng)然也可以把binlog的數(shù)據(jù)發(fā)送到MQ來!