Flink CDC 详解 Flink CDC介绍

目录

• 一、CDC 简介 ?
• 二、Flink CDC 案例实操
• 三、Flink-CDC 2.0
• 四、核心原理分析

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一、CDC 简介 ?

什么是 CDC ?

CDC 是 Change Data Capture（变更数据获取）的简称。核心思想是，监测并捕获数据库的变动（包括数据或数据表的插入、更新以及删除等），将这些变更按发生的顺序完整记录下来，写入到消息中间件中以供其他服务进行订阅及消费。

CDC 的种类

CDC 主要分为基于查询和基于 Binlog 两种方式，我们主要了解一下这两种之间的区别：

关于 Flink-CDC

Flink 社区开发了 flink-cdc-connectors 组件，这是一个可以直接从 MySQL、PostgreSQL 等数据库直接读取全量数据和增量变更数据的 source 组件。

目前也已开源，开源地址：GitHub - ververica/flink-cdc-connectors: CDC Connectors for Apache Flink®

bin log即binary log，二进制日志文件，也叫作变更日志（update log），是MySQL中比较重要的日志，和运维息息相关。它记录了所有更新数据库的语句（如DDL和 DML语句）并以二进制的形式保存在磁盘中，但是不包含没有修改任何数据的语句（如数据查询语句select、show等）。

bin log是逻辑日志，记录的是执行语句的逻辑，和redis的AOP日志类似，会按顺序记录所有涉及更新数据的逻辑操作。

主要作用：

• 数据恢复：MySQL可以通过bin log恢复某一时刻的误操作的数据，是DBA常打交道的日志。
• 数据复制：MySQL的数据备份、集群高可用、读写分离都是基于bin log的重放实现的。

bin log的作用

记录格式

binlog日志有三种格式：statement、row和mixed，对比如下：

写入时机

什么时候写bin log?

事务执行过程中，会先把日志写到binlog cache中去，事务提交时，才把binglog cache写到binlog文件中去（刷盘）。binlog cache是为了保证一个事务的所有操作能够一次性写入bin log不被拆开而设置的缓存，binlog cache大小受binlog_cache_size参数控制。

binlog写入时机

上图binlog cache写到bin log日志文件的过程包含了write和fsync两步操作：

• write是把日志写到文件系统缓存中，这一步是系统为了提高文件IO效率；
• fsync是把数据持久化到日志文件中去。

什么时候执行write和fsync？

写入策略受sync_binlog参数控制，默认0。

sync_binlog=0：表示每次提交事务都只write，由操作系统自行判断什么时候执行fsync。

优点：性能提升；

缺点：但是如果机器宕机，page cache里的bin log会丢失。

sync_binlog=0

sync_binlog=N：表示每次提交事务都只write，积攒N个事务后才执行fsync。

优点：机器宕机只丢失N个事务的bin log；

缺点：如果N设置的很小可能会出现IO瓶颈，需要适当调整N的大小。

sync_binlog=N

两阶段提交

MySQL在执行更新操作的过程中，会记录两种日志：redo log和binlog，都是以事务为单位：

• redo log是物理日志，记录内容是“在某个数据页上做了什么修改”，属于InnoDB存储引擎层，在事务过程中是不断写入的。
• bin log 是逻辑日志，记录内容是语句的原始逻辑，属于Server层，只在事务提交时才写入。

redo log和bin log写入时机不同

redo log与bin log会出现什么问题？

对于如下SQL：

update T set c = 1 where id = 2;

在执行过程中一直在写redo log，但是当事务提交时，才开始写bin log，如果此时MySQL系统崩溃，bin log还未来得及写入。

redo log与binlog会出现的问题

此时MySQL系统重启发现redo log有记录，主库通过redo log恢复了c值为1，而从库通过bin log同步数据之后c值为2，这就造成了主从数据同步的不一致，这是不允许的。

出现不一致

如何解决

为了解决两份日志之间的逻辑一致问题，InnoDB存储引擎使用两阶段提交方案。

两阶段提交：将redo log的写入操作拆成了两个步骤prepare和commit进行，在事务执行期间，写入的redo log标记为prepare阶段，待事务提交且bin log写入成功时，才将redo log标记为commit阶段。

两阶段提交

情况1：写入bin log时发生异常

使用两阶段提交后，写入 bin log时发生异常也不会有影响，因为 MySQL在使用 redo log恢复时，发下 redo log还处于 prepare阶段，而且此时没有 bin log，认为该事务操作尚未完成提交，会回滚此操作。

mysql重启恢复

情况2：redo log在commit阶段发生异常

虽然 MySQL重启后发现 redo log是处于 prepare阶段，但是能通过事务 id找到了对应的 bin log记录，所以 MySQL认为此事务执行是完整的，就会提交事务恢复数据。

redo log在commit阶段发生异常

bin log相关操作

查看日志开启情况

mysql> show variables like'%log_bin%';
+---------------------------------+-------+
| Variable_name                   | Value |
+---------------------------------+-------+
| log_bin                         | OFF   |
| log_bin_basename                |       |
| log_bin_index                   |       |
| log_bin_trust_function_creators | OFF   |
| log_bin_use_v1_row_events       | OFF   |
| sql_log_bin                     | ON    |
+---------------------------------+-------+
 
mysql> show variables like'%log_bin%';
+---------------------------------+----------------------------------------------------------------------+
| Variable_name                   | Value                                                                |
+---------------------------------+----------------------------------------------------------------------+
| log_bin                         | ON                                                                   |
| log_bin_basename                | C:\ProgramData\MySQL\MySQL Server 8.0\Data\SC-202010081028-bin       |
| log_bin_index                   | C:\ProgramData\MySQL\MySQL Server 8.0\Data\SC-202010081028-bin.index |
| log_bin_trust_function_creators | OFF                                                                  |
| log_bin_use_v1_row_events       | OFF                                                                  |
| sql_log_bin                     | ON                                                                   |
+---------------------------------+----------------------------------------------------------------------+

bin log日志设置

修改MySQL的 my.cnf(linux) 或my.ini(windows)文件可以设置二进制日志的相关参数：

[mysqld]
#启用二进制日志
log-bin=SC-bin
binlog_expire_logs_seconds=600
max_binlog_size=100M

查看日志文件列表和大小

MySQL服务每重新启动一次 ，文件后缀的数字就会+1，如果日志长度超过了  max_binlog_size 的上限（默认是1GB），也会创建一个新的日志文件。

mysql> SHOW BINARY LOGS;
+----------------------------+-----------+-----------+
| Log_name                   | File_size | Encrypted |
+----------------------------+-----------+-----------+
| SC-202010081028-bin.000634 |       179 | No        |
| SC-202010081028-bin.000635 |       156 | No        |
+----------------------------+-----------+-----------+

查看bin log记录的默认格式

mysql> show variables like 'binlog_format';
+---------------+-------+
| Variable_name | Value |
+---------------+-------+
| binlog_format | ROW   |
+---------------+-------+
1 row in set (0.05 sec)