Canal

Canal，译意为水道/管道/沟渠，主要用途是基于 MySQL 数据库增量日志解析，提供增量数据订阅和消费

早期阿里巴巴因为杭州和美国双机房部署，存在跨机房同步的业务需求，实现方式主要是基于业务 trigger 获取增量变更。

从 2010 年开始，业务逐步尝试数据库日志解析获取增量变更进行同步，由此衍生出了大量的数据库增量订阅和消费业务。

基于日志增量订阅和消费的业务包括

  • 数据库镜像

  • 数据库实时备份

  • 索引构建和实时维护(拆分异构索引、倒排索引等)

  • 业务 cache 刷新

  • 带业务逻辑的增量数据处理

当前的 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

mysql

工作原理

MySQL主备复制原理

MySQL主备复制原理

MySQL master 将数据变更写入二进制日志( binary log, 其中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)

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

MySQL slave 重放 relay log 中事件，将数据变更反映它自己的数据

canal 工作原理

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

MySQL master 收到 dump 请求，开始推送 binary log 给 slave (即 canal )

canal 解析 binary log 对象(原始为 byte 流)

基于canal开发的工具

  • canal2sql(基于binlog生成SQL) : [https://github.com/zhuchao941/canal2sql]

相关开源&产品

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介绍下 canal

Canal是一款基于MySQL数据库的开源、轻量级、高性能的增量订阅&消费组件，主要用于监控MySQL数据库的变更，将变更的数据推送给订阅者。

以下是Canal的一些主要特点和功能：

  1. 实时增量数据同步： Canal能够实时监控MySQL数据库的变更，包括插入、更新和删除操作，然后将这些变更数据实时地推送给订阅者。

  2. 支持多种订阅方式： Canal支持多种订阅方式，包括基于网络的订阅和基于文件的订阅。通过网络订阅，应用程序可以直接连接到Canal服务器，接收变更数据；通过文件订阅，Canal会将变更数据写入本地文件，应用程序通过读取这些文件来获取变更信息。

  3. 灵活的过滤配置： Canal支持配置过滤规则，可以选择性地订阅某些数据库、表或特定的字段，以满足不同业务需求。

  4. 数据格式化： Canal可以将变更的数据以JSON格式或其他自定义格式进行输出，方便订阅者解析和处理。

  5. 高性能： Canal采用了基于网络的通信协议和高性能的异步队列，确保了高吞吐量和低延迟的数据传输。

  6. 跨版本支持： Canal能够适应不同版本的MySQL数据库，并在新的MySQL版本发布后及时更新适配。

  7. 监控和管理： Canal提供了Web界面和RESTful API，方便用户监控和管理Canal的运行状态。

Canal通常被用于数据同步、数据备份、搜索引擎构建等场景，为应用程序提供实时的数据库变更信息。

请注意，由于开源软件的不断更新，可能会有新的功能和改进，建议查阅最新的文档和代码仓库获取详细信息。

canal 生效，是不是必须要求 mysql 启用 binlog ？

是的，要使Canal生效，MySQL必须启用二进制日志（binlog）。

二进制日志是MySQL的一种记录数据库变更的机制，它将数据库中的更改以二进制格式记录下来，包括插入、更新和删除等操作。Canal通过监控MySQL的binlog，实时捕捉数据库变更并将其传递给订阅者。

在MySQL中，可以通过修改配置文件来启用二进制日志。一般而言，需要在MySQL的配置文件（通常是my.cnf或my.ini）中设置以下参数：

[mysqld]
log-bin=mysql-bin
server-id=1

这里的log-bin参数指定了二进制日志的文件名前缀，server-id参数为MySQL实例分配一个唯一的ID。启用这些参数后，MySQL就会开始记录二进制日志。

确保在启用binlog之后，Canal配置文件中的相应参数也正确设置，以便Canal能够正确地连接和解析MySQL的binlog。通常，Canal配置文件中包括MySQL的连接信息、binlog位置、过滤规则等。

canal.instance.master.address = mysql_server_ip:3306
canal.instance.dbUsername = canal
canal.instance.dbPassword = canal
canal.instance.connectionCharset = UTF-8
canal.instance.gtidon = false
canal.instance.tsdb.enable = false
canal.instance.auto.scan = false
canal.instance.tsdb.snapshot.interval = 5
canal.instance.spring.xml = classpath:spring/application.yml

请注意，具体的配置可能会因Canal的版本而有所不同，建议查阅最新的Canal文档以获取准确的配置信息。

canal 的实现原理？

Canal的实现原理主要涉及MySQL的二进制日志解析和网络通信两个方面。以下是Canal的基本实现原理：

  1. 连接到MySQL数据库： Canal通过与MySQL数据库建立连接，获取MySQL数据库的变更信息。在连接时，需要使用MySQL的binlog协议进行通信。

  2. 解析MySQL的二进制日志： 一旦与MySQL建立了连接，Canal开始解析MySQL的二进制日志（binlog）。MySQL的binlog记录了数据库的所有变更操作，包括插入、更新、删除等。Canal通过解析binlog，获取并识别这些变更。

  3. 解析binlog的事件： MySQL的binlog以事件（event）的形式记录了数据库的每个变更操作。Canal需要解析这些事件，包括事件的类型、表名、字段值等信息。Canal支持的事件类型主要包括Query事件、TableMap事件、WriteRows事件等。

  4. 过滤规则处理： Canal支持用户定义的过滤规则，可以选择性地订阅特定的数据库、表或字段。在解析binlog的过程中，Canal会根据这些过滤规则来筛选出符合条件的变更事件，以减少不必要的数据传输。

  5. 构建数据结构： 解析后的binlog事件需要被构建成具体的数据结构，通常是一个包含了变更类型、数据库名、表名、字段值等信息的数据对象。这个数据对象会被传递给订阅者。

  6. 数据传输： Canal通过网络将解析后的变更数据传输给订阅者。订阅者可以是各种应用程序，例如数据同步工具、搜索引擎构建工具等。

  7. 订阅者处理： 订阅者接收到变更数据后，根据业务需求进行相应的处理，例如将数据同步到其他数据库、进行实时计算、构建搜索索引等。

总体而言，Canal通过解析MySQL的binlog，实时捕捉数据库变更，然后通过网络将变更数据传递给订阅者，从而实现了数据库的增量订阅和消费。需要注意的是，具体的实现细节可能会因Canal版本的更新而有所变化，建议查阅最新的Canal文档和代码仓库获取详细信息。

canal 实时捕获 binlog 变化是如何实现的？一直循环拉取吗？还是基于日志的变更事件？

Canal实时捕获MySQL的binlog变化并不是通过简单的循环拉取实现的，而是基于MySQL的binlog机制和事件的。它采用了基于事件的方式来实时获取数据库的变更。

具体而言，Canal利用MySQL的binlog协议与MySQL数据库建立连接，订阅MySQL的binlog事件。

MySQL的binlog以事件为单位记录了数据库的变更操作，包括插入、更新、删除等。

Canal会实时解析这些binlog事件，并将解析得到的变更数据传递给订阅者。

下面是基于事件的实时捕获的主要步骤：

  1. 建立连接： Canal与MySQL数据库建立长连接，通过MySQL提供的binlog协议进行通信。

  2. 订阅binlog事件： Canal向MySQL发送订阅请求，告诉MySQL它对哪些数据库、表感兴趣。这样，MySQL在产生相关的binlog事件时，会将这些事件推送给Canal。

  3. 解析binlog事件： Canal收到MySQL推送的binlog事件后，进行解析。这包括解析事件的类型、数据库名、表名、字段值等信息。

  4. 构建数据结构： 解析后的binlog事件会被构建成一个具体的数据结构，通常是一个包含了变更类型、数据库名、表名、字段值等信息的数据对象。

  5. 传递给订阅者： 构建好的数据对象会通过网络传递给订阅者，订阅者可以根据业务需求进行相应的处理。

这种基于事件的机制相比简单的循环拉取方式更为高效，因为它避免了不必要的轮询和占用资源。

Canal能够实时地捕获数据库的变更，而不需要不断地主动去询问是否有新的数据。

这种实时的方式对于一些需要及时响应数据库变更的场景非常有用，例如数据同步、搜索引擎构建等。

有哪些类似于 canal 的开源组件

在开源领域，有一些类似于Canal的数据库增量订阅和消费组件，它们可以用于捕获数据库的变更并将变更数据传递给订阅者。以下是一些常见的开源组件：

  1. Debezium:
    • 支持数据库: MySQL、PostgreSQL、MongoDB、SQL Server等。
    • 特点: 基于CDC（Change Data Capture）实现，能够捕获数据库的变更并将其作为事件流提供给订阅者。
  2. Maxwell’s Daemon:
    • 支持数据库: MySQL。
    • 特点: 轻量级的数据库增量订阅组件，能够捕获MySQL的binlog变更并将其传递给订阅者。
  3. LDBC (LinkedIn Database Change Capture):
    • 支持数据库: MySQL。
    • 特点: 由LinkedIn开发，能够捕获MySQL数据库的变更并支持多租户。
  4. Tungsten Replicator:
    • 支持数据库: MySQL。
    • 特点: 提供了高性能的MySQL数据库复制和变更数据捕获功能，支持多种拓扑结构。
  5. Mushroom:
    • 支持数据库: MySQL。
    • 特点: 基于Java开发的数据库同步工具，支持MySQL binlog的实时捕获和数据同步。

这些组件各自有不同的特点和适用场景，选择其中一个取决于你的具体需求、数据库类型以及系统架构。

在选择之前，建议查阅各个组件的文档和社区反馈，以了解它们的特性、性能和使用经验。

参考资料

数据库分库分表后如何部署上线

分库分表技术演进&最佳实践

为什么分库分表后不建议跨分片查询

https://github.com/alibaba/canal