使用canal解决Mysql和Redis数据同步问题

内容纲要

工作原理分析

我们在面试的时候常常听面试官问这么一个问题:你们的Mysql和Redis怎么做数据同步的,根据不同的业务场景又很多方案,你可能会说先写库再删缓存,或者延迟双删或其他方案。今天我要给大家分享的就是比较成熟的方案-使用Canal实现Mysql和Redis数据的同步。

我不知道你是否了解Mysql主从,根据2/8原则,80%的性能问题都在读上面,当我们数据库的读并发较大的时候,我们可以使用Mysql主从来分担读的压力。它的原理是所有的写操作在主库上,读操作在从库上,当然主库也可以承担读请求,而从库的数据则通过主库复制而来,Mysql自带主从复制的功能。如下图

file

主从复制步骤:

  1. 将Master的binary-log日志文件打开,mysql会把所有的DDL,DML,TCL写入BinaryLog日志文件中
  2. Master会生成一个 log dump 线程,用来给从库的 i/o线程传binlog
  3. 从库的i/o线程去请求主库的binlog,并将得到的binlog日志写到中继日志(relaylog)中
  4. 从库的sql线程,会读取relaylog文件中的日志,并解析成具体操作,通过主从的操作一致,而达到最终数据一致

而Canal的原理就是伪装成Slave从Binlog中复制SQL语句或者数据。

Mysql和Redis数据同步方案

根据上面所说,我们就可以通过Canal去自动同步数据库的binlog数据日志文件,然后再把数据同步到Redis,从而达到Mysql和Redis自动同步的功能。很遗憾的是Canal没办法直接把数据库同步到Redis,它支持的是组件有 : mysql、Kafka、ElasticSearch、Hbase、RocketMQ等

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当然 canal 特别设计了 client-server 模式,交互协议使用 protobuf 3.0 , client 端可采用不同语言实现不同的消费逻辑

canal 作为 MySQL binlog 增量获取和解析工具,可将变更记录投递到 MQ 系统中,比如 Kafka/RocketMQ,可以借助于 MQ 的多语言能力,因此我们可以使用下面这种方案来同步数据

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这里对流程做一个解释

  1. 首选我们需要开启Mysql的bin-log日志文件
  2. 接着安装好Canal去同步bin-log日志,同时配置RocketMQ地址,Canal会把消息推送给MQ
  3. 需要编写Java客户端去监听MQ中的消息,然后往Redis中进行同步

开启Mysql bin-log日志

找到Mysql安装目录中的my.ini 配置文件,我以mysql 5.5为例,在 mysqld 下做如下配置

[mysqld]
#开启bInlog
log-bin=mysql-bin
#给mysql服务指定一个唯一的ID
server-id=1
#以数据的方式写binlog日志 :statement 是记录SQL,row是记录数据
binlog-format=ROW
#同步的数据库名
binlog-do-db=canaldb
#忽略的表
binlog-ignore-db=mysql
# 启动mysql时不启动grant-tables授权表
skip-grant-tables

修改好之后,重启Mysql服务。注意:我这里指定了需要同步的数据库为canaldb,所以需要创建一个数据库,同时创建了一个employee表作为演示

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然后创建一个用户提供给canal来链接Mysql做数据同步

flush privileges;
#创建用户cannal
CREATE USER canal IDENTIFIED BY 'canal';
#把所有权限赋予canal,密码也是canal
GRANT ALL PRIVILEGES ON canaldb.user TO 'canal'@'%' identified by "canal";
//GRANT SELECT, REPLICATION SLAVE, REPLICATION CLIENT ON *.* TO 'canal'@'%' identified by "canal";
#刷新权限
flush privileges;

到这,Mysql部分就搞定了

安装Canal

去官网下载 Canal : https://github.com/alibaba/canal/releases ,我使用的是canal.deployer-1.1.5.tar.gz版本

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下载好之后解压,目录结构如下

file

接下来修改instance 配置文件 : conf/example/instance.properties

#  按需修改成自己的数据库信息
#################################################
...
#我的端口是3307
canal.instance.master.address=192.168.1.20:3307
# username/password,数据库的用户名和密码
...
#刚才开通的mysql的账户密码
canal.instance.dbUsername = canal
canal.instance.dbPassword = canal
...
#################################################

# mq config 数据同步到MQ中的topic名字
canal.mq.topic=example
# 针对库名或者表名发送动态topic
#canal.mq.dynamicTopic=mytest,.*,mytest.user,mytest\\..*,.*\\..*
canal.mq.partition=0
# hash partition config
#canal.mq.partitionsNum=3
#库名.表名: 唯一主键,多个表之间用逗号分隔
#canal.mq.partitionHash=mytest.person:id,mytest.role:id

这里注意如下几个东西,其他的不用管

  • master.address :Mysql的地址,我的端口是3307,默认是3306
  • dbUsername :上面开通的Mysql用户
  • dbPassword : 密码
  • canal.mq.topic=example : 数据同步到MQ中的topic名字

接着修改canal 配置文件 conf/canal.properties

# ...
# 可选项: tcp(默认), kafka, RocketMQ
# 这里使用RocketMQ
canal.serverMode = rocketMQ
# ...
##################################################
#########           RocketMQ         #############
##################################################
rocketmq.producer.group = test
rocketmq.enable.message.trace = false
rocketmq.customized.trace.topic =
rocketmq.namespace =
# RocketMQ的地址
rocketmq.namesrv.addr = 127.0.0.1:9876
rocketmq.retry.times.when.send.failed = 0
rocketmq.vip.channel.enabled = false
rocketmq.tag = 

这里需要注意2个东西

  • canal.serverMode = rocketMQ : 我这里以RocketMQ为例
  • rocketmq.namesrv.addr = 127.0.0.1:9876 : 指向RocketMQ的地址

配置好之后,找到 canal 安装目录下 bin目录下的 startup.bat 双击启动,linux上启动:startup.sh

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对于RocketMQ没使用过的童鞋可以看我《RocketMQ极简入门专题》,启动Canal和RocketMQ之后,尝试往employee表中增加数据,观察MQ控制台是否有数据同步,访问http://localhost:8080/#/message 如下

file

点击 MESSAGE DETAIL 如下

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数据是JSON格式存储到MQ中的 , 这里可以看到数据同步于哪个数据库,哪个表,以及数据内容以及old老数据。注意这里的内容格式,后面我们需要封装对象

Java程序把数据同步到Redis

接下来需要编写一个Java程序来消费MQ中的消息同步到Redis ,创建项目,导入依赖

<parent>
    <groupId> org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId>
    <version>2.2.5.RELEASE</version>
</parent>

<dependencies>

<dependency>
   <groupId>org.springframework.boot</groupId>
     <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
 </dependency>
<dependency>
    <groupId>org.apache.rocketmq</groupId>
     <artifactId>rocketmq-spring-boot-starter</artifactId>
     <version>2.0.4</version>
</dependency>
<!--整合Redis , 底层可以用jedis-->
<dependency>
  <groupId>org.springframework.boot</groupId>
  <artifactId>spring-boot-starter-data-redis</artifactId>
  <exclusions>
      <exclusion>
          <groupId>io.lettuce</groupId>
          <artifactId>lettuce-core</artifactId>
      </exclusion>
  </exclusions>
</dependency>

<dependency>
  <groupId>redis.clients</groupId>
  <artifactId>jedis</artifactId>
</dependency>

</dependencies>

编写yml配置MQ和Redis

#..其他省略..
spring:
  redis:
    database: 0
    host: 127.0.0.1
    port: 6379
    password: 123456
    jedis:
      pool:
        max-wait: 2000ms
        min-idle: 2
        max-idle: 8
rocketmq:
  name-server: 127.0.0.1:9876
  # 是否开启自动配置
  producer:
    enable-msg-trace: true
    group: "service-producer"
    # 消息最大长度 默认 1024 * 4 (4M)
    max-message-size: 4096
    # 发送消息超时时间,默认 3000
    send-message-timeout: 3000
    # 发送消息失败重试次数,默认2
    retry-times-when-send-failed: 2
    retry-times-when-send-async-failed: 2

编写实体类来封装MQ中的消息 , 注意: 下面的 CanalSynDto对象是根据MQ中的消息内容进行封装的,你可以把数据复制到在线JSON转换工具中进行分析。

@Data
@NoArgsConstructor
@AllArgsConstructor
public class Employee {
    private Long id;
    private String username;
}

@AllArgsConstructor
@NoArgsConstructor
@Data
public class CanalSynDto {
    private List<Employee> data;
    private String database;
    private String table;
    private String type;
    //省略了一些不重要的内容
}

编写MQ消费者代码,把MQ消息封装成 CanalSynDto 对象,然后取到data数据,再根据SQL的类型(insert,delete,update)对Redis进行数据同步

@Slf4j
@Component
//对应了canal的instance.properties 中的canal.mq.topic=example
@RocketMQMessageListener(topic = "example", //TOPIC主题,
        selectorExpression="*" //tag标签
        ,consumerGroup = "canal-syn-consumer"
        ,messageModel = MessageModel.CLUSTERING
)
public class CanalSynListenner  implements RocketMQListener<MessageExt> {

    //注入Redis API
    @Autowired
    private RedisTemplate<Object,Object> redisTemplate;

    @Override
    public void onMessage(MessageExt message) {
        try {
            //拿到MQ中的消息内容
            String json = new String(message.getBody(), "utf-8");
            //把数据转为实体类
            CanalSynDto canalSynDto = JSON.parseObject(json, CanalSynDto.class);
            log.info("canal同步 {}", canalSynDto);
            //如果是INSERT或者UPDATE,直接往Redis添加
            if(canalSynDto.getType().equals("INSERT") || canalSynDto.getType().equals("UPDATE")){
                //insert就添加,update就覆盖
                canalSynDto.getData().forEach(employee -> {
                    //以  ID为key,把对象存储到Redis中
                    redisTemplate.opsForValue().set("ID:"+employee.getId(),employee);
                });
             //删除命令
            }else if (canalSynDto.getType().equals("DELETE")){
                canalSynDto.getData().forEach(employee -> {
                    //以  ID为key,把对象从Redis中删除
                    redisTemplate.delete("ID:"+employee.getId());
                });
            }

        } catch (UnsupportedEncodingException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

到这里代码就写完了,启动SpringBoot程序,对employee表中数据进行修改或者删除,观察Redis中的数据变化 :Redis始终会随着Mysql变化而变化

file

我们的效果达到了,弱弱的问一句:Mysql实现ElasticSearch的数据同步你有方案吗?可以在评论区说出你的见解

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