随着现代互联网和物联网的普及,越来越多的企业和组织开始采用分布式、微服务等技术来构建自己的应用系统。这些应用系统通常都涉及到大量的数据交换和数据处理,因此,数据库变更捕捉技术(CDC)已经成为了当今企业中非常关注的一个技术。
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CDC技术是一种监控并记录数据库变化的技术,能够在不中断现有应用服务的情况下将变化应用到其他相关的系统中。它能够跨越多个数据源,包括主流的关系数据库(如MySQL、PostgreSQL、Oracle、SQL Server等),同时也支持NoSQL数据库(如MongoDB、Couchbase等)以及各种消息队列和文件系统。
数据库cdc技术的基本原理是对数据库进行监控并抓住其中的变化,将变化转化为可操作的消息。一般来说,数据库CDC技术可以分为以下几个步骤:
1. 捕捉
在CDC技术中,需要通过一些机制来抓取数据库中的数据变更。这些机制包括在数据库中启用引擎级别的日志、在应用中使用钩子或代理、或者从数据库中读取事务日志等。
2. 转发
捕捉到数据变更后,数据库CDC技术需要将其转发至其他系统或服务,以便这些系统或服务能够利用这些数据进行后续的业务处理。
3. 转换
在将数据发送到其他系统或服务之前,通常需要对其进行一些格式转换或者数据处理。比如说,对数据进行加密、解密、脱敏、格式化等操作。
4. 交付
在数据变更经过转换处理之后,数据库CDC技术需要将其交付至目标系统或服务中。这些系统或服务可以是其他数据库、应用程序、消息队列等等。
使用数据库CDC技术可以带来很多好处。它能够快速地将数据从一个系统传递到另一个系统。同时,由于CDC技术是实时监控和捕捉变化的,所以它可以使得多个系统中的数据保持一致性。
CDC技术可以帮助企业更加敏捷地进行业务流程调整。由于企业环境经常变化,这就需要实时地从其他系统中拉取数据来支持业务决策。CDC技术可以帮助企业快速地响应变化,并具有快速的数据重建能力。
此外,数据库CDC技术还支持数据分发和数据共享。由于数据变更被捕获并转换成可操作的消息,因此可以通过传递这些消息来实现数据集成和数据共享。这意味着,企业可以在不同的应用程序、数据库和系统之间轻松地共享数据,从而实现更高效的数据共享和数据访问。
数据库CDC技术已经成为当今企业中非常重要的一个技术,它能够帮助企业快速地进行数据交换和数据处理,并且保证多个系统中的数据保持一致性。如何更好地应用CDC技术,则需要根据具体业务场景来进行具体分析和定制。
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首先明确说明它不是数据库,它没有schema,也没有表,更没有索引。它仅仅是生产消息流、消费消息流而已。从这个角度来说Kafka的确不像数据库,至少不像我们熟知的关系型数据库。
那么到底什么是数据库呢?或者说什么特性使得一个系统可以被称为数据库?经典的教科书是这么说的:数据库是提供 ACID 特性的,即atomicity、consistency、isolation和durability。好了,现在问题演变成了Apache Kafka支持ACID吗?如果它支持,Kafka又是怎么支持的呢?要回答这些问题,我们依次讨论下ACID。
1、持久性(durability)
我们先从最容易的持久性开始说起,因为持久性最容易理解。在80年代持久性指的是把数据写入到磁带中,这是一种很古老的存储设备,现在应该已经绝迹了。目前实现持久性更常见的做法是将数据写入到物理磁盘上,而这也只能实现单机的持久性。当演进到分布式系统时代后,持久性指的是将数据通过备份机制拷贝到多台机器的磁盘上。很多数据库厂商都有自己的分布式系统解决方案,如GreenPlum和Oracle RAC。它们都提供了这种多机备份的持久性。和它们类似,Apache Kafka天然也是支持这种持久性的,它提供的副本机制在实现原理上几乎和数据库厂商的方案是一样的。
2、原子性(atomicity)
数据库中的原子性和多线程领域内的原子性不是一回事。我们知道在Java中有AtomicInteger这样的类能够提供线程安全的整数操作服务,这里的atomicity关心的是在多个线程并发的情况下如何保证正确性的问题。而在数据库领毕神域,原子性关心的是如何应对错误或异常情况,特别是对于事务的处理。如果服务发生故障,之前提交的事务要保证已经持久化,而当前运行的事务要终止(abort),它执行的所有操作都要回滚,最终的状态就好像该事务从未运行过那样。举个实际的例手配亏子,
第三个方法是采用基于日志结构的消息队列来实现,比如使用Kafka来做,如下图所示:
在这个架构中app仅仅是向Kafka写入消息,而下面的数据库、cache和index作为独立的consumer消费这个日志——Kafka分区的顺序性保证了app端更新操作的顺序性。如果某个consumer消费速度慢于其他consumer也没关系,毕竟消息依然在Kafka中保存着。总而言之,有了Kafka所有的异质系统都能以相同的顺序应用app端的更新操作,从而实现了数据的最终一致性。这种方法有个专属的名字,叫capture data change,也称CDC。
3、隔离性(isolation)
在传统的关系型数据库中最强的隔离级别通常是指serializability,国内一般翻译成可串行化或串行化。表达的思想就是连接数据库的每个客户端在执行各自的事务时数据库会给它们一个假象:仿佛每个客户端的事务都顺序执行的,即执行完一个事务之后再开始执行下一个事务。其实数据库端同时会处理多个事务,但serializability保证了它们就像单独执行一样。举个例子,在一个论坛卖掘系统中,每个新用户都需要注册一个唯一的用户名。一个简单的app实现逻辑大概是这样的:
4、一致性(consistency)
最后说说一致性。按照Kelppmann大神的原话,这是一个很奇怪的属性:在所有ACID特性中,其他三项特性的确属于数据库层面需要实现或保证的,但只有一致性是由用户来保证的。严格来说,它不属于数据库的特性,而应该属于使用数据库的一种方式。坦率说之一次听到这句话时我本人还是有点震惊的,因为从没有往这个方面考虑过,但仔细想想还真是这么回事。比如刚才的注册用户名的例子中我们要求每个用户名是唯一的。这种一致性约束是由我们用户做出的,而不是数据库本身。数据库本身并不关心或并不知道用户名是否应该是唯一的。针对Kafka而言,这种一致性又意味着什么呢?Kelppmann没有具体展开,但我个人认为他应该指的是linearizability、消息顺序之间的一致性以及分布式事务。幸运的是,Kafka的备份机制实现了linearizability和total order broadcast,而且在Kafka 0.11开始也支持分布式事务了。
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本文题目:什么是数据库CDC?详解数据库变更捕捉技术(数据库cdc)
本文链接:http://www.mswzjz.cn/qtweb/news10/282660.html
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