Flink CDC 原理及生产实践

MySQL CDC连接器允许从MySQL数据库读取快照数据和增量数据。
本文档根据ververica官网翻译了如何设置MySQL CDC连接器以对MySQL数据库运行SQL查询。

一、依赖关系

为了设置MySQL CDC连接器，下表提供了使用构建自动化工具（例如Maven或SBT）和带有SQL JAR捆绑包的SQL Client的两个项目的依赖项信息。

1、Maven依赖

<dependency>
  <groupId>com.alibaba.ververica</groupId>
  <artifactId>flink-connector-mysql-cdc</artifactId>
  <version>1.1.0</version>
</dependency>

2、SQL客户端JAR

下载flink-sql-connector-mysql-cdc-1.1.0.jar并将其放在下<FLINK_HOME>/lib/。

二、设置MySQL服务器

您必须定义一个对Debezium MySQL连接器监视的所有数据库具有适当权限的MySQL用户。

1、创建MySQL用户：

mysql> CREATE USER 'user'@'localhost' IDENTIFIED BY 'password';

2、向用户授予所需的权限：

mysql> GRANT SELECT, RELOAD, SHOW DATABASES, REPLICATION SLAVE, REPLICATION CLIENT ON *.* TO 'user' IDENTIFIED BY 'password';

3、最终确定用户的权限：

mysql> FLUSH PRIVILEGES;

查看有关权限说明的更多信息：https://debezium.io/documentation/reference/1.2/connectors/mysql.html#_permissions_explained。

三、注意

1、MySQL CDC源代码如何工作

启动MySQL CDC源时，它将获取一个全局读取锁（FLUSH TABLES WITH READ LOCK），该锁将阻止其他数据库的写入。然后，它读取当前binlog位置以及数据库和表的schema。之后，将释放全局读取锁。然后，它扫描数据库表并从先前记录的位置读取binlog。Flink将定期执行checkpoints以记录binlog位置。如果发生故障，作业将重新启动并从checkpoint完成的binlog位置恢复。因此，它保证了仅一次的语义。

2、向MySQL用户授予RELOAD权限

如果未授予MySQL用户RELOAD权限，则MySQL CDC源将改为使用表级锁，并使用此方法执行快照。这会阻止写入更长的时间。

3、全局读取锁（FLUSH TABLES WITH READ LOCK）

全局读取锁在读取binlog位置和schema期间保持。这可能需要几秒钟，具体取决于表的数量。全局读取锁定会阻止写入，因此它仍然可能影响在线业务。
如果要跳过读取锁，并且可以容忍至少一次语义，则可以添加'debezium.snapshot.locking.mode' = 'none'选项以跳过锁。

4、为每个作业设置一个differnet SERVER ID

每个用于读取binlog的MySQL数据库客户端都应具有唯一的ID，称为server id。MySQL服务器将使用此ID维护网络连接和binlog位置。如果不同的作业共享相同的server id，则可能导致从错误的binlog位置进行读取。
提示：默认情况下，启动TaskManager时，server id是随机的。如果TaskManager失败，则再次启动时，它可能具有不同的server id。但这不应该经常发生（作业异常不会重新启动TaskManager），也不会对MySQL服务器造成太大影响。

因此，建议为每个作业设置不同的server id ，例如：

通过SQL Hints： SELECT * FROM source_table /+ OPTIONS('server-id'='123456') / ;
通过Stream ApI的创建source时设置： ** MySQLSource.builder().xxxxxx.serverId(123456);**

重点：Mysq的binlog 可以说是针对库级别，所以相同的server id去拉一个库里的不同表或者相同表可能会造成数据丢失。所以建议设置server id。（我也有在社区邮件中提问Jark大佬：传送地址）

5、扫描数据库表期间无法执行检查点

在扫描表期间，由于没有可恢复的位置，因此我们无法执行checkpoints。为了不执行检查点，MySQL CDC源将保持检查点等待超时。超时检查点将被识别为失败的检查点，默认情况下，这将触发Flink作业的故障转移。因此，如果数据库表很大，则建议添加以下Flink配置，以避免由于超时检查点而导致故障转移：

execution.checkpointing.interval: 10min
execution.checkpointing.tolerable-failed-checkpoints: 100
restart-strategy: fixed-delay
restart-strategy.fixed-delay.attempts: 2147483647

6、设置MySQL会话超时

为大型数据库创建初始一致的快照时，在读取表时，您建立的连接可能会超时。您可以通过在MySQL配置文件中配置Interactive_timeout和wait_timeout来防止此行为。

interactive_timeout：服务器在关闭交互式连接之前等待活动的秒数。参见MySQL文档。
wait_timeout：服务器在关闭非交互式连接之前等待其活动的秒数。参见MySQL文档。

四、如何创建MySQL CDC表

1、Sql的方式：

（1）定义表如下：

-- register a MySQL table 'orders' in Flink SQL
CREATE TABLE orders (
  order_id INT,
  order_date TIMESTAMP(0),
  customer_name STRING,
  price DECIMAL(10, 5),
  product_id INT,
  order_status BOOLEAN
) WITH (
  'connector' = 'mysql-cdc',
  'hostname' = 'localhost',
  'port' = '3306',
  'username' = 'root',
  'password' = '123456',
  'database-name' = 'mydb',
  'table-name' = 'orders'
);

-- read snapshot and binlogs from orders table
SELECT * FROM orders;

（2）连接器选项

      待补充。。。

2、Stream API

MySQL CDC连接器也可以是DataStream源。您可以创建SourceFunction，如下所示：

import org.apache.flink.streaming.api.environment.StreamExecutionEnvironment;
import org.apache.flink.streaming.api.functions.source.SourceFunction;
import com.alibaba.ververica.cdc.debezium.StringDebeziumDeserializationSchema;
import com.alibaba.ververica.cdc.connectors.mysql.MySQLSource;

public class MySqlBinlogSourceExample {
  public static void main(String[] args) throws Exception {
    SourceFunction<String> sourceFunction = MySQLSource.<String>builder()
      .hostname("localhost")
      .port(3306)
      .databaseList("inventory") // monitor all tables under inventory database
      .username("flinkuser")
      .password("flinkpw")
      .deserializer(new StringDebeziumDeserializationSchema()) // converts SourceRecord to String
      .build();

    StreamExecutionEnvironment env = StreamExecutionEnvironment.getExecutionEnvironment();

    env
      .addSource(sourceFunction)
      .print().setParallelism(1); // use parallelism 1 for sink to keep message ordering

    env.execute();
  }
}

五、特征

1、Exactly-Once Processing 一次处理

MySQL CDC连接器是Flink Source连接器，它将首先读取数据库快照，然后即使发生故障，也将以完全一次的处理继续读取二进制日志。请阅读连接器如何执行数据库快照。

2、Single Thread Reading 单线程阅读

MySQL CDC源无法并行读取，因为只有一个任务可以接收Binlog事件。

六、数据类型映射。

待补充。。。

七、常问问题

1、如何跳过快照并仅从binlog中读取？

可以通过选项进行控制debezium.snapshot.mode，您可以将其设置为：

never：指定连接永远不要使用快照，并且在第一次使用逻辑服务器名称启动时，连接器应该从binlog的开头读取；请谨慎使用，因为只有在binlog保证包含数据库的整个历史记录时才有效。
schema_only：如果自连接器启动以来不需要数据的连续快照，而只需要它们进行更改，则可以使用该schema_only选项，其中连接器仅对模式（而不是数据）进行快照。

2、如何读取包含多个表（例如user_00，user_01，...，user_99）的共享数据库？

该table-name选项支持正则表达式以监视多个与正则表达式匹配的表。因此，您可以设置table-name为user_.*监视所有user_前缀表。database-name选项相同。请注意，共享表应该在相同的架构中。

3、ConnectException：收到用于处理的DML'...'，binlog可能包含使用语句或基于混合的复制格式生成的事件

如果有上述异常，请检查是否binlog_format为ROW，您可以通过show variables like '%binlog_format%'在MySQL客户端中运行来进行检查。请注意，即使binlog_format您的数据库配置为ROW，也可以通过其他会话更改此配置，例如SET SESSION binlog_format='MIXED'; SET SESSION tx_isolation='REPEATABLE-READ'; COMMIT;。还请确保没有其他会话正在更改此配置

八、实践中遇到的问题