监听MySQL的binlog日志工具分析：Canal
Canal是阿里巴巴旗下的一款开源项目，利用Java开发。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，目前主要支持MySQL。
GitHub地址：https://github.com/alibaba/canal
在介绍Canal内部原理之前，首先来了解一下MySQL Master/Slave同步原理：
- MySQL master启动binlog机制，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（I/O thread）将master的binary log events拷贝到它的中继日志（relay log）
- MySQL slave（SQL thread）重放relay log中事件，将数据变更反映它自己的数据中
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（也就是canal）
- Canal解析binary log对象（原始为byte流）
简而言之，Canal是通过模拟成为MySQL的slave，监听MySQL的binlog日志来获取数据。当把MySQL的binlog设置为row模式以后，可以获取到执行的每一个Insert/Update/Delete的脚本，以及修改前和修改后的数据，基于这个特性，Canal就能高效的获取到MySQL数据的变更。
Canal架构：
说明：
server代表一个Canal运行实例，对应于一个jvm
instance对应于一个数据队列（1个server对应1..n个instance)
EventParser：数据源接入，模拟slave协议和master进行交互，协议解析
EventSink：Parser和Store连接器，主要进行数据过滤，加工，分发的工作
EventStore：负责存储
MemoryMetaManager：增量订阅和消费信息管理器
Event Parser设计：
整个parser过程大致可分为以下几步：
- Connection获取上一次解析成功的log position（如果是第一次启动，则获取初始指定的位置或者是当前数据库的binlog log position）
- Connection建立连接，向MySQL master发送BINLOG_DUMP请求
- MySQL开始推送binary Log接收到的binary Log
- 通过BinlogParser进行协议解析，补充一些特定信息。如补充字段名字、字段类型、主键信息、unsigned类型处理等
- 将解析后的数据传入到EventSink组件进行数据存储（这是一个阻塞操作，直到存储成功）
- 定时记录binary Log位置，以便重启后继续进行增量订阅
如果需要同步的master宕机，可以从它的其他slave节点继续同步binlog日志，避免单点故障。
Event Sink设计：
EventSink主要作用如下：
数据过滤：支持通配符的过滤模式，表名，字段内容等
数据路由/分发：解决1:n（1个parser对应多个store的模式）
数据归并：解决n:1（多个parser对应1个store）
数据加工：在进入store之前进行额外的处理，比如join
数据1:n业务
为了合理的利用数据库资源， 一般常见的业务都是按照schema进行隔离，然后在MySQL上层或者dao这一层面上，进行一个数据源路由，屏蔽数据库物理位置对开发的影响，阿里系主要是通过cobar/tddl来解决数据源路由问题。所以，一般一个数据库实例上，会部署多个schema，每个schema会有由1个或者多个业务方关注。
数据n:1业务
同样，当一个业务的数据规模达到一定的量级后，必然会涉及到水平拆分和垂直拆分的问题，针对这些拆分的数据需要处理时，就需要链接多个store进行处理，消费的位点就会变成多份，而且数据消费的进度无法得到尽可能有序的保证。所以，在一定业务场景下，需要将拆分后的增量数据进行归并处理，比如按照时间戳/全局id进行排序归并。
Event Store设计：
支持多种存储模式，比如Memory内存模式。采用内存环装的设计来保存消息，借鉴了Disruptor的RingBuffer的实现思路。
RingBuffer设计：
定义了3个cursor：
put：Sink模块进行数据存储的最后一次写入位置（同步写入数据的cursor）
get：数据订阅获取的最后一次提取位置（同步获取的数据的cursor）
ack：数据消费成功的最后一次消费位置
借鉴Disruptor的RingBuffer的实现，将RingBuffer拉直来看：
实现说明：
- put/get/ack cursor用于递增，采用long型存储。三者之间的关系为put>=get>=ack
- buffer的get操作，通过取余或者&操作。(&操作：cusor & (size - 1) , size需要为2的指数，效率比较高)
Instance设计：
instance代表了一个实际运行的数据队列，包括了EventPaser、EventSink、EventStore等组件。抽象了CanalInstanceGenerator，主要是考虑配置的管理方式：
manager方式：和你自己的内部web console/manager系统进行对接。(目前主要是公司内部使用)
spring方式：基于spring xml + properties进行定义，构建spring配置。
Server设计：
server代表了一个Canal运行实例，为了方便组件化使用，特意抽象了Embeded(嵌入式)/Netty(网络访问)的两种实现。
增量订阅/消费设计：
具体的协议格式，可参见：CanalProtocol.proto。数据对象格式：EntryProtocol.proto
Entry Header logfileName [binlog文件名] logfileOffset [binlog position] executeTime [binlog里记录变更发生的时间戳] schemaName [数据库实例] tableName [表名] eventType [insert/update/delete类型] entryType [事务头BEGIN/事务尾END/数据ROWDATA] storeValue [byte数据,可展开，对应的类型为RowChange] RowChange isDdl [是否是ddl变更操作，比如create table/drop table] sql [具体的ddl sql] rowDatas [具体insert/update/delete的变更数据，可为多条，1个binlog event事件可对应多条变更，比如批处理] beforeColumns [Column类型的数组] afterColumns [Column类型的数组] Column index [column序号] sqlType [jdbc type] name [column name] isKey [是否为主键] updated [是否发生过变更] isNull [值是否为null] value [具体的内容，注意为文本]
针对上述的补充说明：
1.可以提供数据库变更前和变更后的字段内容，针对binlog中没有的name、isKey等信息进行补全
2.可以提供ddl的变更语句
Canal HA机制：
Canal的HA实现机制是依赖zookeeper实现的，主要分为Canal server和Canal client的HA。
Canal server:为了减少对MySQL dump的请求，不同server上的instance要求同一时间只能有一个处于running状态，其他的处于standby状态。
Canal client:为了保证有序性，一份instance同一时间只能由一个Canal client进行get/ack/rollback操作，否则客户端接收无法保证有序。
Canal Server HA架构图：
大致步骤：
- Canal server要启动某个Canal instance时都先向Zookeeper进行一次尝试启动判断 (实现：创建EPHEMERAL节点，谁创建成功就允许谁启动)
- 创建Zookeeper节点成功后，对应的Canal server就启动对应的Canal instance，没有创建成功的Canal instance就会处于standby状态
- 一旦Zookeeper发现Canal server A创建的节点消失后，立即通知其他的Canal server再次进行步骤1的操作，重新选出一个Canal server启动instance
- Canal client每次进行connect时，会首先向Zookeeper询问当前是谁启动了Canal instance，然后和其建立链接，一旦链接不可用，会重新尝试connect
Canal Client的方式和Canal server方式类似，也是利用Zookeeper的抢占EPHEMERAL节点的方式进行控制。
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