一种异构数据库同步的简单方法
2016-05-05 23:19 zmkeil 阅读(5515) 评论(1) 编辑 收藏 举报标题有点高大上，是为了解决实际应用中的一个问题。做了一个Android应用，用于记录日常消费账单，开始是单机版的，我老婆说太low了，起码要能看到彼此的消费情况吧。为此，我还专门写了一套基于protobuf的RPC组件，用于网络通信，http://www.cnblogs.com/zmkeil/p/5176758.html。
应用本身比较简单，几张简单粗暴的UI，涵盖了增、删、改各种功能，外加一个后台service组件，用于上传账单，并同步他人账单。也算是麻雀虽小五脏俱全吧，看几张效果图。代码见https://github.com/zmkeil/MyBill，可以直接安装使用，不想账单被我偷窥的话，在配置中将服务器地址乱填即可。
要做的事情
言归正传，按照DBA的工作方式，数据库同步的最简单方法就是把一个库上的所有操作，完完全全地在另一个库上执行一遍，mysql的主从库，就是利用binlog来复制所有的insert、update、delete等操作，来实现同步的，这其实也是一种增量同步的思想。借鉴这一思想，在这个应用中我们主要做两个事情：
- 把自己的账单操作上传到服务端；
- 把别人的账单操作从服务端同步下来。
这里为了把复杂度降到最低，我们只定义了两种账单操作：insert、update。在表中增加一个is_deleted字段，update该字段来实现删除功能。
把握一个最基本的原则，服务端只负责记录账单操作，不保存任何客户端的状态（如已经同步了哪些操作等），换而言之，服务端只提供最基本的需求：1）有新操作来，我把操作写到数据库中，并且把该操作记录下来，供别人同步；2）要同步别人的操作，那你需要提供从哪一条开始同步，最多同步多少条等操作。
接口预览
首先看一下protobuf-rpc的service，非常简单，只有一个接口。
package microbill;
option cc_generic_services = true;
message Record {
enum Type {
NEW = 0;
UPDATE = 1;
}
required Type type = 1;
required string id = 2;
required fixed32 year = 3;
required fixed32 month = 4;
optional fixed32 day = 5;
optional fixed32 pay_earn = 6;
optional string gay = 7;
optional string comments = 9;
optional fixed32 cost = 10;
}
message BillRequest {
required string gay = 1;
// push self's records
repeated Record records = 2;
// pull other's records
optional fixed32 begin_index = 3;
optional fixed32 max_line = 4 [default = 10];
}
message BillResponse {
required bool status = 1;
optional string error_msg = 2;
repeated Record records = 4;
}
service BillService {
rpc update(BillRequest) returns (BillResponse);
}
Request有三方面信息：
- 当前用户是谁
- 本次要上传的账单操作（可以为空，已经全部上传完了）
- 需要同步的别人的账单操作的起始index（是以 1,2,3… 这样编号的，具体实现见后面），以及最多同步几个操作（防止数据包过大）。
Response有两方面信息：
- 本次上传是否成功
- 如果别人有新操作的话，records中记录了别人的新操作。
具体实现
下面来看具体的实现。android中当然是使用了sqlite来记录账单，服务端则采用mysql。应用本身不需要实时性，但要可靠，不能出现数据重复、缺失等。客户端上程序运行的周期很短，用户可能打开记录一下就关闭了，而且网络也不一定开启。服务端的运行环境就相对稳定很多，程序可以一直运行（只要不crash），网络也较稳定。重点要解决的问题：
- 客户端如何知道哪些操作已经成功上传了，还有那些操作等待上传？
- 服务端接收到多个用户上传上来的操作，怎么保存、管理，才能方便地供别人来同步？
- 客户端怎么记录已经同步了别人的哪些操作？
第一个问题，主要针对第一个事情。这个比较简单，纯粹是客户端上的事，不需要服务端配合。可以参考mysql的binlog思想，专门以一个records.txt文件来记录所有的操作，格式如下：
index operate id
1、index从1开始，依次递增，唯一标示该次操作。这样就可以用另一个文件updated_index.txt来记录已经上传到了哪一条（是顺序上传的），这个文件非常简单，只要记录一个index即可。那么下次上传时，首先根据updated_index.txt找到需要上传的起始index，然后到records.txt中去找（直接seek到第index行即可），每次默认上传2条操作。仅当response.status = true时，才更新updated_index.txt文件（即原index += 2）。这里有两个问题：
- 日积月累，records.txt会不会很大，每次上传都从头开始seek会很耗性能。这里我按照月份分隔了，每个月单独记一份文件。服务端就不会有这问题，因为数据是常住内存的。
- 有时候由于网络问题，一次上传已经到了服务端，服务端做了更新，但是response却没能正确回到客户端，那么客户端就不会更新updated_index.txt，下次会重复上传这些操作记录。没关系，服务端入库时做了去重（很简单，只要使用primary key的特性即可）；但是仍然记录到操作列表中了，别的客户端会下载到重复的操作，也没关系，客户端下载时也做了去重。哈哈！这里有点坑，是我老婆发现的。
2、operate记录操作类型，如前所述，只有insert,update两种操作
3、id记录了本次操作的的对象（库中的id字段值），如果按照binlog的话，应该记录操作的数据（如cost，comment，day等），但那样会比较复杂。所以只记录了id值，然后再到库中去反查具体的数据。这边有个可优化点：对于update操作，可能只更新了一个字段，但这里会把所有字段全部填写到request中。
- 补充说明下，这里的id是string类型的，格式“user_year_month_INT”，以用户名、年、月和一个递增的整数组成，这样保证每个用户的id不会相同。
第二、三个问题，主要针对第二个事情，实际上是客户端和服务端配合，来达到多个客户端间同步的目的。首先说明一下：服务端所有的账单都记录在一张表中，也是以id作为key值，如前所述，这个id值是不对重复的。
1、服务端按照用户维度，对上传上来的操作记录进行管理。为每一个用户准备一个队列，队列中的元素和客户端上records.txt文件中的每条记录类似。不同的是，这里记录的是别人的操作：每当有用户上传新操作记录来时，服务端首先将该操作写库，然后在所有其他用户的队列中增加上这条操作。
2、另外每个用户准备一个文件（append模式打开），每条操作记录写到队列之前，先写到文件中。那么服务端重启时，就可以从文件中恢复队列了。
3、客户请求到来时，首先取出其中的begin_index,max_line字段，然后到他自己的队列中找，如果begin_index已经超过了队列的长度，说明没有新的更新；否则找出max_line条操作记录，根据其中的id到库中反查具体数据，填充response.records（同客户端）。
- 这里有个问题，如果同时有很多用户，那么除了自己，其他人都是混在一起的。由于只有我和我老婆两个人用，这里就将就了；实际上，可以在队列元素中，多加一个字段user，就可以区分开了。
4、客户端用一个sync_index.txt文件，记录下次要同步的别人的操作记录index，初始为1，每次response.records不为空时，更新该值（+= respons.records.count()）。
小结
刚开始想得很简单，不过到现在前前后后快4个月了，呵呵~~ 总算现在有个比较OK的版本了，代码不够严谨，补了又补，功能还行。
记得刚开始写RPC框架时，热情高涨，每天下班写到凌晨2、3点，那时候正好是最冷的时候，给自己点个赞。后来写android，就比较拖沓了，和用户操作直接相关的，会比较烦。
到此告一段落。
附：
RPC框架，http://www.cnblogs.com/zmkeil/p/5176758.html
服务端代码，https://github.com/zmkeil/microbill-server.git
android代码，https://github.com/zmkeil/MyBill.git
