“实时数据同步：构建高效的 MySQL 数据同步方案“

news2024/12/25 12:26:55

方案一基于LVM快照进行备份切换

介绍:

MySQL数据库本身并不支持快照功能(sqlServer支持) 因此快照备份是指通过文件系统支持的快照功能对数据库进行备份备份的前提是将所有数据库文件放在同一文件分区中，然后对该分区进行快照操作

LVM是LINUX系统下对磁盘分区进行管理的一种机制,LVM使用写时复制(copy-on-write)的技术来创建快照——例如，当创建一个快照时，仅复制原始卷中数据的元数据(meta data 注：data block)，并不会有数据的物理操作，因此快照的创建过程是非常快的.
在这里插入图片描述
以下是关于pvcreate、vgcreate和lvcreate命令的解释和它们在逻辑卷管理过程中的关系图：

pvcreate：pvcreate命令用于创建物理卷（Physical Volume，PV）。物理卷是硬盘或分区的逻辑卷管理（LVM）组件，用于存储数据。pvcreate命令会将指定的硬盘或分区标记为物理卷，并准备其用于逻辑卷的创建。
vgcreate：vgcreate命令用于创建卷组（Volume Group，VG）。卷组是物理卷的逻辑分组，它允许将多个物理卷组织在一起以形成一个大容量的存储池。vgcreate命令会将多个物理卷组合成一个卷组，并为该卷组分配一个唯一的名称。
lvcreate：lvcreate命令用于创建逻辑卷（Logical Volume，LV）。逻辑卷是卷组中的逻辑存储单元，类似于传统的分区。逻辑卷可以根据需要调整大小，并用于创建文件系统或挂载其他文件系统。lvcreate命令会在指定的卷组中创建一个逻辑卷，并为其分配大小和名称。

下面是它们之间的关系图：

+------------------------+
|        pvcreate         |
|   (创建物理卷，PV)      |
+-----------|------------+
            |
            v
+------------------------+
|        vgcreate         |
|   (创建卷组，VG)        |
+-----------|------------+
            |
            v
+------------------------+
|        lvcreate         |
|   (创建逻辑卷，LV)      |
+------------------------+

实战分盘

假设您要使用一块10TB的磁盘来创建逻辑卷管理（LVM）结构，以下是使用pvcreate、vgcreate和lvcreate的命令和解释：

pvcreate：创建物理卷（Physical Volume，PV）
命令：pvcreate /dev/sdX
解释：使用pvcreate命令创建物理卷时，将/dev/sdX替换为您要使用的实际磁盘设备路径，例如/dev/sda。该命令会将磁盘设备标记为物理卷，以便用于逻辑卷的创建。
vgcreate：创建卷组（Volume Group，VG）
命令：vgcreate vg_name /dev/sdX
解释：使用vgcreate命令创建卷组时，将vg_name替换为您想要为卷组指定的名称，/dev/sdX为已创建物理卷的磁盘设备路径。该命令将一个或多个物理卷组合成一个卷组，以便在其中创建逻辑卷。
lvcreate：创建逻辑卷（Logical Volume，LV）
命令：lvcreate -L size -n lv_name vg_name
解释：使用lvcreate命令创建逻辑卷时，可以使用以下参数：
-L size：指定逻辑卷的大小，可以使用单位（如G、M、T）来表示大小。
例如，-L 5G表示创建一个大小为5GB的逻辑卷。
-n lv_name：指定逻辑卷的名称，替换lv_name为您想要为逻辑卷指定的名称。
vg_name：指定逻辑卷所属的卷组名称。

pvcreate /dev/sdX
vgcreate vg_name /dev/sdX
lvcreate -L 5T -n lv_name vg_name

当快照创建完成，原始卷上
有写操作时，快照会跟踪原始卷块的改变，将要改变的数据在改变之前复制到快照预留的空间里，因此这个原理的实现叫做写时复制

在这里插入图片描述

先决条件和配置

所有的InnoDB文件(InnoDB的表空间文件和InnoDB的事务日志)必须是在单个逻辑卷(分区);
你需要绝对的时间点一致性，LVM不能为多于一个卷做某个时间点一致的快照。(这是LVM的一个限制；其他一些系统没有这个问题。)
必须在卷组中有足够的空闲空间来创建快照。需要多少取决于负载。当配置系统时，应该留一些未分配的空间以便后面做快照。

优缺点:

优点：

几乎是热备 (创建快照前把表上锁，创建完后立即释放)
支持所有存储引擎
备份速度快
无需使用昂贵的商业软件(它是操作系统级别的)

缺点：

无法预计服务停止时间
数据如果分布在多个卷上比较麻烦 (针对存储级别而言)

步骤

## 创建lvm分区
# 创建LVM逻辑卷组
vgcreate mysql /dev/sdb
# 创建LV逻辑卷
lvcreate -n lv_mysql -L 4G mysql
# 格式化lvm分区
mkfs.xfs /dev/mysql/lv_mysql

## 将当前数据迁移到逻辑卷上(因为只有逻辑卷上的数据才可以进行快照)
# 停止数据库
systemctl stop mysqld
# 备份所有数据文件到指定的目录文件下
cd /var/lib/mysql
tar czf /backup/mysql/mysql.tar.gz *
# 挂载逻辑卷到当前mysql的数据目录下
mount /dev/mysql/lv_mysql /var/lib/mysql
# 将备份的数据解压到数据目录下
tar xf /backup/mysql/mysql.tar.gz -C /var/lib/mysql
# 修改权限再重新启动
chown mysql.mysql /var/lib/mysql
systemctl start mysqld

## 快照备份数据库
# 给数据库加读锁,防止快照时插入数据
mysql>flush table with read lock;
# 给mysql的数据库所在的逻辑卷创建快照
lvcreate -n lv_mysql_s -L 500M -s /dev/mysql/lv_mysql
# 解锁
mysql> unlock tables;
# 将逻辑卷挂载到目录里,这里创建一个临时目录
mkdir /mnt/mysql
mount -o nouuid /dev/mysql/lv_mysql_s /mnt/mysql/

## 测试快照备份,此处是直接切换了datadir的路径,也可以将快照数据保存,恢复时直接用快照数据替换原路径数据
# 修改mysql datadir路径
vim /etc/my.cnf
datadir=/mnt/mysql
# 重启mysql
systemctl restart mysqld

## 其他一些查看信息的命令
# 查看磁盘分区
lsblk
# 查看挂载信息的命令
df -h
# 查看逻辑分区信息命令
lvdisplay

方案二基于检测binlog来进行数据同步:

介绍:

利用canal进行基于MySQL数据库增量日志(binlog)解析，提供增量数据订阅和消费

原理:

canal 工作原理
1. 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
2. MySQL master 收到 dump 请求，开始推送 binary log 给 slave (即 canal )
3. canal 解析 binary log 对象(原始为 byte 流)

官网示意图:
在这里插入图片描述

优缺点:

优点:
1. 相比于快照备份,不需要对源数据库重启或加锁.可以直接在代码层面实现
3. 与业务完全解耦,面向数据的,方便扩展,后续可以接入多个存储目的地
4. 可以对数据进行处理,可以分别根据DELETE,UPDATE,INSERT分别做不同的操作，并且可以根据biglog时间戳来更准确处理数据
缺点:
1. 需要单独维护`canal服务`和`客户端`.存在开发与维护成本.并且还需要占用服务器IO,内存,带宽资源

关键步骤:

确认已开启mysql的binlog,并且选择ROW(行)模式
show variables like ‘log_bin’;
安装canal(github直接可以下载),下载后根据QuickStart配置参数,运行
编写客户端代码(不局限于java)

与canal建立长连接
循环获取数据，如果获取到则进行处理
数据处理，可以接入多个目的地

两种方案针对报表业务的解决方案

lvm快照备份

将备份切换过程编写为脚本，利用linux中corn定时执行脚本

缺点：

因为要锁表甚至重启，可能会影响到生产环境。
本身对linux不是很通透，可能会出现一些预期之外的问题。

biglog检测增量

当天结束整点时，canal客户端根据超过整点后的数据的时间来新建第二天的表，同时将旧表数据复制到新表。这样可以确保每新建的一张表最多包含不大于当天的数据。

缺点：

因为表数据是翻倍再递增的，所以数据量比起之前要大很多
新建表名影响到之前报表业务，之前报表也需要同步修改一下表名
补充：

在这里插入图片描述
理想上来讲,应该是不会存在丢失消息,并且在当日结束后几秒内完成当日数据的隔离

参考:

https://blog.csdn.net/qingsong3333/article/details/77418238
https://help.aliyun.com/document_detail/131141.html
https://github.com/alibaba/canal
《高性能MySQL(第3版)》

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