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隨著現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)的普及，越來(lái)越多的企業(yè)和組織開(kāi)始采用分布式、微服務(wù)等技術(shù)來(lái)構(gòu)建自己的應(yīng)用系統(tǒng)。這些應(yīng)用系統(tǒng)通常都涉及到大量的數(shù)據(jù)交換和數(shù)據(jù)處理，因此，數(shù)據(jù)庫(kù)變更捕捉技術(shù)（CDC）已經(jīng)成為了當(dāng)今企業(yè)中非常關(guān)注的一個(gè)技術(shù)。
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CDC技術(shù)是一種監(jiān)控并記錄數(shù)據(jù)庫(kù)變化的技術(shù)，能夠在不中斷現(xiàn)有應(yīng)用服務(wù)的情況下將變化應(yīng)用到其他相關(guān)的系統(tǒng)中。它能夠跨越多個(gè)數(shù)據(jù)源，包括主流的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)（如MySQL、PostgreSQL、Oracle、SQL Server等），同時(shí)也支持NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)（如MongoDB、Couchbase等）以及各種消息隊(duì)列和文件系統(tǒng)。
數(shù)據(jù)庫(kù)cdc技術(shù)的基本原理是對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行監(jiān)控并抓住其中的變化，將變化轉(zhuǎn)化為可操作的消息。一般來(lái)說(shuō)，數(shù)據(jù)庫(kù)CDC技術(shù)可以分為以下幾個(gè)步驟：
1. 捕捉
在CDC技術(shù)中，需要通過(guò)一些機(jī)制來(lái)抓取數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)變更。這些機(jī)制包括在數(shù)據(jù)庫(kù)中啟用引擎級(jí)別的日志、在應(yīng)用中使用鉤子或代理、或者從數(shù)據(jù)庫(kù)中讀取事務(wù)日志等。
2. 轉(zhuǎn)發(fā)
捕捉到數(shù)據(jù)變更后，數(shù)據(jù)庫(kù)CDC技術(shù)需要將其轉(zhuǎn)發(fā)至其他系統(tǒng)或服務(wù)，以便這些系統(tǒng)或服務(wù)能夠利用這些數(shù)據(jù)進(jìn)行后續(xù)的業(yè)務(wù)處理。
3. 轉(zhuǎn)換
在將數(shù)據(jù)發(fā)送到其他系統(tǒng)或服務(wù)之前，通常需要對(duì)其進(jìn)行一些格式轉(zhuǎn)換或者數(shù)據(jù)處理。比如說(shuō)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密、解密、脫敏、格式化等操作。
4. 交付
在數(shù)據(jù)變更經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換處理之后，數(shù)據(jù)庫(kù)CDC技術(shù)需要將其交付至目標(biāo)系統(tǒng)或服務(wù)中。這些系統(tǒng)或服務(wù)可以是其他數(shù)據(jù)庫(kù)、應(yīng)用程序、消息隊(duì)列等等。
使用數(shù)據(jù)庫(kù)CDC技術(shù)可以帶來(lái)很多好處。它能夠快速地將數(shù)據(jù)從一個(gè)系統(tǒng)傳遞到另一個(gè)系統(tǒng)。同時(shí)，由于CDC技術(shù)是實(shí)時(shí)監(jiān)控和捕捉變化的，所以它可以使得多個(gè)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)保持一致性。
CDC技術(shù)可以幫助企業(yè)更加敏捷地進(jìn)行業(yè)務(wù)流程調(diào)整。由于企業(yè)環(huán)境經(jīng)常變化，這就需要實(shí)時(shí)地從其他系統(tǒng)中拉取數(shù)據(jù)來(lái)支持業(yè)務(wù)決策。CDC技術(shù)可以幫助企業(yè)快速地響應(yīng)變化，并具有快速的數(shù)據(jù)重建能力。
此外，數(shù)據(jù)庫(kù)CDC技術(shù)還支持?jǐn)?shù)據(jù)分發(fā)和數(shù)據(jù)共享。由于數(shù)據(jù)變更被捕獲并轉(zhuǎn)換成可操作的消息，因此可以通過(guò)傳遞這些消息來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)集成和數(shù)據(jù)共享。這意味著，企業(yè)可以在不同的應(yīng)用程序、數(shù)據(jù)庫(kù)和系統(tǒng)之間輕松地共享數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)更高效的數(shù)據(jù)共享和數(shù)據(jù)訪問(wèn)。
數(shù)據(jù)庫(kù)CDC技術(shù)已經(jīng)成為當(dāng)今企業(yè)中非常重要的一個(gè)技術(shù)，它能夠幫助企業(yè)快速地進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和數(shù)據(jù)處理，并且保證多個(gè)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)保持一致性。如何更好地應(yīng)用CDC技術(shù)，則需要根據(jù)具體業(yè)務(wù)場(chǎng)景來(lái)進(jìn)行具體分析和定制。
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大數(shù)據(jù)時(shí)代下Apache Kafka是數(shù)據(jù)庫(kù)嗎?
首先明確說(shuō)明它不是數(shù)據(jù)庫(kù)，它沒(méi)有schema，也沒(méi)有表，更沒(méi)有索引。它僅僅是生產(chǎn)消息流、消費(fèi)消息流而已。從這個(gè)角度來(lái)說(shuō)Kafka的確不像數(shù)據(jù)庫(kù)，至少不像我們熟知的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)。
那么到底什么是數(shù)據(jù)庫(kù)呢？或者說(shuō)什么特性使得一個(gè)系統(tǒng)可以被稱(chēng)為數(shù)據(jù)庫(kù)？經(jīng)典的教科書(shū)是這么說(shuō)的：數(shù)據(jù)庫(kù)是提供 ACID 特性的，即atomicity、consistency、isolation和durability。好了，現(xiàn)在問(wèn)題演變成了Apache Kafka支持ACID嗎？如果它支持，Kafka又是怎么支持的呢？要回答這些問(wèn)題，我們依次討論下ACID。
1、持久性(durability)
我們先從最容易的持久性開(kāi)始說(shuō)起，因?yàn)槌志眯宰钊菀桌斫?。?0年代持久性指的是把數(shù)據(jù)寫(xiě)入到磁帶中，這是一種很古老的存儲(chǔ)設(shè)備，現(xiàn)在應(yīng)該已經(jīng)絕跡了。目前實(shí)現(xiàn)持久性更常見(jiàn)的做法是將數(shù)據(jù)寫(xiě)入到物理磁盤(pán)上，而這也只能實(shí)現(xiàn)單機(jī)的持久性。當(dāng)演進(jìn)到分布式系統(tǒng)時(shí)代后，持久性指的是將數(shù)據(jù)通過(guò)備份機(jī)制拷貝到多臺(tái)機(jī)器的磁盤(pán)上。很多數(shù)據(jù)庫(kù)廠商都有自己的分布式系統(tǒng)解決方案，如GreenPlum和Oracle RAC。它們都提供了這種多機(jī)備份的持久性。和它們類(lèi)似，Apache Kafka天然也是支持這種持久性的，它提供的副本機(jī)制在實(shí)現(xiàn)原理上幾乎和數(shù)據(jù)庫(kù)廠商的方案是一樣的。
2、原子性(atomicity)
數(shù)據(jù)庫(kù)中的原子性和多線程領(lǐng)域內(nèi)的原子性不是一回事。我們知道在Java中有AtomicInteger這樣的類(lèi)能夠提供線程安全的整數(shù)操作服務(wù)，這里的atomicity關(guān)心的是在多個(gè)線程并發(fā)的情況下如何保證正確性的問(wèn)題。而在數(shù)據(jù)庫(kù)領(lǐng)畢神域，原子性關(guān)心的是如何應(yīng)對(duì)錯(cuò)誤或異常情況，特別是對(duì)于事務(wù)的處理。如果服務(wù)發(fā)生故障，之前提交的事務(wù)要保證已經(jīng)持久化，而當(dāng)前運(yùn)行的事務(wù)要終止(abort)，它執(zhí)行的所有操作都要回滾，最終的狀態(tài)就好像該事務(wù)從未運(yùn)行過(guò)那樣。舉個(gè)實(shí)際的例手配虧子，
第三個(gè)方法是采用基于日志結(jié)構(gòu)的消息隊(duì)列來(lái)實(shí)現(xiàn)，比如使用Kafka來(lái)做，如下圖所示：
在這個(gè)架構(gòu)中app僅僅是向Kafka寫(xiě)入消息，而下面的數(shù)據(jù)庫(kù)、cache和index作為獨(dú)立的consumer消費(fèi)這個(gè)日志——Kafka分區(qū)的順序性保證了app端更新操作的順序性。如果某個(gè)consumer消費(fèi)速度慢于其他consumer也沒(méi)關(guān)系，畢竟消息依然在Kafka中保存著。總而言之，有了Kafka所有的異質(zhì)系統(tǒng)都能以相同的順序應(yīng)用app端的更新操作，從而實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的最終一致性。這種方法有個(gè)專(zhuān)屬的名字，叫capture data change，也稱(chēng)CDC。
3、隔離性(isolation)
在傳統(tǒng)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)中最強(qiáng)的隔離級(jí)別通常是指serializability，國(guó)內(nèi)一般翻譯成可串行化或串行化。表達(dá)的思想就是連接數(shù)據(jù)庫(kù)的每個(gè)客戶(hù)端在執(zhí)行各自的事務(wù)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)會(huì)給它們一個(gè)假象：仿佛每個(gè)客戶(hù)端的事務(wù)都順序執(zhí)行的，即執(zhí)行完一個(gè)事務(wù)之后再開(kāi)始執(zhí)行下一個(gè)事務(wù)。其實(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)端同時(shí)會(huì)處理多個(gè)事務(wù)，但serializability保證了它們就像單獨(dú)執(zhí)行一樣。舉個(gè)例子，在一個(gè)論壇賣(mài)掘系統(tǒng)中，每個(gè)新用戶(hù)都需要注冊(cè)一個(gè)唯一的用戶(hù)名。一個(gè)簡(jiǎn)單的app實(shí)現(xiàn)邏輯大概是這樣的：
4、一致性(consistency)
最后說(shuō)說(shuō)一致性。按照Kelppmann大神的原話，這是一個(gè)很奇怪的屬性：在所有ACID特性中，其他三項(xiàng)特性的確屬于數(shù)據(jù)庫(kù)層面需要實(shí)現(xiàn)或保證的，但只有一致性是由用戶(hù)來(lái)保證的。嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，它不屬于數(shù)據(jù)庫(kù)的特性，而應(yīng)該屬于使用數(shù)據(jù)庫(kù)的一種方式。坦率說(shuō)之一次聽(tīng)到這句話時(shí)我本人還是有點(diǎn)震驚的，因?yàn)閺臎](méi)有往這個(gè)方面考慮過(guò)，但仔細(xì)想想還真是這么回事。比如剛才的注冊(cè)用戶(hù)名的例子中我們要求每個(gè)用戶(hù)名是唯一的。這種一致性約束是由我們用戶(hù)做出的，而不是數(shù)據(jù)庫(kù)本身。數(shù)據(jù)庫(kù)本身并不關(guān)心或并不知道用戶(hù)名是否應(yīng)該是唯一的。針對(duì)Kafka而言，這種一致性又意味著什么呢？Kelppmann沒(méi)有具體展開(kāi)，但我個(gè)人認(rèn)為他應(yīng)該指的是linearizability、消息順序之間的一致性以及分布式事務(wù)。幸運(yùn)的是，Kafka的備份機(jī)制實(shí)現(xiàn)了linearizability和total order broadcast，而且在Kafka 0.11開(kāi)始也支持分布式事務(wù)了。
關(guān)于數(shù)據(jù)庫(kù)cdc的介紹到此就結(jié)束了，不知道你從中找到你需要的信息了嗎 ？如果你還想了解更多這方面的信息，記得收藏關(guān)注本站。
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新聞名稱(chēng)：什么是數(shù)據(jù)庫(kù)CDC？詳解數(shù)據(jù)庫(kù)變更捕捉技術(shù)(數(shù)據(jù)庫(kù)cdc)
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