系统设计 | 通过Binlog来实现系统间数据同步

互联网时代除了业务迭代速度快，还有就是数据增速也比较快。单应用、单实例、单数据库的时代早已不复返。现在，作为技术研发，如果参与的项目没有用到分库分表，都不好意说自己做过大项目。

以电商为例， 角色分为买家和卖家，当网站的规模发展到一定的规模后，系统订单采用单表是满足不了用户需求的。分库分表势在必行。由于存在买家、卖家两个维度，所以一个Sharding Key满足不了业务需求。

常规的解决方式是采用空间换时间，毕竟存储的成本越来越低，我们会考虑数据复制，异构化处理。也同步一份数据到卖家的订单库，然后以卖家uid作为 Sharding Key 分片，专门供商家查询订单。

数据异构有两种方式：

1、写入DB订单表时，采用双写模式，买家表创建完后，然后在卖家表也创建一份数据记录，可以采用不用的分表键，写入不同的数据分片中。由于额外增加数据同步的写操作，会导致同步接口RT增大，从而影响整个系统的QPS。

可能有同学立马会说，我们可以采用异步方式，系统启动时初始化一个线程池，把同步业务逻辑封装成任务丢给线程池异步去执行。由于是本地任务，很难监控任务的执行情况，如果不小心赶上发布重启，还会有数据丢失的风险

2、另一种方式可以借助MQ，买家库写完后，发送事务消息，然后接口就可以结束响应。至于卖家库的操作可以消息任务，异步去写入，如果写入失败可以借助消息框架自身的重试机制。

缺点：如果一个业务的数据要异构化处理，就需要对所有的业务动作封装MQ消息体，代码无法做到通用性，跟业务强耦合。

3、有没有更通用的方式，可以通过binlog构建数据实时同步。这里要一个阿里巴巴的开源框架 Canal。

MySQL主备复制原理

• MySQL master 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 将 master 的 binary log events 拷贝到它的中继日志(relay log)

• MySQL slave 重放 relay log 中事件，将数据变更反映它自己的数据

Canal 将自己伪装成一个 MySQL 从库，从 MySQL 实时接收 Binlog 然后写入数据库表。为了能够支撑下游众多的数据库，从 Canal 出来的 Binlog 数据肯定不能直接去写下游那么多数据库，一是写不过来，二是对于每个下游数据库，它可能还有一些数据转换和过滤的工作要做。所以需要增加一个 MQ 来解耦上下游。

Canal 从 MySQL 收到 Binlog 并解析成结构化数据之后，直接写入到 MQ 的一个订单 Binlog 主题中，然后每一个需要同步订单数据的业务方，都去订阅这个 MQ 中的订单 Binlog 主题，消费解析后的 Binlog 数据。在每个消费者自己的同步程序中，它既可以直接入库，也可以做一些数据转换、过滤或者计算之后再入库，这样就比较灵活了。

注意：由于采用异步消息，数据同步可能会存在一定延迟，一般都是在毫秒级别，不过要注意监控消息的堆积情况，避免一些特殊情况下，消息大量堆积导致数据同步延迟拉大，进而影响到正常业务。

在数据同步的实时方面，有什么可以做的？

我们都知道电商大促期间，系统的并发是很高的，数据库写操作很频繁，同步的binlog流量会比较大，消费MQ消息的同步程序很容易成为性能瓶颈，从而影响到数据同步实时性。

面对这个问题，我们一般会通过多加一些同步程序的实例数，或者增加线程数，通过增加并发来提升处理能力。但是要考虑一个点，MySQL 主从同步 Binlog，是一个单线程的同步过程，原因很简单，为了确保数据一致性，Binlog 的顺序很重要，是绝对不能乱序的。MQ 的topic也必须设置为只有 1 个分区（队列），这样才能保证数据同步过程中的 Binlog 是严格有序的，写到目标数据库的数据才能是正确的。

但是单线程处理速度肯定跟不上，有没有什么好的解决方案？我们可以考虑跟业务结合起来解决。

比如电商的订单库，不同的binlog并发执行受影响的只可能是同一条记录，也就是说同一个订单，如果更新的 Binlog 执行顺序错了，那同步出来的订单数据真的就错了。相反，不同的行记录，错乱的执行顺序并不会影响到数据的一致性。

画外音：有因果关系的数据之间必须要严格地保证顺序，没有因果关系的数据之间的顺序是无所谓的。

基于这个理论，我们要评估下游同步程序的消费能力，计算出并发数。然后设置 MQ 中topic的分区（队列）数量和并发数一致。因为 MQ 是可以保证同一分区内，消息是有序的。所以我们需要把具有因果关系的 Binlog 放到相同的分区中。对应到订单库就是，相同订单号的 Binlog 必须发到同一个分区上。

关于canal的快速使用，可参考下面的文章

https://github.com/alibaba/canal/wiki/Canal-Kafka-RocketMQ-QuickStart

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