✅技术社区—通过Canal框架实现MySQL与ElasticSearch的数据同步

Canal 是一个由阿里巴巴开源的，基于 Java 的数据库变更日志解析的中间件，其原理是基于Binlog订阅的方式实现，模拟一个MySQL Slave 订阅Binlog日志，从而实现CDC，主要用于实现 MySQL 数据库的增量数据同步。它主要的使用场景包括数据库备份、实时数据同步、以及构建数据湖等。Canal 通过模拟 MySQL Slave 的行为，连接到 MySQL Master，实时地解析 Master 节点的 Binlog 日志，然后提取出数据变更信息，支持将数据变更同步到多种类型的下游系统，如 Kafka、ElasticSearch、HBase 等。

为什么要选Canal来进行数据同步

MySQL向ES(elasticsearch)做数据同步 其实同步数据有很多方式，有双写同步数据，异步同步数据：前者双写同步数据我们肯定不用的，它实现原理是同时向MVSQL和ES中写入数据，这种性能慢不说，还存在二者还涉及到了分布式事务了，无法保证数据一致性问题，而且还将业务深深耦合起来了，无法做扩展，因此pass。后者异步同步数据方案比较多，比如目前市面上比较火的阿里的Canal和Debezium工具等等，他们都是利用的CDC(数据抓取变更)，监听binlog日志做的同步。由于后者Debezium需要集成Kafka，而且需要手写Kafka消费者代码去同步，使得系统更加复杂，实现起来相对Canal比较复杂，因此采用了阿里Canal去做数据同步。

主从复制原理

MySQL的主从复制是依赖于 binlog，也就是记录 MySQL 上的所有变化并以二进制形式保存在磁盘上二进制日志文件。

主从复制就是将 binlog 中的数据从主库传输到从库上，一般这个过程是异步的，即主库上的操作不会等待 binlog 同步地完成。

详细流程如下:

1.主库写 binlog：主库的更新 SQL(update、insert、delete) 被写到 binlog;

2.主库发送 binlog：主库创建一个 log dump 线程来发送 binlog 给从库;

3.从库写 relay log：从库在连接到主节点时会创建一个 IO 线程，以请求主库更新的 binlog，并且把接收到的 binlog 信息写入一个叫做 relay log 的日志文件;

4.从库回放：从库还会创建一个 SQL 线程读取 relay log 中的内容，并且在从库中做回放，最终实现主从的一致性。

Canal工作原理

模拟 Slave：Canal 服务端模拟 MySQL 的 Slave，通过 MySQL 提供的dump协议连接到 MySQL 的 Master 节点。
读取和解析Binlog：MySQL 的 master 节点接收到 dump 请求后推送 Binlog 日志给 Canal 服务端，解析 Binlog 对象(原始为byte 流)转成 Json 格式;
数据同步：Canal 客户端通过 TCP 协议或 MQ 形式监听 Canal 服务端，将解析后的数据变更信息推送到配置的下游系统或应用（Kafka、ElasticSearch、HBase），如通过 Canal Client API 拉取数据变更，或者配置 Canal Adapter 自动同步到特定的数据存储系统。

工作流程

配置 MySQL：开启 MySQL 的 Binlog 日志记录，并配置 Canal 连接 MySQL 的权限，确保 Canal 可以作为 Slave 连接到 MySQL Server。
启动 Canal Server：部署并启动 Canal Server，Canal Server 会连接到 MySQL Server，开始监听 Binlog 日志的变更。
数据解析：Canal Server 解析 Binlog 日志文件，识别数据变更事件，并将这些事件转换为内部数据格式。
数据同步：通过 Canal Client API 或者配置 Canal Adapter，将解析后的数据变更同步到 ElasticSearch。这一步可以根据实际业务需求定制数据同步的逻辑，例如根据数据变更类型（插入、更新、删除）更新 ElasticSearch 的索引。
实时搜索：随着 ElasticSearch 索引的实时更新，搜索服务能够提供基于最新数据的搜索结果，保证了搜索的准确性和高效性。

术语补充解释：

Canal Server：Canal的服务端组件，负责连接到MySQL服务器，实时读取并解析MySQL的Binlog日志，然后将解析后的数据变更信息提供给Canal Client或同步到其他中间件。

Canal Adapter：Canal的适配器组件，用于将Canal Server解析出的数据变更信息同步到各种类型的下游系统或中间件中，如Elasticsearch、Kafka等。

instance：实例，在这里通常指Canal的一个运行实例，对应于MySQL中的一个数据库或一组数据库。每个instance独立工作，可以有自己的配置和同步逻辑。

Relay Log：在 MySQL 的主从复制架构中，中继日志（Relay Log）是从服务器（Slave）上的一个关键组件。中继日志用于存储从主服务器（Master）复制过来的二进制日志（Binary Log）事件。这些日志文件在从服务器上被重放（执行），以此来确保从服务器的数据与主服务器保持一致。

操作流程

要在本地使用 Canal 实现 MySQL 数据库和 Elasticsearch 的同步，需要先部署 Canal 和配置 Elasticsearch，然后通过 Canal Adapter 实现数据的同步。

增量同步指的是仅同步自上次同步以来在数据库中发生变更的数据，而不是每次都同步全部数据。

步骤概述

部署 Canal Server：首先需要在本地安装并启动 Canal Server，使其连接到你的 MySQL 数据库，并开始监听 Binlog 日志。
配置 Elasticsearch：确保本地已经安装并启动 Elasticsearch。
使用 Canal Adapter：Canal 提供了官方的 Adapter，用于将数据同步到 Elasticsearch。需要配置 Adapter 以连接到你的 Elasticsearch 实例。

示例配置

1. Canal Server 配置

在 Canal 的配置文件 instance.properties 中，配置 MySQL 数据源信息，以及开启的 Binlog 文件和位置：

canal.instance.master.address=127.0.0.1:3306
canal.instance.dbUsername=canal
canal.instance.dbPassword=canal
canal.instance.connectionCharset=UTF-8
canal.instance.tsdb.enable=true
canal.instance.gtidon=false

2. Canal Adapter 配置

在 application.yml 中配置 Elasticsearch 的连接信息：

spring:
  jackson:
    date-format: yyyy-MM-dd HH:mm:ss
    time-zone: GMT+8
server:
  port: 8081
logging:
  level:
    com.alibaba.otter: DEBUG
canal.conf:
  canalServerHost: 127.0.0.1:11111
  flatMessage: true
  canalInstances:
  - instance: example # Canal instance 名称
    groups:
    - outAdapters:
      - key: es
        hosts: 127.0.0.1:9200 # Elasticsearch 地址
        properties:
          cluster.name: elasticsearch

还需要在 src/main/resources/es/mapping 目录下配置同步的表和索引的映射关系。例如，如果你想同步 mydb.user 表到 Elasticsearch，你需要创建一个对应的映射文件 user.yml：

dataSourceKey: defaultDS
destination: example
groupId: g1
esMapping:
  _index: user_index
  _type: _doc
  _id: _id
  sql: "SELECT id as _id, name, age FROM user"
  commitBatch: 3000

3. 启动 Canal Adapter

配置好之后，启动 Canal Adapter。它会自动连接到 Canal Server 和 Elasticsearch，根据配置的映射关系同步数据。

增量同步说明

Canal 通过监听 MySQL 的 Binlog 来实现增量数据同步。当在 MySQL 中对数据进行 INSERT、UPDATE、DELETE 操作时，这些变更会被记录在 Binlog 中。Canal Server 解析 Binlog，获取这些变更，然后 Canal Adapter 根据配置将变更的数据同步到 Elasticsearch。这个过程只同步变更的数据，而不是数据库中的全部数据，因此被称为增量同步。

注意：本示例的配置和代码只是一个基本的指导，具体细节（如版本兼容性、安全设置等）需要根据你的实际环境和需求进行调整。

使用场景

数据库同步：实现从一个数据库实时同步数据到另一个数据库，常见于主从复制、读写分离等场景。
数据迁移与备份：在不影响源数据库性能的前提下，实时备份数据，用于灾备或者数据迁移。
数据仓库构建：将业务数据库的增量数据实时同步到数据仓库中，用于后续的数据分析和挖掘。
搜索引擎索引更新：实时将数据库中的变更同步到搜索引擎（如 ElasticSearch），保持搜索数据的实时性和准确性。

优势

实时性：Canal 基于 Binlog 的增量数据同步机制，能够实现接近实时的数据同步。
低侵入性：Canal 通过模仿 MySQL Slave 的方式进行数据同步，无需修改 MySQL Server 的任何配置（只需开启 Binlog）。
灵活性：Canal 支持多种数据源和数据目的地的同步，用户可以根据需要灵活配置同步任务。
高可用性：Canal 支持集群部署，通过负载均衡和故障转移机制，提高数据同步的稳定性和可靠性。