MySQL CDC 连接器 #

MySQL CDC 连接器允许从 MySQL 数据库读取快照数据和增量数据。本文描述了如何设置 MySQL CDC 连接器来对 MySQL 数据库运行 SQL 查询。

支持的数据库 #

依赖 #

为了设置 MySQL CDC 连接器，下表提供了使用构建自动化工具（如 Maven 或 SBT ）和带有 SQL JAR 包的 SQL 客户端的两个项目的依赖关系信息。

Maven dependency #

<dependency>
   <groupId>org.apache.flink</groupId>
   <artifactId>flink-connector-mysql-cdc</artifactId>
   <!--  请使用已发布的版本依赖，snapshot 版本的依赖需要本地自行编译。 -->
   <version>3.2-SNAPSHOT</version>
</dependency>

SQL Client JAR #

下载链接仅在已发布版本可用，请在文档网站左下角选择浏览已发布的版本。

下载 flink-sql-connector-mysql-cdc-3.1.0.jar 到 <FLINK_HOME>/lib/ 目录下。

注意: 参考 flink-sql-connector-mysql-cdc 当前已发布的所有版本都可以在 Maven 中央仓库获取。

由于 MySQL Connector 采用的 GPLv2 协议与 Flink CDC 项目不兼容，我们无法在 jar 包中提供 MySQL 连接器。 您可能需要手动配置以下依赖：

配置 MySQL 服务器 #

你必须定义一个 MySQL 用户，该用户对 MySQL CDC 连接器监视的所有数据库都应该具有所需的权限。

1. 创建 MySQL 用户：

mysql> CREATE USER 'user'@'localhost' IDENTIFIED BY 'password';

2. 向用户授予所需的权限：

mysql> GRANT SELECT, SHOW DATABASES, REPLICATION SLAVE, REPLICATION CLIENT ON *.* TO 'user' IDENTIFIED BY 'password';

注意: 在 scan.incremental.snapshot.enabled 参数已启用时（默认情况下已启用）时，不再需要授予 reload 权限。

3. 刷新用户权限：

mysql> FLUSH PRIVILEGES;

查看更多用户权限问题请参考 权限说明.

注意事项 #

为每个 Reader 设置不同的 Server id #

每个用于读取 binlog 的 MySQL 数据库客户端都应该有一个唯一的 id，称为 Server id。 MySQL 服务器将使用此 id 来维护网络连接和 binlog 位置。 因此，如果不同的作业共享相同的 Server id， 则可能导致从错误的 binlog 位置读取数据。 因此，建议通过为每个 Reader 设置不同的 Server id SQL Hints, 假设 Source 并行度为 4, 我们可以使用 SELECT * FROM source_table /*+ OPTIONS('server-id'='5401-5404') */ ; 来为 4 个 Source readers 中的每一个分配唯一的 Server id。

设置 MySQL 会话超时时间 #

当为大型数据库创建初始一致快照时，你建立的连接可能会在读取表时碰到超时问题。你可以通过在 MySQL 侧配置 interactive_timeout 和 wait_timeout 来缓解此类问题。

• interactive_timeout: 服务器在关闭交互连接之前等待活动的秒数。 更多信息请参考 MySQL documentations.
• wait_timeout: 服务器在关闭非交互连接之前等待活动的秒数。 更多信息请参考 MySQL documentations.

如何创建 MySQL CDC 表 #

MySQL CDC 表可以定义如下：

-- 每 3 秒做一次 checkpoint，用于测试，生产配置建议5到10分钟                      
Flink SQL> SET 'execution.checkpointing.interval' = '3s';   

-- 在 Flink SQL中注册 MySQL 表 'orders'
Flink SQL> CREATE TABLE orders (
     order_id INT,
     order_date TIMESTAMP(0),
     customer_name STRING,
     price DECIMAL(10, 5),
     product_id INT,
     order_status BOOLEAN,
     PRIMARY KEY(order_id) NOT ENFORCED
     ) WITH (
     'connector' = 'mysql-cdc',
     'hostname' = 'localhost',
     'port' = '3306',
     'username' = 'root',
     'password' = '123456',
     'database-name' = 'mydb',
     'table-name' = 'orders');
  
-- 从订单表读取全量数据(快照)和增量数据(binlog)
Flink SQL> SELECT * FROM orders;

连接器选项 #

支持的元数据 #

下表中的元数据可以在 DDL 中作为只读（虚拟）meta 列声明。

下述创建表示例展示元数据列的用法：

CREATE TABLE products (
    db_name STRING METADATA FROM 'database_name' VIRTUAL,
    table_name STRING METADATA  FROM 'table_name' VIRTUAL,
    operation_ts TIMESTAMP_LTZ(3) METADATA FROM 'op_ts' VIRTUAL,
    order_id INT,
    order_date TIMESTAMP(0),
    customer_name STRING,
    price DECIMAL(10, 5),
    product_id INT,
    order_status BOOLEAN,
    PRIMARY KEY(order_id) NOT ENFORCED
) WITH (
    'connector' = 'mysql-cdc',
    'hostname' = 'localhost',
    'port' = '3306',
    'username' = 'root',
    'password' = '123456',
    'database-name' = 'mydb',
    'table-name' = 'orders'
);

下述创建表示例展示使用正则表达式匹配多张库表的用法：

CREATE TABLE products (
    db_name STRING METADATA FROM 'database_name' VIRTUAL,
    table_name STRING METADATA  FROM 'table_name' VIRTUAL,
    operation_ts TIMESTAMP_LTZ(3) METADATA FROM 'op_ts' VIRTUAL,
    order_id INT,
    order_date TIMESTAMP(0),
    customer_name STRING,
    price DECIMAL(10, 5),
    product_id INT,
    order_status BOOLEAN,
    PRIMARY KEY(order_id) NOT ENFORCED
) WITH (
    'connector' = 'mysql-cdc',
    'hostname' = 'localhost',
    'port' = '3306',
    'username' = 'root',
    'password' = '123456',
    'database-name' = '(^(test).*|^(tpc).*|txc|.*[p$]|t{2})',
    'table-name' = '(t[5-8]|tt)'
);

进行库表匹配时，会使用正则表达式 database-name\\.table-name 来与MySQL表的全限定名做匹配，所以该例子使用 (^(test).*|^(tpc).*|txc|.*[p$]|t{2})\\.(t[5-8]|tt)，可以匹配到表 txc.tt、test2.test5。

支持的特性 #

增量快照读取 #

增量快照读取是一种读取表快照的新机制。与旧的快照机制相比，增量快照具有许多优点，包括：

• （1）在快照读取期间，Source 支持并发读取，
• （2）在快照读取期间，Source 支持进行 chunk 粒度的 checkpoint，
• （3）在快照读取之前，Source 不需要数据库锁权限。

如果希望 source 并行运行，则每个并行 reader 都应该具有唯一的 server id，因此server id的范围必须类似于 5400-6400， 且范围必须大于并行度。在增量快照读取过程中，MySQL CDC Source 源首先会根据您指定的表块键将表分块(chunk） 然后 MySQL CDC Source 将多个块分配给多个 reader 以并行读取表的数据。

并发读取 #

增量快照读取提供了并行读取快照数据的能力。 你可以通过设置作业并行度的方式来控制 Source 的并行度 parallelism.default. For example, in SQL CLI:

Flink SQL> SET 'parallelism.default' = 8;

全量阶段支持 checkpoint #

增量快照读取提供了在区块级别执行检查点的能力。它使用新的快照读取机制解决了以前版本中的检查点超时问题。

无锁算法 #

MySQL CDC source 使用 增量快照算法, 避免了数据库锁的使用，因此不需要 “RELOAD” 权限。

MySQL高可用性支持 #

mysql cdc 连接器通过使用 GTID 提供 MySQL 高可用集群的高可用性信息。为了获得高可用性， MySQL集群需要启用 GTID 模式，MySQL 配置文件中的 GTID 模式应该包含以下设置：

gtid_mode = on
enforce_gtid_consistency = on

如果监控的MySQL服务器地址包含从实例，则需要对MySQL配置文件设置以下设置。设置 log slave updates=1 允许从实例也将从主实例同步的数据写入其binlog， 这确保了mysql cdc连接器可以使用从实例中的全部数据。

gtid_mode = on
enforce_gtid_consistency = on
log-slave-updates = 1

MySQL 集群中你监控的服务器出现故障后, 你只需将受监视的服务器地址更改为其他可用服务器，然后从最新的检查点/保存点重新启动作业, 作业将从 checkpoint/savepoint 恢复，不会丢失任何记录。

建议为 MySQL 集群配置 DNS（域名服务）或 VIP（虚拟 IP 地址）， 使用mysql cdc连接器的 DNS 或 VIP 地址， DNS或VIP将自动将网络请求路由到活动MySQL服务器。 这样，你就不再需要修改地址和重新启动管道。

MySQL心跳事件支持 #

如果表不经常更新，则 binlog 文件或 GTID 集可能已在其最后提交的 binlog 位置被清理。 在这种情况下，CDC 作业可能会重新启动失败。因此心跳事件将帮助更新 binlog 位置。 默认情况下，MySQL CDC Source 启用心跳事件，间隔设置为30秒。 可以使用表选项heartbeat指定间隔。或将选项设置为0s以禁用心跳事件。

增量快照读取的工作原理 #

当 MySQL CDC Source 启动时，它并行读取表的快照，然后以单并行度的方式读取表的 binlog。

在快照阶段，快照会根据表的分块键和表行的大小切割成多个快照块。 快照块被分配给多个快照读取器。每个快照读取器使用 区块读取算法 并将读取的数据发送到下游。 Source 会管理块的进程状态（完成或未完成），因此快照阶段的 Source 可以支持块级别的 checkpoint。 如果发生故障，可以恢复 Source 并继续从最后完成的块中读取块。

所有快照块完成后，Source 将继续在单个任务中读取 binlog。 为了保证快照记录和 binlog 记录的全局数据顺序，binlog reader 将开始读取数据直到快照块完成后并有一个完整的 checkpoint，以确保所有快照数据已被下游消费。 binlog reader 在状态中跟踪所使用的 binlog 位置，因此 binlog 阶段的 Source 可以支持行级别的 checkpoint。

Flink 定期为 Source 执行 checkpoint，在故障转移的情况下，作业将重新启动并从最后一个成功的 checkpoint 状态恢复，并保证只执行一次语义。

全量阶段分片算法 #

在执行增量快照读取时，MySQL CDC source 需要一个用于分片的的算法。 MySQL CDC Source 使用主键列将表划分为多个分片（chunk）。 默认情况下，MySQL CDC source 会识别表的主键列，并使用主键中的第一列作为用作分片列。 如果表中没有主键，用户必须指定 scan.incremental.snapshot.chunk.key-column、 否则增量快照读取将失败，你可以禁用 scan.incremental.snapshot.enabled 恢复到旧的快照读取机制。 请注意，使用不在主键中的列作为分块键可能会降低表的查询性能。

对于数值和自动增量拆分列，MySQL CDC Source 按固定步长高效地拆分块。 例如，如果你有一个主键列为id的表，它是自动增量 BIGINT 类型，最小值为0，最大值为100， 和表选项 scan.incremental.snapshot.chunk.size 大小 value为25，表将被拆分为以下块：

 (-∞, 25),
 [25, 50),
 [50, 75),
 [75, 100),
 [100, +∞)

对于其他主键列类型， MySQL CDC Source 将以下形式执行语句： SELECT MAX(STR_ID) AS chunk_high FROM (SELECT * FROM TestTable WHERE STR_ID > 'uuid-001' ORDER BY STR_ID ASC LIMIT 25) 来获得每个区块的低值和高值， 分割块集如下所示：

(-∞, 'uuid-001'),
['uuid-001', 'uuid-009'),
['uuid-009', 'uuid-abc'),
['uuid-abc', 'uuid-def'),
[uuid-def, +∞).

Chunk 读取算法 #

对于上面的示例MyTable，如果 MySQL CDC Source 并行度设置为 4，MySQL CDC Source 将在每一个 executes 运行 4 个 Readers 通过偏移信号算法 获取快照区块的最终一致输出。 偏移信号算法简单描述如下：

• (1) 将当前 binlog 位置记录为LOW偏移量
• (2) 通过执行语句读取并缓冲快照区块记录 SELECT * FROM MyTable WHERE id > chunk_low AND id <= chunk_high
• (3) 将当前 binlog 位置记录为HIGH偏移量
• (4) 从LOW偏移量到HIGH偏移量读取属于快照区块的 binlog 记录
• (5) 将读取的 binlog 记录向上插入缓冲区块记录，并发出缓冲区中的所有记录作为快照区块的最终输出（全部作为插入记录）
• (6) 继续读取并发出属于 单个 binlog reader 中HIGH偏移量之后的区块的 binlog 记录。

该算法的是基于 DBLog Paper 并结合 Flink 的一个变种, 请参考它了解更多详细信息。

注意: 如果主键的实际值在其范围内分布不均匀，则在增量快照读取时可能会导致任务不平衡。

Exactly-Once 处理 #

MySQL CDC 连接器是一个 Flink Source 连接器，它将首先读取表快照块，然后继续读取 binlog， 无论是在快照阶段还是读取 binlog 阶段，MySQL CDC 连接器都会在处理时准确读取数据，即使任务出现了故障。

启动模式 #

配置选项scan.startup.mode指定 MySQL CDC 使用者的启动模式。有效枚举包括：

• initial （默认）：在第一次启动时对受监视的数据库表执行初始快照，并继续读取最新的 binlog。
• earliest-offset：跳过快照阶段，从可读取的最早 binlog 位点开始读取
• latest-offset：首次启动时，从不对受监视的数据库表执行快照， 连接器仅从 binlog 的结尾处开始读取，这意味着连接器只能读取在连接器启动之后的数据更改。
• specific-offset：跳过快照阶段，从指定的 binlog 位点开始读取。位点可通过 binlog 文件名和位置指定，或者在 GTID 在集群上启用时通过 GTID 集合指定。
• timestamp：跳过快照阶段，从指定的时间戳开始读取 binlog 事件。

例如使用 DataStream API:

MySQLSource.builder()
    .startupOptions(StartupOptions.earliest()) // 从最早位点启动
    .startupOptions(StartupOptions.latest()) // 从最晚位点启动
    .startupOptions(StartupOptions.specificOffset("mysql-bin.000003", 4L) // 从指定 binlog 文件名和位置启动
    .startupOptions(StartupOptions.specificOffset("24DA167-0C0C-11E8-8442-00059A3C7B00:1-19")) // 从 GTID 集合启动
    .startupOptions(StartupOptions.timestamp(1667232000000L) // 从时间戳启动
    .startupOptions(StartupOptions.snapshot()) // 仅读取快照
    ...
    .build()

使用 SQL:

CREATE TABLE mysql_source (...) WITH (
    'connector' = 'mysql-cdc',
    'scan.startup.mode' = 'earliest-offset', -- 从最早位点启动
    'scan.startup.mode' = 'latest-offset', -- 从最晚位点启动
    'scan.startup.mode' = 'specific-offset', -- 从特定位点启动
    'scan.startup.mode' = 'timestamp', -- 从特定位点启动
    'scan.startup.mode' = 'snapshot', -- 仅读取快照
    'scan.startup.specific-offset.file' = 'mysql-bin.000003', -- 在特定位点启动模式下指定 binlog 文件名
    'scan.startup.specific-offset.pos' = '4', -- 在特定位点启动模式下指定 binlog 位置
    'scan.startup.specific-offset.gtid-set' = '24DA167-0C0C-11E8-8442-00059A3C7B00:1-19', -- 在特定位点启动模式下指定 GTID 集合
    'scan.startup.timestamp-millis' = '1667232000000' -- 在时间戳启动模式下指定启动时间戳
    ...
)

注意：

1. MySQL source 会在 checkpoint 时将当前位点以 INFO 级别打印到日志中，日志前缀为 “Binlog offset on checkpoint {checkpoint-id}"。 该日志可以帮助将作业从某个 checkpoint 的位点开始启动的场景。
2. 如果捕获变更的表曾经发生过表结构变化，从最早位点、特定位点或时间戳启动可能会发生错误，因为 Debezium 读取器会在内部保存当前的最新表结构，结构不匹配的早期数据无法被正确解析。

DataStream Source #

import org.apache.flink.api.common.eventtime.WatermarkStrategy;
import org.apache.flink.streaming.api.environment.StreamExecutionEnvironment;
import org.apache.flink.cdc.debezium.JsonDebeziumDeserializationSchema;
import org.apache.flink.cdc.connectors.mysql.source.MySqlSource;

public class MySqlSourceExample {
  public static void main(String[] args) throws Exception {
    MySqlSource<String> mySqlSource = MySqlSource.<String>builder()
        .hostname("yourHostname")
        .port(yourPort)
        .databaseList("yourDatabaseName") // 设置捕获的数据库， 如果需要同步整个数据库，请将 tableList 设置为 ".*".
        .tableList("yourDatabaseName.yourTableName") // 设置捕获的表
        .username("yourUsername")
        .password("yourPassword")
        .deserializer(new JsonDebeziumDeserializationSchema()) // 将 SourceRecord 转换为 JSON 字符串
        .build();

    StreamExecutionEnvironment env = StreamExecutionEnvironment.getExecutionEnvironment();

    // 设置 3s 的 checkpoint 间隔
    env.enableCheckpointing(3000);

    env
      .fromSource(mySqlSource, WatermarkStrategy.noWatermarks(), "MySQL Source")
      // 设置 source 节点的并行度为 4
      .setParallelism(4)
      .print().setParallelism(1); // 设置 sink 节点并行度为 1 

    env.execute("Print MySQL Snapshot + Binlog");
  }
}

动态加表 #

扫描新添加的表功能使你可以添加新表到正在运行的作业中，新添加的表将首先读取其快照数据，然后自动读取其变更日志。

想象一下这个场景：一开始， Flink 作业监控表 [product, user, address], 但几天后，我们希望这个作业还可以监控表 [order, custom]，这些表包含历史数据，我们需要作业仍然可以复用作业的已有状态，动态加表功能可以优雅地解决此问题。

以下操作显示了如何启用此功能来解决上述场景。 使用现有的 Flink CDC Source 作业，如下：

    MySqlSource<String> mySqlSource = MySqlSource.<String>builder()
        .hostname("yourHostname")
        .port(yourPort)
        .scanNewlyAddedTableEnabled(true) // 启用扫描新添加的表功能
        .databaseList("db") // 设置捕获的数据库
        .tableList("db.product, db.user, db.address") // 设置捕获的表 [product, user, address]
        .username("yourUsername")
        .password("yourPassword")
        .deserializer(new JsonDebeziumDeserializationSchema()) // 将 SourceRecord 转换为 JSON 字符串
        .build();
   // 你的业务代码

如果我们想添加新表 [order, custom] 对于现有的 Flink 作业，只需更新 tableList() 将新增表 [order, custom] 加入并从已有的 savepoint 恢复作业。

Step 1: 使用 savepoint 停止现有的 Flink 作业。

$ ./bin/flink stop $Existing_Flink_JOB_ID

Suspending job "cca7bc1061d61cf15238e92312c2fc20" with a savepoint.
Savepoint completed. Path: file:/tmp/flink-savepoints/savepoint-cca7bc-bb1e257f0dab

Step 2: 更新现有 Flink 作业的表列表选项。

1. 更新 tableList() 参数.
2. 编译更新后的作业，示例如下：

    MySqlSource<String> mySqlSource = MySqlSource.<String>builder()
        .hostname("yourHostname")
        .port(yourPort)
        .scanNewlyAddedTableEnabled(true) 
        .databaseList("db") 
        .tableList("db.product, db.user, db.address, db.order, db.custom") // 设置捕获的表 [product, user, address ,order, custom]
        .username("yourUsername")
        .password("yourPassword")
        .deserializer(new JsonDebeziumDeserializationSchema()) // 将 SourceRecord 转换为 JSON 字符串
        .build();
   // 你的业务代码

Step 3: 从 savepoint 还原更新后的 Flink 作业。

$ ./bin/flink run \
      --detached \ 
      --from-savepoint /tmp/flink-savepoints/savepoint-cca7bc-bb1e257f0dab \
      ./FlinkCDCExample.jar

注意: 请参考文档 Restore the job from previous savepoint 了解更多详细信息。

关于无主键表 #

从2.4.0 版本开始支持无主键表，使用无主键表必须设置 scan.incremental.snapshot.chunk.key-column，且只能选择非空类型的一个字段。

在使用无主键表时，需要注意以下两种情况。

1. 配置 scan.incremental.snapshot.chunk.key-column 时，如果表中存在索引，请尽量使用索引中的列来加快 select 速度。
2. 无主键表的处理语义由 scan.incremental.snapshot.chunk.key-column 指定的列的行为决定：

• 如果指定的列不存在更新操作，此时可以保证 Exactly once 语义。
• 如果指定的列存在更新操作，此时只能保证 At least once 语义。但可以结合下游，通过指定下游主键，结合幂等性操作来保证数据的正确性。

数据类型映射 #

空间数据类型映射 #

MySQL中除GEOMETRYCOLLECTION之外的空间数据类型都会转换为 Json 字符串，格式固定，如：

{"srid": 0 , "type": "xxx", "coordinates": [0, 0]}

字段srid标识定义几何体的 SRS，如果未指定 SRID，则 SRID 0 是新几何体值的默认值。 由于 MySQL 8+ 在定义空间数据类型时只支持特定的 SRID，因此在版本较低的MySQL中，字段srid将始终为 0。

字段type标识空间数据类型，例如POINT/LINESTRING/POLYGON。

字段coordinates表示空间数据的坐标。

对于GEOMETRYCOLLECTION，它将转换为 Json 字符串，格式固定，如：

{"srid": 0 , "type": "GeometryCollection", "geometries": [{"type":"Point","coordinates":[10,10]}]}

Geometrics字段是一个包含所有空间数据的数组。

不同空间数据类型映射的示例如下：

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