Flink-cdc更好的流式数据集成工具

What’s Flink-cdc?

Flink CDC 是基于Apache Flink的一种数据变更捕获技术，用于从数据源（如数据库）中捕获和处理数据的变更事件。CDC技术允许实时地捕获数据库中的增、删、改操作，将这些变更事件转化为流式数据，并能够对这些事件进行实时处理和分析。

Flink CDC提供了与各种数据源集成的功能，包括常见的关系型数据库（如MySQL、PostgreSQL、Oracle等）以及NoSQL数据库（如MongoDB、HBase等）。它通过监控数据库的日志或轮询方式来捕获数据变更，并将变更事件作为数据流发送到Flink的任务中进行处理。

Flink CDC 深度集成并由 Apache Flink 驱动，提供以下核心功能：

✅ 端到端的数据集成框架
✅ 为数据集成的用户提供了易于构建作业的 API
✅ 支持在 Source 和 Sink 中处理多个表
✅ 整库同步
✅具备表结构变更自动同步的能力（Schema Evolution）

在使用者的角度，就是Flink-cdc可以简化流处理的流程:

• 引入Flink-cdc之前流处理流程
  

• 引入Flink-cdc之后后流处理流程
  
  如上所示，在flink-cdc被引入后大大简化了流处理流程

Flink-cdc支持的链接及对应的版本

Pipeline Connectors

Source Connectors
截止目前（2024-05-23）

Flink-cdc与Flink对应对影版本的关系

截止目前（2024-05-23）

flink-connector-mysql-cdc 实例分析

示例代码

demo代码：

import com.ververica.cdc.connectors.mysql.source.MySqlSource;
import com.ververica.cdc.connectors.mysql.table.StartupOptions;
import com.ververica.cdc.debezium.JsonDebeziumDeserializationSchema;
import org.apache.flink.api.common.eventtime.WatermarkStrategy;
import org.apache.flink.runtime.state.hashmap.HashMapStateBackend;
import org.apache.flink.streaming.api.environment.CheckpointConfig;
import org.apache.flink.streaming.api.environment.StreamExecutionEnvironment;

public class MySqlSourceDemo {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        MySqlSource<String> mySqlSource = MySqlSource.<String>builder()
                .hostname("mysql-server-host")
                .port(3306)
                .databaseList("mydb") // 设置捕获的数据库
                .tableList("mydb.products") // 设置捕获的表,如果需要同步整个数据库，请将 tableList 设置为 ".*".
//                .tableList(".*") // 捕获整个数据库的表
//                .tableList("^(?!mysql|information_schema|performance_schema).*") // 设置捕获的表，排除系统库
//                .tableList("mydb.(?!products|orders).*") // 同步排除products和orders表之外的整个my_db库
                .username("flink-cdc")
                .password("xxx")
                .serverId("5400-5405")
                .deserializer(new JsonDebeziumDeserializationSchema()) // 将 SourceRecord 转换为 JSON 字符串
                .serverTimeZone("Asia/Shanghai") // 设置时区
                .startupOptions(StartupOptions.initial())
                .scanNewlyAddedTableEnabled(true) // 启用扫描新添加的表功能
//                .includeSchemaChanges(true) // 包括 schema 变更
                .build();

        org.apache.flink.configuration.Configuration config = new org.apache.flink.configuration.Configuration();
        config.setString("rest.port", "8081");
//        StreamExecutionEnvironment env = StreamExecutionEnvironment.createLocalEnvironment(config); //本地环境，调试用
        StreamExecutionEnvironment env = StreamExecutionEnvironment.getExecutionEnvironment();
        // 设置 3s 的 checkpoint 间隔
        env.enableCheckpointing(3000);
        env.setStateBackend(new HashMapStateBackend());
        env.getCheckpointConfig().setCheckpointStorage("file:///tmp/ck");//本地文件系统
//        env.getCheckpointConfig().setExternalizedCheckpointCleanup(CheckpointConfig.ExternalizedCheckpointCleanup.RETAIN_ON_CANCELLATION); 1.14.0 版本开始支持
        env.getCheckpointConfig().enableExternalizedCheckpoints(CheckpointConfig.ExternalizedCheckpointCleanup.RETAIN_ON_CANCELLATION);

        env.fromSource(mySqlSource, WatermarkStrategy.noWatermarks(), "MySQL Source")
                // 设置 source 节点的并行度为 4
                .setParallelism(5)
                .print()
                .setParallelism(1); // 设置 sink 节点并行度为 1

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

maven依赖：

<properties>
        <maven.compiler.source>8</maven.compiler.source>
        <maven.compiler.target>8</maven.compiler.target>
        <project.build.sourceEncoding>UTF-8</project.build.sourceEncoding>
        <flink.version>1.14.5</flink.version>
        <scala.binary.version>2.12</scala.binary.version>
    </properties>

    <dependencies>
        <dependency>
            <groupId>junit</groupId>
            <artifactId>junit</artifactId>
            <scope>test</scope>
        </dependency>

        <!-- 将 Apache Flink 的 Web 运行时模块添加到项目中 -->
        <dependency>
            <groupId>org.apache.flink</groupId>
            <artifactId>flink-runtime-web_${scala.binary.version}</artifactId>
            <version>${flink.version}</version>
            <scope>provided</scope>
        </dependency>

        <dependency>
            <groupId>org.apache.flink</groupId>
            <artifactId>flink-clients_${scala.binary.version}</artifactId>
            <version>${flink.version}</version>
            <scope>provided</scope> <!--provided生命周期在test模式才可以运行，在main模式会找不到包-->
        </dependency>

        <dependency>
            <groupId>com.ververica</groupId>
            <artifactId>flink-connector-mysql-cdc</artifactId>
            <version>2.3.0</version>
            <scope>compile</scope>
        </dependency>

        <dependency>
            <groupId>org.apache.flink</groupId>
            <artifactId>flink-table-common</artifactId>
            <version>${flink.version}</version>
            <scope>compile</scope>
        </dependency>

        <dependency>
            <groupId>org.slf4j</groupId>
            <artifactId>slf4j-log4j12</artifactId>
            <version>1.7.25</version>
            <scope>provided</scope>
        </dependency>

    </dependencies>

日志配置文件：
log4j.properties

log4j.rootCategory=error,stdout
log4j.appender.stdout=org.apache.log4j.ConsoleAppender
log4j.appender.stdout.target=System.out
log4j.appender.stdout.layout=org.apache.log4j.PatternLayout
log4j.appender.stdout.layout.ConversionPattern=%d{yyyy-MM-dd HH:mm:ss} %p %c{1}:%L - %m%n

启动standalone Flink级群

# jobmanager
docker run -d \
--name flink-jm \
--hostname flink-jm \
-p 8082:8081 \
--env FLINK_PROPERTIES="jobmanager.rpc.address: flink-jm" \
--network flink-network-standalone \
ponylee/flink:1.15.0-java8  \
jobmanager


# taskmanager
docker run -d \
--name flink-tm \
--hostname flink-tm \
--env FLINK_PROPERTIES="jobmanager.rpc.address: flink-jm" \
--network flink-network-standalone \
ponylee/flink:1.15.0-java8 \
taskmanager \
-Dtaskmanager.memory.process.size=1024m \
-Dtaskmanager.numberOfTaskSlots=5 \
-Drest.flamegraph.enabled=true

分析说明

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 , 假设 Source 并行度为 4，server id 配置必须：serverId(“5400-5405”)，5405-5400=5 >= 4。来为 4 个 Source readers 中的每一个分配唯一的 Server id。

查看mysql链接发现
select * from information_schema.processlist where user = ‘flink-cdc’;
Flink-cdc对mysql的影响
正常情况下，Flink-cdc是No-lock Read，主库可以继续处理事务和查询，而不会导致主库进程阻塞，对主库产生直接影响。但是，在某些情况下数据同步的过程中可能会对主库产生一些间接影响，比如：网络、IO、CPU负载以及mysql的并发连接数等资源消耗。但这些对主库的开销影响相对较小（全量同步阶段可能比较耗能，但时间相对比较短）。

断点续传

通过从checkpoint/savepoint 恢复，flink-cdc可以保证断点续传。

• 从checkpoint/savepoint恢复，缩小同步范围，例如：从tableList(“mydb.products,mydb.orders”)或tableList(“.*”) 缩小到 tableList(“mydb.products”)，应用更新生效。

• 应用从checkpoint/savepoint恢复，扩大同步范围的部分不会生效，例如：从tableList(“mydb.products”) 到 tableList(“mydb.products,mydb.orders”)或tableList(“.*”)，应用更新不生效生效。若想使动态加表生效，可以显示制定scanNewlyAddedTableEnabled(true) ，来启用扫描新添加的表功能。如没有特殊情况，建议在开发环境开启此配置。

参考：
flink-cdc
flink-cdc docs