ETL增量数据抽取CDC

概念：Change Data Capture，变化的数据捕获，也称：【增量数据抽取】（名词解释）

CDC是一种实现数据的增量抽取解决方案，是实现【ETL整体解决方案】中的一项子方案/子问题。(对CDC的定位）

如何捕获变化的数据是增量抽取的关键，对捕获方法一般有2点要求：

• 准确性：能够将业务系统中的变化数据准确地捕获到；
• 性能：尽量减少对业务系统造成太大的压力，影响现有业务。

2 CDC 常见解决方案

按CDC方案的任一操作是否对数据源系统产生影响（性能、功能等），分为：【侵入式CDC】、【非侵入式CDC】

按CDC方案所抽取的数据与数据源系统的变化数据是否在规定时间内同步，分为：【同步CDC】、【异步CDC】

一、侵入式

1、基于触发器

创建中间表，编写触发器或者在后端服务插入增删改的操作记录

2、基于时间戳

区分插入操作和更新操作：只有当源系统包含了插入时间戳和更新时间戳两个字段，才能区别插入和更新，否则无法区分。

删除记录的操作：不能捕获到删除操作，除非是逻辑删除，即记录没有真的删除，只是做了逻辑上的标志。

多次更新检测：如果在一次同步周期内，数据被更新了多次，只能同步最后一次更新操作，中间的更新操作都丢失了。

实时能力：时间戳和基于序列的数据抽取一般适用于批量操作，不适合于实时场景下的数据加载。

二、非侵入式

3、基于快照

1基于快照的CDC可检测到插入、更新和删除的数据 （相比基于时间戳的CDC的优点）

2需要大量存储空间来保存快照

4、基于日志

源数据库会把每个插入、更新、删除操作记录到日志里。

通过分析已经发生的事件提交(commit)的日志记录来得到增量数据信息，有一定的时间延迟。

【特点】复杂、异步、非侵入式

参考文档：

https://zhuanlan.zhihu.com/p/362471672

https://www.cnblogs.com/johnnyzen/p/12781942.html

基于以上的几种增量同步方式优缺点，采用第一种基于触发器方式

本文中的示例是源数据库Sql Server 数据库的数据同步到目标数据库MySql数据库中,被同步的源数据库为Test,Schema 为innovator，表名为MyTable

​ 流程示意图

一、在数据库层面上的系列操作

表的创建SQL如下

CREATE TABLE [innovator].[MyTable] (
  [Id] char(32) COLLATE Chinese_PRC_CI_AS  NOT NULL  PRIMARY KEY ,
  [Name] nvarchar(255) COLLATE Chinese_PRC_CI_AS  NOT NULL,
  [CreatedTime] datetime  NOT NULL,
)

1、建立SQL Server中间数据库temp_db,需要同步的所有表放在dbo下

2、创建需要同步的中间表，比如 ，中间表的表名addOrEdit_MyTable,字段和源表一样

-- 只复制基础表结构不复制索引触发器
SELECT * INTO temp_db.dbo.addOrEdit_MyTable FROM Test.innovator.MyTable WHERE 1 = 0;

3、创建需要同步删除的中间表Table_Delete

CREATE TABLE [dbo].[Table_Delete] (
  [Id] char(32) COLLATE Chinese_PRC_CI_AS  NOT NULL  PRIMARY KEY,
  [TableName] nvarchar(255) COLLATE Chinese_PRC_CI_AS  NOT NULL,
  [DeletedTime] datetime  NOT NULL,
)

4、在源数据库Test里的MyTable表里创建两个触发器

(1) 插入修改触发器

CREATE TRIGGER [innovator].[insertUpdateTrigger_MyTable]
ON [innovator].[MyTable]
WITH EXECUTE AS CALLER
FOR INSERT, UPDATE
AS
BEGIN
  -- Type the SQL Here.
  --检查插入或更新的数据在A表中是否存在，有则更新，无则添加
    if EXISTS(select 1 from temp_db.dbo.addOrEdit_MyTable as A,inserted as B where A.id=B.id)
         UPDATE  A set
             A.Name=B.Name,A.CreatedTime=B.CreatedTime
         from temp_db.dbo.addOrEdit_MyTable A join inserted B on A.id= B.id
    else
         insert into temp_db.dbo.addOrEdit_MyTable select * from inserted
END

(2) 删除触发器

CREATE TRIGGER [innovator].[deleteTrigger_MyTable]
ON [innovator].[MyTable]
WITH EXECUTE AS CALLER
FOR DELETE
AS
BEGIN
  -- Type the SQL Here.
    insert into temp_db.dbo.Table_Delete select Id ,'MyTable' as TableName, GETDATE() as DeletedTime from deleted;
END

(3) 触发器图片参考

5、创建Mysql目标数据库 Test_Mysql，字符集选择为utf8mb4

 -- CREATE DATABASE Test_Mysql DEFAULT CHARACTER SET utf8 DEFAULT COLLATE utf8_chinese_ci;
 CREATE DATABASE IF NOT EXISTS Test_Mysql DEFAULT CHARSET utf8mb4 COLLATE utf8mb4_general_ci;

6、在Test_Mysql数据库里创建表MyTable

DROP TABLE IF EXISTS `MyTable`;
CREATE TABLE `MyTable`  (
  `Id` char(32) CHARACTER SET utf8mb4 COLLATE utf8mb4_general_ci NOT NULL,
  `Name` varchar(255) CHARACTER SET utf8mb4 COLLATE utf8mb4_general_ci NOT NULL,
  `CreatedTime` datetime(0) NOT NULL,
  PRIMARY KEY (`ID`) USING BTREE
) ENGINE = InnoDB CHARACTER SET = utf8mb4 COLLATE = utf8mb4_general_ci ROW_FORMAT = Dynamic;

7、可能存在触发器中不能访问temp_db数据库，解决如下：

-- 1、查询所有数据库信息
SELECT name, database_id, is_trustworthy_on FROM sys.databases
-- 2、修改 SQL Server 的实例是否信任该数据库以及其中的内容（注意：必须是 sysadmin 固定服务器角色的成员才能设置此选项。）
ALTER  DATABASE  temp_db set TRUSTWORTHY ON
-- 3、查询系统所有用户
SELECT name FROM Sysusers
-- 4、给用户innovator_regular授权访问temp_db数据库
ALTER AUTHORIZATION ON DATABASE::temp_db TO innovator_regular

二、在apache hop上编写工作流和管道

这里偷点懒，不想再写一遍这些管道和工作流，拿之前写的截个图

1、编写源表数据第一次全量同步到目标表的管道，命名为Init_MyTable(比如下面示意图中的Init_HPART_)

(1) Table input就是源数据库Sql Server里的表，Insert/update 里就是被插入修改同步操作的目标MySql表

(2) Table input 示例图

把上图的示例sql改为下面的

SELECT
 Id,
 Name,
 CONVERT(VARCHAR(100),CreatedTime,21) AS CreatedTime
 FROM innovator.MyTable

(3) Insert/update 示例图

2、编写源表数据第一次全量同步到目标表的初始化工作流，命名为Init_Wrokflow(比如下面示意图中的InitDataTable_Wrokflow) (只执行一次)

3、编写增量同步添加修改操作的管道，命名为AddOrEdit_MyTable(比如下面示意图中的PR_AddOrEdit)

(1) Table input 示例图

把上图的示例sql改为下面的

SELECT
 Id,
 Name,
 CONVERT(VARCHAR(100),CreatedTime,21) AS CreatedTime
 FROM dbo.addOrEdit_MyTable

(2) Insert/update 示例图

(3) Delete 示例图

4、编写增量同步删除操作的管道，命名为Delete_MyTable(比如下面示意图中的PR_Delete)

(1) Table input 示例图

这里Sql改为

SELECT Id,TableName,DeletedTime FROM dbo.Table_Delete where TableName='MyTable'

(2) Delete 示例图

(3) Delete2 示例图

5、编写增量同步的工作流，命名为MyTable_Workflow(比如下面示意图中的PR_workflow)(定时执行)

其中 PR_AddOrEdit.hpl就是步骤3中的同步添加修改操作的管道，PR_Delete.hpl就是步骤四中的增量同步删除操作的管道

(1) Start定时执行示意图

(2) 工作流并行执行各个管道任务示意图

以上是基于触发器模式增量数据同步的hop web设计、建模，下一步需要在生产环境中执行设计的工作流/管道文件

Hop Web ，Hop Gui fat client 是帮助数据工程师通过可视化方式设计数据清洗流程的。

Hop run是本地命令行，来执行设计好的数据清洗流程的。

Hop server是管理和执行本地或远程的数据清洗流程的

也可以使用Apache Airflow等非自带工具，来执行。