微服務(wù)之?dāng)?shù)據(jù)同步Porter

Porter是一款數(shù)據(jù)同步中間件，主要用于解決同構(gòu)/異構(gòu)數(shù)據(jù)庫之間的表級別數(shù)據(jù)同步問題。

背景

在微服務(wù)架構(gòu)模式下深刻的影響了應(yīng)用和數(shù)據(jù)庫之間的關(guān)系，不像傳統(tǒng)多個服務(wù)共享一個數(shù)據(jù)庫，微服務(wù)架構(gòu)下每個服務(wù)都要有自己的數(shù)據(jù)庫。如果你想獲得微服務(wù)帶來的好處，每個服務(wù)獨有一個數(shù)據(jù)庫是必須的，因為微服務(wù)強調(diào)的就是松耦合。我們希望數(shù)據(jù)庫就和服務(wù)一樣，要有充分的獨立性、可以和服務(wù)一起部署、一起擴展、一起重構(gòu)。同時，還需要兼顧數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)聚合、DBA的多種數(shù)據(jù)庫備份、報表中心的業(yè)務(wù)報表等等矛盾問題。因此便產(chǎn)生了「Porter」項目。

微服務(wù)改造過程中，無法避免的一個坎，那就是垂直拆庫，根據(jù)不同的子服務(wù)，把過去的「一庫多服」拆分成「一庫一服」。

一庫多服還是一庫一服？

不管是否是微服務(wù)架構(gòu)，應(yīng)用的各個模塊之間都需要頻繁的通信、協(xié)作、共享數(shù)據(jù)，實現(xiàn)系統(tǒng)的整體價值。區(qū)別點在于單體應(yīng)用是通過本地方法調(diào)用來完成；在微服務(wù)中是通過遠程API調(diào)用完成。
而共享數(shù)據(jù)最賤的方式就是采用共享數(shù)據(jù)庫模式，也就是單體應(yīng)用中最常用的方式，一般只有一個數(shù)據(jù)庫，如圖一庫多服和一庫一服的方式:

一庫多服的架構(gòu)模式通常會被認為是微服務(wù)架構(gòu)下的反范式，它的問題在于：

穩(wěn)定性：單點故障，一個數(shù)據(jù)庫掛掉，整批服務(wù)全部停止。服務(wù)獨立性被扼殺？

耦合性：數(shù)據(jù)在一起，會給貪圖方便的開發(fā)或者DBA工程師編寫很多數(shù)據(jù)間高度依賴的程序或者工具；

擴展性：無法針對某一個服務(wù)進行精準優(yōu)化或擴展，服務(wù)會大體分為兩個讀多寫少、寫多讀少，數(shù)據(jù)庫優(yōu)化是根據(jù)服務(wù)而來的，不是一篇而論。

所以隨行付內(nèi)部一般推薦的做法：是為每一個微服務(wù)準備一個單獨的數(shù)據(jù)庫，即一庫一服模式。這種模式更加適合微服務(wù)架構(gòu)，它滿足每一個服務(wù)是獨立開發(fā)、獨立部署、獨立擴展的特性。當(dāng)需要對一個服務(wù)進行升級或者數(shù)據(jù)架構(gòu)改動的時候，無須影響到其他的服務(wù)。需要對某個服務(wù)進行擴展的時候，也可以手術(shù)式的對某一個服務(wù)進行局部擴容。

那么問題來了，在改造中我們發(fā)現(xiàn)，以下問題，誕生了該項目：

報表中心和前端詳細頁都存在SQL Join方式，經(jīng)歷我們一庫一服的拆分后，無法在繼續(xù)使用SQL Join方式了...
數(shù)據(jù)中心，做得是數(shù)據(jù)聚合，數(shù)據(jù)拆分后，給數(shù)據(jù)中心帶來了很大的麻煩...
微服務(wù)之后，各個應(yīng)用模塊對數(shù)據(jù)庫的要求出現(xiàn)了分歧，數(shù)據(jù)庫類型多元化自主選擇還是統(tǒng)一...
等等...

Porter介紹

Porter是一個集中式的數(shù)據(jù)處理通道，所有的數(shù)據(jù)都在這個數(shù)據(jù)處理平臺匯聚、分發(fā)。Porter是一個無中心、插件友好型分布式數(shù)據(jù)同步中間件。默認注冊中心插件實現(xiàn)為zookeeper, 當(dāng)然，你也可以基于注冊中心接口實現(xiàn)自定義注冊中心模塊。在Porter的主流程外分布著集群插件、源端消費插件、源端消息轉(zhuǎn)換器插件、目標端寫入插件、告警插件、自定義數(shù)據(jù)定義插件等插件模塊，除了集群插件、告警插件是Porter任務(wù)節(jié)點全局作用域外，其余插件模塊都隨著同步任務(wù)的不同而相應(yīng)組合。得益于良好的設(shè)計模式，Porter才能為大家呈現(xiàn)如此靈活的擴展性與易用性。

功能

Porter始于2017年，提供數(shù)據(jù)同步功能，但并不僅僅局限于數(shù)據(jù)同步，在隨行付內(nèi)部廣泛使用。主要提供一下功能：

原生支持Oracle|Mysql到Jdbc關(guān)系型數(shù)據(jù)庫最終一致同步
插件友好化，支持自定義源端消費插件、目標端載入插件、告警插件等插件二次開發(fā)。
支持自定義源端、目標端表、字段映射
支持節(jié)點基于配置文件的同步任務(wù)配置。
支持管理后臺同步任務(wù)推送，節(jié)點、任務(wù)管理。提供任務(wù)運行指標監(jiān)控，節(jié)點運行日志、任務(wù)異常告警。
支持節(jié)點資源限流、分配。
基于Zookeeper集群插件的分布式架構(gòu)。支持自定義集群插件。

架構(gòu)設(shè)計

Porter節(jié)點通過注冊中心實現(xiàn)分布式集群，并根據(jù)資源需求動態(tài)擴縮容。Portert與注冊中心協(xié)商了一套任務(wù)、節(jié)點、統(tǒng)計接口，Porter節(jié)點通過監(jiān)聽注冊中心接口數(shù)據(jù)的變化實現(xiàn)任務(wù)的分配管理。配置管理后臺遵守并實現(xiàn)注冊中心的接口規(guī)范，實現(xiàn)對Porter節(jié)點遠程管理。注冊中心同樣有一套分布式鎖機制，用于任務(wù)資源的分配。
在這個機制外，Porter節(jié)點可以通過本地配置文件的方式實現(xiàn)任務(wù)的定義。

原理介紹:

1、基于Canal開源產(chǎn)品，獲取MySql數(shù)據(jù)庫增量日志數(shù)據(jù)。
2、管理系統(tǒng)架構(gòu)。管理節(jié)點(web manager)管理工作節(jié)點任務(wù)編排、數(shù)據(jù)工作節(jié)點(TaskWork)匯報工作進度
3、基于Zookeeper集群插件的分布式架構(gòu)。支持自定義集群插件
4、基于Kafka消息組件，每張表對應(yīng)一個Topic，數(shù)據(jù)節(jié)點分Topic消費工作

處理流程

為了保證數(shù)據(jù)的一致性，源端數(shù)據(jù)提取與目標端插入采用單線程順序執(zhí)行，中間階段通過多線程執(zhí)行提高數(shù)據(jù)處理速度。對照上圖就是SelectJob與LoadJob單線程執(zhí)行，ExtractJob、TransformJob線程并行執(zhí)行，然后在LoadJob階段對數(shù)據(jù)包進行排序，順序?qū)懭肽繕硕恕?/p>

正如文章開頭所說，告警插件與注冊中心插件在多個任務(wù)間共享，每個任務(wù)根據(jù)源端與目標端的類型、源端數(shù)據(jù)格式選擇與之相匹配的處理插件。也就是說告警插件、注冊中心插件與Porter節(jié)點配置相關(guān)，數(shù)據(jù)消費插件、目標端插件、自定義數(shù)據(jù)處理插件等插件與任務(wù)配置相關(guān)。

插件化設(shè)計

Porter通過SPI規(guī)范結(jié)合單例、工廠、監(jiān)聽者模式等設(shè)計模式，實現(xiàn)了極大的靈活性與松耦合，滿足不同場景的二次開發(fā)。具體涵蓋如下四個方面的插件化設(shè)計：
注冊中心插件
源端消費插件
目標端載入插件
自定義數(shù)據(jù)處理插件

集群機制

Porter的集群模式依賴集群插件，默認的集群插件基于zookeeper實現(xiàn)。Porter任務(wù)節(jié)點和管理節(jié)點并不是強制綁定關(guān)系，任務(wù)部署可以通過任務(wù)配置文件，也可以通過管理節(jié)點推送。管理節(jié)點還可以管理節(jié)點、收集、展示監(jiān)控指標信息等，是一個不錯的、簡化運維的管理平臺。同樣的，可以基于zookeeper數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)協(xié)議實現(xiàn)你自己的管理平臺。集群模式下的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：

zookeeper集群模式插件

zookeeper數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)協(xié)議：

Porter的集群機制主要有以下功能:

實現(xiàn)節(jié)點任務(wù)的負載，當(dāng)前任務(wù)節(jié)點失效后自動漂移到其他任務(wù)節(jié)點
實現(xiàn)任務(wù)節(jié)點與管理節(jié)點的通信
實現(xiàn)任務(wù)處理進度的存儲與拉取
實現(xiàn)統(tǒng)計指標數(shù)據(jù)的上傳(最新的開發(fā)版本支持自定義統(tǒng)計指標上傳客戶端，原生支持kafka)
用于節(jié)點、任務(wù)搶占的分布式鎖實現(xiàn)
基于文件系統(tǒng)的單機模式插件

最新開發(fā)版支持Porter任務(wù)節(jié)點以單機模式運行,不依賴管理后臺和zookeeper，通過配置文件配置任務(wù)。單機模式是一種特殊的集群模式，僅支持部分集群功能，但簡化了任務(wù)部署的復(fù)雜性，靈活多變。

實現(xiàn)任務(wù)處理進度的存儲與拉取
實現(xiàn)統(tǒng)計指標數(shù)據(jù)的上傳
Porter任務(wù)節(jié)點運行模式的配置方式

#zookeeper集群配置
porter.cluster.strategy=ZOOKEEPER
porter.cluster.client.url=127.0.0.1:2181
porter.cluster.client.sessionTimeout=100000

#單機模式配置
porter.cluster.strategy=STANDALONE
porter.cluster.client.home=/path/.porter