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一种并行加载的方法

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    一个数据库的同步系统,可以分为三部分:抓取变化,传输和加载。抓取数据库变化,最通常的做法是用trigger记录到表中,或者通过解析Oracle redo log中的信息来抓取。传输是将数据库变化记录到特定格式的文件中,通过网络推送到目标数据库上。加载则是指在目标数据库上应用这些变化(SQL),这里主要是讨论并行加载的实现思路。

    我们通过trigger或者redo log得到了数据库变化的事务流,这个流是按照事务的提交顺序排列的,最简单的方法是在目标端按照这个事务流顺序执行,就是串行执行。这么做的最大优点是可以完全保证事务的一致性,但是缺点是性能很差。如果采用并行加载,就需要考虑事务相关性的问题,所谓事务相关性,是指两个或多个事务更新了同一条或者多条记录,他们之前存在时间上的依赖关系。如果将具有相关性的事务分在不同的并发进程上加载,可能出现后面的事务被前面的事务覆盖掉的情况,最终导致事务混乱。

    我们设计一个并行加载的方法,目标是尽可能快的加载数据,保证不会产生数据混乱的情况,但是不能保证事务完全的一致性。这句话如何理解,假设两个事务不相关,A事务只更新A表,B事务只更新B表,如果在源库A事务先于B事务完成,那么在目标库可以让B事务先于A事务执行,或者两个事务并行执行,虽然事务的顺序与主库并不一致,但是数据是正确的,因为两个事务不相关。

    我们如果按照事务去分拆并行的话,设计比较困难,因为涉及到事务的相关性分析。换个思路,我们可以按照数据来拆分并行,也就是把同一个事务拆分到不同的并发进程中,保证表的同一行记录的所有更改都由一个并发进程处理。按照这个思路,我们首先把事务流加载到一个队列或者一个内存结构中去,为了理解方便,我们可以认为放在了一张内存表中,这个表有以下几个字段,事务ID,表名,PK,SQL,时间序列号。首先按照不同的表分组,将不同的表的操作分配给不同的进程处理,每个并发进程按照事务提交的时间顺序来执行。比如:A事务更新A,B,C三张表的A1,B1,C1记录,B事务更新A,B,C三张表的A2,B2,C2记录,C事务更新A,B,C三张表的A3,B3,C3记录。三个事务的提交顺序是A,B,C,这时我们可以启动三个并发进程,分别处理A表,B表和C表的操作,顺序是A1,A2,A3……这样就实现了最简单的并行,虽然目标库的事务与主库并不一致,但是数据是完整和正确的。

    按照表来做并行可能还不足够,如果某张表的更改量特别大,这时我们还可以进一步分组,针对同一张表中的操作再按照行(PK)分组,保证同一行的不同操作分配到不同的并发进程中。这里有一些小的技巧,在很多情况下,我们可以只关注某行的最后一个操作就可以了,比如某行的最后一个操作是delete,那么我们只需要执行delete,之前的操作就可以直接丢弃,如果是insert,那么我们可以在目标库先执行delete,然后再insert,针对我们自己的系统,有些表的update是全部字段更新,所以我们直接采用了merge操作,因为系统是自己开发的,所以可以针对我们自己的特性定制了功能。

    有人说这个思路有些土,Oracle logical standby,Goldengate或者Shareplex这些商业软件是怎么做的?我之前也写过一篇文章探讨这个问题:Oracle Logical Standby SQL Apply Architecture,这些商业软件都声称自己分析了事务的相关性,可以做到并行加载,但是同样也存在事务不一致的问题,但是分析事务的相关性肯定要按照表或者行来分析,所以思路应该不会差太远,无非是他们包装得更好。

    PS:这个方法并不是我想出来的,是团队的智慧。现在看起来思路挺简单,但是其实困扰了我们很长的时间。当然如果你有更好的方法,欢迎和我讨论。

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