通过Gearman实现MySQL到Redis的数据同步

深碍√TFBOYSˉ_ 2022-08-26 00:46 152阅读 0赞

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对于变化频率非常快的数据来说，如果还选择传统的静态缓存方式（Memcached、File System等）展示数据，可能在缓存的存取上会有很大的开销，并不能很好的满足需要，而Redis这样基于内存的NoSQL数据库，就非常适合担任实时数据的容器。

但是往往我们又有数据可靠性的需求，采用MySQL作为数据存储，不会因为内存问题而引起数据丢失，同时也可以利用关系数据库的特性实现很多功能。

所以就会很自然的想到是否可以采用MySQL作为数据存储引擎，Redis则作为Cache。而这种需求目前还没有看到有特别成熟的解决方案或工具，因此本文将尝试采用[Gearman+PHP+MySQL UDF的组合异步实现MySQL到Redis的数据复制][Gearman_PHP_MySQL UDF_MySQL_Redis]。

## MySQL到Redis数据复制方案 ##

无论MySQL还是Redis，自身都带有数据同步的机制，像比较常用的[MySQL的Master/Slave模式][MySQL_Master_Slave]，就是由Slave端分析Master的binlog来实现的，这样的数据复制其实还是一个异步过程，只不过当服务器都在同一内网时，异步的延迟几乎可以忽略。

那么理论上我们也可以用同样方式，分析MySQL的binlog文件并将数据插入Redis。但是这需要对binlog文件以及MySQL有非常深入的理解，同时由于[binlog存在Statement/Row/Mixedlevel多种形式][binlog_Statement_Row_Mixedlevel]，分析binlog实现同步的工作量是非常大的。

因此这里选择了一种开发成本更加低廉的方式，借用已经比较成熟的MySQL UDF，将MySQL数据首先放入Gearman中，然后通过一个自己编写的PHP Gearman Worker，将数据同步到Redis。比分析binlog的方式增加了不少流程，但是实现成本更低，更容易操作。

### Gearman的安装与使用 ###

[Gearman][]是一个支持分布式的任务分发框架。设计简洁，获得了非常广泛的支持。一个典型的Gearman应用包括以下这些部分：

![Gearman构架][Gearman 1]

*  Gearman Job Server：Gearman核心程序，需要编译安装并以守护进程形式运行在后台
 *  Gearman Client：可以理解为任务的收件员，比如我要在后台执行一个发送邮件的任务，可以在程序中调用一个Gearman Client并传入邮件的信息，然后就可以将执行结果立即展示给用户，而任务本身会慢慢在后台运行。
 *  Gearman Worker：任务的真正执行者，一般需要自己编写具体逻辑并通过守护进程方式运行，Gearman Worker接收到Gearman Client传递的任务内容后，会按顺序处理。

以前曾经介绍过类似的[后台任务处理项目Resque][Resque]。两者的设计其实非常接近，简单可以类比为：

*  Gearman Job Server：对应Resque的Redis部分
 *  Gearman Client：对应Resque的Queue操作
 *  Gearman Worker：对应Resque的Worker和Job

这里之所以选择Gearman而不是Resque是因为Gearman提供了比较好用的MySQL UDF，工作量更小。

#### 安装Gearman及PHP Gearman扩展 ####

以下均以Ubuntu12.04为例。

apt-get install gearman gearman-server libgearman-dev

检查Gearman的运行状况：

/etc/init.d/gearman-job-server status
    * gearmand is running

说明Gearman已经安装成功。

[PHP的Gearman扩展][PHP_Gearman]可以通过pecl直接安装

pecl install gearman
    echo "extension=gearman.so" > /etc/php5/conf.d/gearman.ini
    service php5-fpm restart

但是实测发现ubuntu默认安装的gearman版本过低，直接运行`pecl install gearman`会报错

> configure: error: libgearman version 1.1.0 or later required

因此Gearman + PHP扩展建议通过编译方式安装，这里为了简单说明，选择安装旧版本扩展：

pecl install gearman-1.0.3

#### Gearman + PHP实例 ####

为了更容易理解后文Gearman的运行流程，这里不妨从一个最简单的Gearman实例来说明，比如我们要进行一个文件处理的操作，首先编写一个Gearman Client并命名为client.php：

<?php
    $client = new GearmanClient();
    $client->addServer();
    $client->doBackground('writeLog', 'Log content');
    echo '文件已经在后台操作';

运行这个文件，相当于模拟用户请求一个Web页面后，将处理结束的信息返回用户：

php client.php

查看一下Gearman的状况：

(echo status ; sleep 0.1) | netcat 127.0.0.1 4730

可以看到输出为

writeLog        1       0       0
    .

说明我们已经在Gearman中建立了一个名为writeLog的任务，并且有1个任务在队列等待中。

而上面的4列分别代表[当前的Gearman的运行状态][Gearman 2]：

1.  任务名称
2.  在等待队列中的任务
3.  正在运行的任务
4.  正在运行的Worker进程

可以使用watch进行实时监控：

watch -n 1 "(echo status; sleep 0.1) | nc 127.0.0.1 4730"

然后我们需要编写一个Gearman Worker命名为worker.php：

<?php
    $worker = new GearmanWorker();
    $worker->addServer();
    $worker->addFunction('writeLog', 'writeLog');
    while($worker->work());
    
    function writeLog($job) { 
            $log = $job->workload();
            file_put_contents(__DIR__ . '/gearman.log', $log . "\n", FILE_APPEND | LOCK_EX);
    }

Worker使用一个while死循环实现守护进程，运行

php worker.php

可以看到Gearman状态变为：

writeLog        0       0       1

同时查看同目录下gearman.log，内容应为从Client传入的值`Log content`。

### 通过MySQL UDF + Trigger同步数据到Gearman ###

MySQL要实现与外部程序互通的最好方式还是通过[MySQL UDF（MySQL user defined functions）][MySQL UDF_MySQL user defined functions]来实现。为了让MySQL能将数据传入Gearman，这里使用了[lib\_mysqludf\_json][lib_mysqludf_json]和[gearman-mysql-udf][]的组合。

#### 安装lib\_mysqludf\_json ####

使用lib\_mysqludf\_json的原因是因为Gearman只接受字符串作为入口参数，可以通过lib\_mysqludf\_json将MySQL中的数据编码为JSON字符串

apt-get install libmysqlclient-dev
    wget https://github.com/mysqludf/lib_mysqludf_json/archive/master.zip
    unzip master.zip
    cd lib_mysqludf_json-master/
    rm lib_mysqludf_json.so
    gcc $(mysql_config --cflags) -shared -fPIC -o lib_mysqludf_json.so lib_mysqludf_json.c

可以看到重新编译生成了 lib\_mysqludf\_json.so 文件，此时需要查看MySQL的插件安装路径：

然后将 lib\_mysqludf\_json.so 文件复制到对应位置：

cp lib_mysqludf_json.so /usr/lib/mysql/plugin/

最后登入MySQL运行语句注册UDF函数：

CREATE FUNCTION json_object RETURNS STRING SONAME 'lib_mysqludf_json.so';

#### 安装gearman-mysql-udf ####

方法几乎一样：

apt-get install libgearman-dev
    wget https://launchpad.net/gearman-mysql-udf/trunk/0.6/+download/gearman-mysql-udf-0.6.tar.gz
    tar -xzf gearman-mysql-udf-0.6.tar.gz
    cd gearman-mysql-udf-0.6
    ./configure --with-mysql=/usr/bin/mysql_config --libdir=/usr/lib/mysql/plugin/
    make && make install

登入MySQL运行语句注册UDF函数：

CREATE FUNCTION gman_do_background RETURNS STRING SONAME 'libgearman_mysql_udf.so'; CREATE FUNCTION gman_servers_set RETURNS STRING SONAME 'libgearman_mysql_udf.so';

最后指定Gearman服务器的信息：

SELECT gman_servers_set('127.0.0.1:4730');

#### 通过MySQL触发器实现数据同步 ####

最终同步哪些数据，同步的条件，还是需要根据实际情况决定，比如我希望将数据表`data`的数据在每次更新时同步，那么编写Trigger如下：

DELIMITER $$
    CREATE TRIGGER datatoredis AFTER UPDATE ON data FOR EACH ROW BEGIN SET @ret=gman_do_background('syncToRedis', json_object(NEW.id as `id`, NEW.volume as `volume`)); 
      END$$
    DELIMITER ;

尝试在数据库中更新一条数据查看Gearman是否生效。

### Gearman PHP Worker将MySQL数据异步复制到Redis ###

Redis作为时下当热的NoSQL缓存解决方案无需过多介绍，其安装及使用也非常简单：

apt-get install redis-server 
    pecl install redis
    echo "extension=redis.so" > /etc/php5/conf.d/redis.ini

然后编写一个Gearman Worker：redis\_worker.php

#!/usr/bin/env php
    <?
    $worker = new GearmanWorker();
    $worker->addServer();
    $worker->addFunction('syncToRedis', 'syncToRedis');
    
    $redis = new Redis();
    $redis->connect('127.0.0.1', 6379);
    
    while($worker->work());
    function syncToRedis($job) { 
            global $redis;
            $workString = $job->workload();
            $work = json_decode($workString);
            if(!isset($work->id)){
                    return false;
            }
            $redis->set($work->id, $workString);
    }

最后需要将Worker在后台运行：

nohup php redis_worker.php &

通过这种方式将MySQL数据复制到Redis，经测试单Worker基本可以瞬时完成。

## 注意点 ##

在实际操作中发现，Gearman UDF在每次MySQL服务重启后会丢失已经设置的服务器信息。因为时间有限没有深入的调查原因，而用了曲线救国的解决方法，让MySQL在每次服务启动时自动运行一次设置语句：

vi /var/lib/mysql/init_file.sql

加入

SELECT gman_servers_set('127.0.0.1:4730');

然后在/etc/mysql/my.cnf的`[mysqld]`小节下加入

init-file=/var/lib/mysql/init_file.sql

然后重启服务。

## 参考 ##

*  [MySQL replication to Redis cache server via Ruby, Gearman, triggers, and MySQL UDF (Ubuntu version)][MySQL replication to Redis cache server via Ruby_ Gearman_ triggers_ and MySQL UDF _Ubuntu version]
 *  [管理Gearman][Gearman 3]

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[Gearman_PHP_MySQL UDF_MySQL_Redis]: http://avnpc.com/pages/mysql-replication-to-redis-by-gearman
[MySQL_Master_Slave]: http://dev.mysql.com/doc/refman/5.5/en/replication.html
[binlog_Statement_Row_Mixedlevel]: http://dev.mysql.com/doc/refman/5.5/en/binary-log-setting.html
[Gearman]: http://gearman.org/
[Gearman 1]: http://gearman.org/images/gearman_stack.png
[Resque]: http://avnpc.com/pages/run-background-task-by-php-resque
[PHP_Gearman]: http://pecl.php.net/package/gearman
[Gearman 2]: http://search.cpan.org/~dormando/Gearman-Server/lib/Gearman/Server/Client.pm
[MySQL UDF_MySQL user defined functions]: http://www.mysqludf.org/
[lib_mysqludf_json]: https://github.com/mysqludf/lib_mysqludf_json#readme
[gearman-mysql-udf]: https://launchpad.net/gearman-mysql-udf
[MySQL replication to Redis cache server via Ruby_ Gearman_ triggers_ and MySQL UDF _Ubuntu version]: http://ericlondon.com/posts/254-mysql-replication-to-redis-cache-server-via-ruby-gearman-triggers-and-mysql-udf-ubuntu-version
[Gearman 3]: http://huoding.com/2012/10/30/196