CN111541736A - 一种数据库流复制方法和装置 - Google Patents

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CN111541736A CN202010202374.7A CN202010202374A CN111541736A CN 111541736 A CN111541736 A CN 111541736A CN 202010202374 A CN202010202374 A CN 202010202374A CN 111541736 A CN111541736 A CN 111541736A
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Abstract

本公开提供了一种数据库流复制方法及装置，用于解决主备数据库之间数据流复制效率不高的技术问题。本公开实施例中，主数据库服务器接收到数据流复制请求时，采用用户数据报协议UDP对待发送数据流进行封装，以组播的方式将待发送数据流发送给备数据库服务器。本公开实施例使用UDP组播方式进行数据流复制传输，主备数据库服务器之间无需进行如TCP协议的三次握手连接建立过程，且直接以组播方式发送复制数据流到各备数据库服务器，提高了流复制的数据传输效率。

Description

一种数据库流复制方法和装置
技术领域
本公开涉及通信领域，尤其涉及一种数据库流复制方法和装置。
背景技术
PostgreSQL是一个功能强大的开源对象关系数据库管理系统，用于安全地存储数据，并允许在处理请求时检索它们。PostgreSQL的特性覆盖了SQL-2/SQL-92和SQL-3/SQL-99，它包括了目前世界上最丰富的数据类型的支持，比如IP类型和几何类型等。PostgreSQL支持事务、子查询、多版本并行控制系统(MVCC)、数据完整性检查等特性。
TCP协议属于传输层协议。其中TCP提供IP环境下的数据可靠传输，它提供的服务包括数据流传送、可靠性、有效流控、全双工操作和多路复用。TCP在传递数据之前，要先建立连接，在数据传递时，还需要经过确认、重传、拥塞控制等处理，以保证传输的正确性和可靠性。TCP协议需要在每台设备上维护所有的传输连接，每个连接都会占用系统的CPU、内存等硬件资源。而且，TCP有确认机制、三次握手机制，这些也导致TCP容易被人利用，实现DOS、DDOS、CC等攻击。
发明内容
本公开提供一种数据库流复制方法及装置，用于解决主备数据库之间数据流复制效率不高的技术问题。
基于本公开一实施例，提供一种数据库流复制方法，该方法包括：
主数据库服务器接收到数据流复制请求时，采用用户数据报协议UDP对待发送数据流进行封装；
主数据库服务器以组播的方式将待发送数据流发送给备数据库服务器。
进一步地，在封装之前，该方法还包括：
判断是否已配置了包含多个备数据库服务器的组播组，若未配置，则自动建立包含多个备数据库服务器的组播组；
在进行封装时，先将待发送数据流切分成数据块，为每个数据块分配唯一的数据块标识，然后再添加UDP头，最后生成UDP报文。
进一步地，所述方法还包括：
当主数据库服务器接收到备数据库服务器发送的重传请求时，根据重传请求中的待重传数据块标识进行对应数据块的重传。
基于本公开一实施例，还提供一种数据库流复制方法，应用于备数据库服务器，该方法包括：
向主数据库服务器发送数据流复制请求；
接收主数据库服务器以组播方式发送的以UDP协议封装的待发送数据流，经解封装后将所述待发送数据流存储在备数据库服务器中。
进一步地，该方法还包括：
当备数据库服务器接收到以UDP协议封装的待发送数据流时，对接收到的UDP报文进行解封装后获得数据块标识，基于已接收到的数据块标识和当前UDP报文中的数据块标识进行重传检测，当检测到丢包后，向主数据库服务器发送重传请求，重传请求中包含待重传的数据块标识。
基于本公开一实施例，还提供一种数据库流复制装置，应用于主数据库服务器，该装置包括：
请求接收模块，用于接收备数据库服务器的数据流复制请求；
封装模块，用于在接收到数据流复制请求后，采用用户数据报协议UDP对待发送数据流进行封装；
组播发送模块，用于以组播的方式将待发送数据流发送给备数据库服务器。
进一步地，该装置还包括：
组播配置模块，用于在封装之前，判断是否已配置了包含多个备数据库服务器的组播组，若未配置，则自动建立包含多个备数据库服务器的组播组；
所述封装模块在进行封装时，先将待发送数据流切分成数据块，为每个数据块分配唯一的数据块标识，然后再添加UDP头，最后生成UDP报文。
进一步地，所述装置还包括：
重传模块，用于在接收到备数据库服务器发送的重传请求时，根据重传请求中的待重传数据块标识进行对应数据块的重传。
基于本公开一实施例，还提供一种数据库流复制装置，应用于备数据库服务器，该装置包括：
请求模块，用于向主数据库服务器发送数据流复制请求；
接收模块，用于接收主数据库服务器以组播方式发送的以UDP协议封装的待发送数据流，经解封装后将所述待发送数据流存储在备数据库服务器中。
进一步地，接收模块还用于对接收到的UDP报文进行解封装后获得数据块标识，基于已接收到的数据块标识和当前UDP报文中的数据块标识进行重传检测，当检测到丢包后，由请求模块向主数据库服务器发送重传请求，重传请求中包含待重传的数据块标识。
本公开实施例中，主数据库服务器接收到数据流复制请求时，采用用户数据报协议UDP对待发送数据流进行封装，以组播的方式将待发送数据流发送给备数据库服务器。本公开实施例使用UDP组播方式进行数据流复制传输，主备数据库服务器之间无需进行如TCP协议的三次握手连接建立过程，且直接以组播方式发送复制数据流到各备数据库服务器，提高了流复制的数据传输效率。
附图说明
为了更加清楚地说明本公开实施例或者现有技术中的技术方案，下面将对本公开实施例或者现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据本公开实施例的这些附图获得其他的附图。
图1为本公开一实施例提供的主数据库服务器侧的数据库流复制方法的流程示意图；
图2为本公开另一实施例提供的备数据库服务器侧的数据库流复制方法的流程示意图；
图3为本公开一实施例提供的主备数据库服务器进行流复制传输的交互示流程意图；
图4为本公开一实施例提供的分别位于主数据库服务器和备数据库服务器的数据库流复制装置的示意图。
具体实施方式
在本公开实施例使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的，而非限制本公开实施例。本公开实施例和权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其它含义。本文中使用的术语“和/或”是指包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
应当理解，尽管在本公开实施例可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本公开实施例范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，此外，所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。
数据库在写入数据的时候，需要将数据同时写入主数据库服务器(Primary)和备数据库服务器(Slave)，这个时候需要进行写入数据的数据流复制(简称流复制)，以提高数据库写入速度。流复制的效率影响到数据库的性能，以PostgreSQL数据库为例，PostgreSQL数据库的流复制在主备之间是通过TCP建立一对一的可靠连接，当流复制配置了多个slave时，就需要建立多个TCP连接，因为TCP连接需要三次握手以及重传等机制，导致传输的速率并不高。
为了提高数据库中主备数据库之间的流复制效率，本公开文件提供一种数据库流复制方法，该方法包括主数据库服务器和备数据库服务器两端的处理步骤。图1为本公开一实施例提供的主数据库服务器侧的数据库流复制方法的流程示意图，该实施例中的方法应用于主数据库服务器，该方法包括：
步骤101、主数据库服务器接收到数据流复制请求时，采用用户数据报协议(UserDatagram Protocol，UDP)对待发送数据流进行封装。
步骤102、主数据库服务器以组播的方式将待发送数据流发送给备数据库服务器。
该实施例中使用UDP组播方式进行数据流复制传输，主备数据库服务器之间无需进行如TCP协议的三次握手连接建立过程，且直接以组播方式发送复制数据流到各备数据库服务器，从而提高了流复制的数据传输效率。
进一步地，为了提高传输的效率和可靠性，在本公开另一实施例中提供的数据库流复制方法做了进一步改进，该实施例中的方法包括：
步骤111、主数据库服务器接收到数据流复制请求时，先判断是否已配置了包含多个备数据库服务器的组播组，若未配置，则自动建立包含多个备数据库服务器的组播组，若已配置，则执行步骤202。
步骤112、主数据库服务器采用UDP协议对待发送数据流进行封装，在封装时，先将待发送数据流切分成数据块，为每个数据块分配唯一的数据块标识，然后再添加UDP头，最后生成UDP报文。
步骤113、主数据库服务器将封装后的UDP报文发送给备数据库服务器。
在本公开另一实施例中，当主数据库服务器接收到备数据库服务器发送的重传请求时，根据重传请求中的待重传数据块标识进行对应数据块的重传。
进一步地，与主数据库服务器处理步骤对应地，图2为本公开另一实施例提供的备数据库服务器侧的数据库流复制方法的流程示意图，该方法包括：
步骤201、备数据库服务器向主数据库服务器发送数据流复制请求。
步骤202、备数据库服务器接收主数据库服务器以组播方式发送的以UDP协议封装的待发送数据流，经解封装后将所述待发送数据流存储在备数据库服务器中。
进一步地，在本公开另一实施例中，当备数据库服务器接收到以UDP协议封装的待发送数据流时，对接收到的UDP报文进行解封装后获得数据块标识，基于已接收到的数据块标识和当前UDP报文中的数据块标识进行重传检测，当检测到丢包后，向主数据库服务器发送重传请求，重传请求中包含待重传的数据块标识，以指示主数据库服务器重新传输待重传的数据块标识。
图3为本公开一实施例提供的主备数据库服务器进行流复制传输的交互示流程意图，该实施例中示例了主数据库服务器和备数据库服务器两端的处理步骤，以下以PostgreSQL数据库为例结合该附图3进行示例描述。PostgreSQL数据库中流复制发送任务的模块为walsender，负责流复制请求和接收任务的模块为walreceiver，该实例的数据流可为数据库日志，主数据库服务器(Primary)通过本公开提供的流复制方法将日志数据分发给各个备数据库服务器(Slave)。
Primary端的处理流程如下：
S1、Primary收到Slave发起的流复制请求，如果walsender还没有启动，则启动walsender进程。
S2、在初始情况下，若没有配置包括所有Slave的组播组，则根据数据库配置信息自动建立组播组，将所有Slave的IP添加到该组播组中。若组播组已建立，则直接执行S3。
S3、Primary对待发送的数据流进行UDP封装，封装的方法示例如下：
A、首先待发送的数据流(数据库日志)切成固定大小的数据块；
B、为每个数据块添加唯一数据块标识ID，并将数据块ID封装到数据块头部；
C、为数据块添加UDP报文头，封装成UDP报文。
S4、Primary将封装后的UDP报文以组播方式依次发送给Slave。
S5、期间如果收到Slave发送的重传请求，则终止当前的UDP报文的发送，重新从发送重传请求中包含的数据块ID对应的数据块。
Slave端的处理流程如下：
S11、启动walreceiver进程，并向primary发送流复制请求，初始时请求的数据块ID为0；
S12、等待接收数据；
S13、当接收到包含数据块的UDP报文后，去掉UDP报文头；
S14、获取数据块ID；
S15、判断是否是期望的数据块ID，根据判断结果作相应处理；
判断是否为期望的数据块ID的方法为：
首先解析数据块ID，假设本次接收到的数据块ID为cn,上一次保存的数据块ID为cp。若cn＝cp+1，则判定为是期望的数据块ID，接收并保存该数据块内容，并更新cp＝cn。若cn<cp+1，则表明该数据块已经成功接收，则丢弃该数据块。若cn>cp+1,则判定为有报文丢失，存储当前的数据块后，Slave向Primary发送重传请求，重传请求中包含数据块ID为cp+1开始的数据块到小于cn的数据块ID，以指示Primary重新发送丢失的报文。
基于与上述方法同样的发明构思，本公开实施例还提供了分别位于主数据库服务器和备数据库服务器的数据库流复制装置，该数据库流复制装置可以通过软件实现，也可以通过硬件或者软硬件结合的方式实现。以软件实现为例，作为一个逻辑意义上的装置，是通过其所在的数据库服务器的处理器，读取非易失性存储器中对应的计算机程序指令形成的。从硬件层面而言，如图4所示，为本公开一实施例提供的分别位于主数据库服务器和备数据库服务器的数据库流复制装置的示意图，除了图4所示的处理器、非易失性存储器外，数据库服务器还可以包括其他硬件，如负责处理报文的转发芯片、网络接口、内存等；从硬件结构上来讲，该数据库服务器还可能是分布式设备，可能包括多个接口卡，以便在硬件层面进行报文处理的扩展。
本公开一实施例提供的应用于主数据库服务器上的一种数据库流复制装置，该装置包括：
请求接收模块，用于接收备数据库服务器的数据流复制请求；
封装模块，用于在接收到数据流复制请求后，采用用户数据报协议UDP对待发送数据流进行封装；
组播发送模块，用于以组播的方式将待发送数据流发送给备数据库服务器。
进一步地，该装置还可包括组播配置模块，该模块用于在封装之前，判断是否已配置了包含多个备数据库服务器的组播组，若未配置，则自动建立包含多个备数据库服务器的组播组。封装模块在进行封装时，先将待发送数据流切分成数据块，为每个数据块分配唯一的数据块标识，然后再添加UDP头，最后生成UDP报文。
进一步地，为提高传输可靠性，所述装置还包括重传模块，用于在接收到备数据库服务器发送的重传请求时，根据重传请求中的待重传数据块标识进行对应数据块的重传。
本公开另一实施例提供的应用于备数据库服务器上的一种数据库流复制装置，该装置包括：
请求模块，用于向主数据库服务器发送数据流复制请求；
接收模块，用于接收主数据库服务器以组播方式发送的以UDP协议封装的待发送数据流，经解封装后将所述待发送数据流存储在备数据库服务器中。
进一步地，接收模块还用于对接收到的UDP报文进行解封装后获得数据块标识，基于已接收到的数据块标识和当前UDP报文中的数据块标识进行重传检测，当检测到丢包后，由请求模块向主数据库服务器发送重传请求，重传请求中包含待重传的数据块标识。
本公开实施例中使用UDP协议传输数据流，提高了流复制的效率。UDP属于传输层协议，但是不为IP提供可靠性、流控或差错恢复功能。一般来说，TCP对应的是可靠性要求高的应用，而UDP对应的则是可靠性要求低。但是由于UDP传输速度快，比TCP安全，UDP没有TCP的握手、确认、窗口、重传、拥塞控制等机制，UDP是一个无状态的传输协议，所以它在传递数据时非常快。由于数据库本身可以提供数据可靠性确认机制，所以本公开巧妙的利用这一点，使用UDP协议实现主备数据库之间的数据流复制，极大的提高了流复制的效率。
以上所述仅为本公开的实施例而已，并不用于限制本公开。对于本领域技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种数据库流复制方法，其特征在于，所述方法包括：
主数据库服务器接收到数据流复制请求时，采用用户数据报协议UDP对待发送数据流进行封装；
主数据库服务器以组播的方式将待发送数据流发送给备数据库服务器。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在封装之前，该方法还包括：
判断是否已配置了包含多个备数据库服务器的组播组，若未配置，则自动建立包含多个备数据库服务器的组播组；
在进行封装时，先将待发送数据流切分成数据块，为每个数据块分配唯一的数据块标识，然后再添加UDP头，最后生成UDP报文。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
当主数据库服务器接收到备数据库服务器发送的重传请求时，根据重传请求中的待重传数据块标识进行对应数据块的重传。
4.一种数据库流复制方法，应用于备数据库服务器，其特征在于，该方法包括：
向主数据库服务器发送数据流复制请求；
接收主数据库服务器以组播方式发送的以UDP协议封装的待发送数据流，经解封装后将所述待发送数据流存储在备数据库服务器中。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，该方法还包括：
当备数据库服务器接收到以UDP协议封装的待发送数据流时，对接收到的UDP报文进行解封装后获得数据块标识，基于已接收到的数据块标识和当前UDP报文中的数据块标识进行重传检测，当检测到丢包后，向主数据库服务器发送重传请求，重传请求中包含待重传的数据块标识。
6.一种数据库流复制装置，应用于主数据库服务器，其特征在于，该装置包括：
请求接收模块，用于接收备数据库服务器的数据流复制请求；
封装模块，用于在接收到数据流复制请求后，采用用户数据报协议UDP对待发送数据流进行封装；
组播发送模块，用于以组播的方式将待发送数据流发送给备数据库服务器。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，该装置还包括：
组播配置模块，用于在封装之前，判断是否已配置了包含多个备数据库服务器的组播组，若未配置，则自动建立包含多个备数据库服务器的组播组；
所述封装模块在进行封装时，先将待发送数据流切分成数据块，为每个数据块分配唯一的数据块标识，然后再添加UDP头，最后生成UDP报文。
8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
重传模块，用于在接收到备数据库服务器发送的重传请求时，根据重传请求中的待重传数据块标识进行对应数据块的重传。
9.一种数据库流复制装置，应用于备数据库服务器，其特征在于，该装置包括：
请求模块，用于向主数据库服务器发送数据流复制请求；
接收模块，用于接收主数据库服务器以组播方式发送的以UDP协议封装的待发送数据流，经解封装后将所述待发送数据流存储在备数据库服务器中。
10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，
接收模块还用于对接收到的UDP报文进行解封装后获得数据块标识，基于已接收到的数据块标识和当前UDP报文中的数据块标识进行重传检测，当检测到丢包后，由请求模块向主数据库服务器发送重传请求，重传请求中包含待重传的数据块标识。
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