CN111949726A - 一种基于区块链的关系型数据库同步方法及同步系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于区块链的关系型数据库同步方法,通过设置与主数据库、从数据库一一对应的区块链记账节点将针对数据库的不同操作分散,通过数据库中间件解析不同类型的请求,能够合理的分配主数据库与从数据库之间的数据传输通信压力,避免单一数据库因访问量过大影响性能,并提高了数据库的容错能力。
Description
技术领域
本发明涉及技术领域,尤其涉及一种基于区块链的关系型数据库同步方法及同步系统。
背景技术
关系型数据库是目前应用非常广泛的一型数据库,对于关系型数据库的日志同步是一项不可或缺的操作。
现有技术中对于关系型数据库的日志同步多采用基于主数据库日志同步、基于数据文件导出和导入的全量同步以及基于触发器的增量同步。这些日志同步方法多会占用大量数据库资源,不能满足大规模节点数同步的需求;数据库同步容错性低,日志同步操作会由于部分日志记录丢失、错误导致同步失败;大规模数据库进行日志同步时会造成主数据库性能受到严重影响,难以同时正常进行数据库读写操作。
发明内容
为解决现有技术的不足,本发明提出一种基于区块链的关系型数据库同步方法及同步系统,通过设置与主数据库、从数据库一一对应的区块链记账节点将针对数据库的不同操作分散,减轻主数据库压力,并提高了数据库的容错能力。
为实现以上目的,本发明所采用的技术方案包括:
一种基于区块链的关系型数据库同步方法,其特征在于,包括以下步骤:
请求发送步骤,客户端发送数据库操作请求;
请求解析步骤,数据库中间件接收并解析数据库操作请求得到请求的操作类型,将操作类型为写入的数据库操作请求发送至主数据库,将操作类型为读取的数据库操作请求发送至选定的从数据库;
写入步骤,主数据库根据类型为写入的数据库操作请求执行数据写入操作,对应主数据库的区块链记账节点将所述数据写入操作上链形成新的写入区块,同时主数据库将写入操作执行结果经数据库中间件反馈至客户端;
读取步骤,选定的从数据库将类型为读取的数据库操作请求转发至对应选定的从数据库的区块链记账节点,对应选定的从数据库的区块链记账节点执行数据读取操作并将所述数据读取操作上链形成新的读取区块,同时选定的从数据库将读取操作执行结果经数据库中间件反馈至客户端。
进一步地,所述数据读取操作包括:
对应从数据库的区块链记账节点接收类型为读取的数据库操作请求后查询所述区块链记账节点本地的区块同步情况记录本地已同步区块号;
根据本地已同步区块号比对区块链上最新区块号,获取未同步区块至本地;
解析未同步区块内容,并根据最新区块号更新对应从数据库的区块链记账节点本地已同步区块号,从数据库根据未同步区块中的写入区块更新数据;
从数据库执行数据读取操作。
进一步地,所述写入步骤还包括:在对应主数据库的区块链记账节点将所述数据写入操作上链形成新的写入区块之前先由主数据库判断是否正确处理了数据写入操作;
当判断结果为是,则对应主数据库的区块链记账节点继续执行将所述数据写入操作上链形成新的写入区块;
当判断结果为否,则停止操作,并生成主数据库故障信息发送至数据库中间件。
进一步地,所述方法还包括:
主数据库切换步骤,所述数据库中间件接收到主数据库故障信息后选择优先级最高的从数据库切换为新的主数据库,并将操作类型为写入的数据库操作请求发送至新的主数据库;发出主数据库故障信息的原主数据库切换为从数据库;
所述优先级最高的从数据库为本地已同步区块号相较其他从数据库为最新的特定从数据库。
进一步地,所述方法还包括:
主数据库测试步骤,所述数据库中间件使用心跳机制定时和/或不定时的向主数据库发送测试请求,判断主数据库是否正确处理了测试请求,当判断结果为否时生成主数据库故障信息发送至数据库中间件。
进一步地,所述请求解析步骤还包括:
数据库中间件判断请求是否合法;
当判断结果为是,继续将操作类型为写入的数据库操作请求发送至主数据库,将操作类型为读取的数据库操作请求发送至选定的从数据库;
当判断结果为否,停止发送请求并生成请求不合法信息反馈至客户端。
一种实现上述基于区块链的关系型数据库同步方法的同步系统,其特征在于,包括依次数据连接的客户端、数据库中间件、关系型数据库集群和区块链模块;
所述客户端向所述数据库中间件发送数据库操作请求并接收数据库中间件发送的信息;
所述数据库中间件包括通信组件、SQL解析组件和SQL路由组件;所述通信组件接收客户端发送的数据库操作请求并向客户端发送信息;所述SQL解析组件判断数据库操作请求合法性以及数据库操作请求类型,对不合法请求生成请求不合法信息;所述SQL路由组件依据数据库操作请求类型将合法请求发送至所述关系型数据库集群;
所述关系型数据库集群包括一个主数据库和若干从数据库;
所述区块链模块为联盟链结构,包括与所述关系型数据库集群中主数据库与从数据库一一对应的区块链记账节点。
进一步地,所述数据库中间件还包括主数据库测试组件;所述主数据库测试组件定时和/或不定时的向主数据库发送测试请求。
本发明的有益效果为:
采用本发明所述基于区块链的关系型数据库同步方法及同步系统执行数据库同步操作,通过使用对应数据库的区块链记账节点记录数据库操作,根据区块编号可以保证数据库操作的内容和顺序无法被篡改,并为数据库内容提供完整可回溯的时序性;通过数据库中间件解析不同类型的请求,能够合理的分配主数据库与从数据库之间的数据传输通信压力,避免单一数据库因访问量过大影响性能;对于主数据库出现故障的情况,可以根据区块编号选择优先级最高的从数据库切换为主数据库,保证数据同步过程顺利进行,提高了数据库系统的容错性,使库中个别节点故障不影响数据库整体运行。
附图说明
图1为本发明类型为写入的数据库操作请求处理流程。
图2为本发明类型为读取的数据库操作请求处理流程。
图3为本发明从数据库与主数据库同步处理流程。
图4为本发明主数据库切换处理流程。
图5为本发明基于区块链的关系型数据库同步系统结构示意图。
图6为本发明数据库中间件结构示意图。
图7为本发明区块链模块的优选功能示意图。
图8为本发明数据库读取操作实施例流程示意图。
图9为本发明数据库写入操作实施例流程示意图。
图10为本发明主数据库故障恢复实施例流程示意图。
具体实施方式
为了更清楚的理解本发明的内容,将结合附图和实施例详细说明。
通过本发明所述方法通过区块链系统维护数据操作记录,能够保证数据同步准确,同时兼顾速度与准确性,在保证主数据库性能未受影响情况下准确同步数据,适用于解决大规模关系型数据库集群数据同步时主数据库性能受损问题。
如图1所示为使用本发明所述基于区块链的关系型数据库同步方法执行类型为写入的数据库操作请求处理流程。包括步骤:1、客户端发送写入请求至数据库中间件;2、数据库中间件解析接收到的请求类型为写入,同时判断请求合法性;3、对于不合法的请求,直接返回客户端不予进一步执行;4、对于合法的请求,将该请求转发至主数据库以及对应主数据库的区块链记账节点;5、主数据库以及对应主数据库的区块链记账节点执行请求,并将执行结果上链;6、将执行结果反馈至数据库中间件;7、数据库中间件将执行结果反馈至客户端,完成一次写入操作。
如图2所示为使用本发明所述基于区块链的关系型数据库同步方法执行类型为读取的数据库操作请求处理流程。包括步骤:1、客户端发送读取请求至数据库中间件;2、数据库中间件解析接收到的请求类型为读取,同时判断请求合法性;3、对于不合法的请求,直接返回客户端不予进一步执行;4、对于合法的请求,将该请求转发至从数据库以及对应从数据库的区块链记账节点;5、从数据库以及对应从数据库的区块链记账节点执行请求,与主数据库进行同步,并将执行结果上链;6、将执行结果反馈至数据库中间件;7、数据库中间件将执行结果反馈至客户端,完成一次读取操作。
从数据库执行读取操作时,会涉及到从数据库与主数据库的数据同步,如图3所示为本发明从数据库与主数据库同步处理流程,具体包括:对应从数据库的区块链记账节点查询本地区块,确认本地数据状态;根据本地区块,记录已同步区块号;根据本地已同步区块号比对区块链上最新区块号,从对应记账节点获取未同步区块至本地;解析获取的区块内容,并判断所获得的区块操作类型为读取还是写入;对于读取类型的操作,不需要对本地内容执行任何操作;对于写入类型的操作,执行区块数据库操作记录并更新至数据库,即根据未同步区块中的写入区块更新数据;更新已同步的区块信息至本地,完成从数据库与主数据库同步。
本发明所述方法还具有应对主数据库故障的能力,如图4所示为本发明主数据库切换处理流程,在执行写入操作的过程中由主数据库对判断是否正确收到以及处理请求,当反馈结果发现写入请求没有被正确处理时,选择切换到优先级最高的从数据库(优选为本地已同步区块最新的从数据库)转换为新的主数据库,并由数据库中间件重新发送写入请求至新的主数据库。在没有像主数据库发送写入请求的时间段,也可由数据库中间件定时/不定时的以心跳机制发送测试请求,用以判断主数据库状态并及时发现、处理主数据库异常情况。
本发明还涉及一种用以实现上述同步方法的数据库同步系统,如图5所示为本发明基于区块链的关系型数据库同步系统结构示意图,包括依次数据连接的客户端、数据库中间件、关系型数据库集群和区块链模块。由客户端发送读取、写入请求至数据库中间件;数据库中间件负责解析请求,将写入请求发送至主数据库,读取请求发送至从数据库;由主数据库以及若干从数据库组成的关系型数据库集群对应区块链记账节点组成的区块链模块,所有请求都经由区块链记账节点上链出块,能够为数据库提供时序性和从数据库同步功能;各项请求的执行结果经由数据库中间件反馈至客户端,形成完整的关系型数据库同步系统。
如图6所示为本发明数据库中间件结构示意图,包括通信组件、SQL解析组件、SQL路由组件和主数据库测试组件;所述通信组件接收客户端发送的数据库操作请求并向客户端发送信息;所述SQL解析组件判断数据库操作请求合法性以及数据库操作请求类型,对不合法请求生成请求不合法信息;所述SQL路由组件依据数据库操作请求类型将合法请求发送至所述关系型数据库集群;所述主数据库测试组件定时和/或不定时的向主数据库发送测试请求。
如图7所示为本发明区块链模块的一种优选功能示意图,分为应用层与核心层两部分。其中应用层提供的功能包括:身份管理、为区块链网络提供身份管理、隐私、保密和审计等功能,保证了平台访问的安全性;账本管理、数据的读取和写入,授权的用户可以使用多种方法查询账本数据;交易管理、提交交易提案,应用程序收集到经过背书之后的交易之后,通过广播发送给排序服务节点,经过排序之后,生成区块;智能合约、处理网络成员所同意的业务逻辑,与底层账本分开,实现了逻辑与数据分离。核心层提供的功能主要包括:成员管理、对应用层的身份管理提供服务,以保证平台访问的安全性;共识服务、负责节点间的共识管理、账本的分布式计算、账本的存储以及节点间的P2P协议功能的实现,是区块链的核心组成部分,为区块链的主体功能提供了底层支撑;链码服务、应用层的智能合约执行,需要依赖底层链码服务的实现,链码服务为智能合约提供安全的执行环境,确保执行过程的安全和用户数据的隔离,保护用户数据的私密性;安全和密码服务、使用BCCSP(blockchain cryptographic service provider)实现密钥生成,hash运算,签名以及验证签名,加密解密等;事件流、贯穿于其他各个组件中间,为各个组件间的异步通信提供了技术实现。本发明所述区块链模块优选的采用联盟链结构的区块链系统,但在能够实现所需功能的情况下也可以选用其他结构的区块链系统作为本发明所述区块链模块。
为了更好的理解本发明,以下使用具体实施例对本发明做进一步说明。
如图8所示为本发明数据库读取操作实施例流程示意图,通过以下步骤完成一次读取操作:
1)客户端发起读数据请求到数据库中间件;
以下为根据账号和储种01-活期,从账户信息表ACT_INF中,获取活期账户信息ACT_INF的数据操作语句:
/*ACT_NAME账户姓名、ACT_BAL余额、ACT_FLAG状态标志0-正常*/
/*PRIACNO账号、SVT_NO储种01-活期*/
select ACT_NAME,ACT_BAL,ACT_FLAG
from ACT_INF
where PRIACNO=‘6226874842234533098’
and SVT_NO=‘01’;
2)数据库中间件收到请求:
a.校验请求合法性,如果不合法,返回失败信息到客户端,如果合法,则交易继续;
b.数据库中间件解析数据操作请求语句,判断此数据操作语句是读操作还是写操作,如果是读操作语句,则通过负载均衡算法将请求转发至选中的从数据库;
3)从数据库查看自身区块同步状态,如果不是最新状态,则从对应的记账节点获取最新区块,解析新区块并获取数据操作语句,并执行该操作;
4)从数据库执行读请求;
5)记账节点将数据读操作上链,存入本地账本;
6)从数据库返回执行结果至数据库中间件:
/*ACT_NAME账户姓名、ACT_BAL余额、ACT_FLAG状态标志0-正常*/
{张三,200000.00,0};
7)数据库中间件返回读数据执行结果至客户端。
如图9所示为本发明数据库写入操作实施例流程示意图,通过以下步骤完成一次写入操作:
1)客户端发起写数据请求到数据库中间件;
账户6226xxxxxxxxxxx3098转走10000.00元,更新活期账户信息ACT_INF中的余额:
/*ACT_INF余额、PRIACNO账户、SVT_NO-01活期*/
update ACT_INF
set ACT_BAL=ACT_BAL-10000.00
where PRIACNO=‘6226xxxxxxxxxxx3098’
and SVT_NO=‘01’;
2)数据库中间件接收到请求:
a.校验请求合法性,如果不合法,返回失败信息到客户端,如果合法,则交易继续;
b.数据库中间件解析数据操作请求语句,判断此数据操作语句是读操作还是写操作,如果是写操作则发送到主数据库;
3)主数据库收到数据操作请求:
a.执行该请求,并将其上链;
b.返回执行结果至数据库中间件;
4)后续操作:
a.数据库中间件将执行结果返回至客户端;
b.共识服务对未打包的交易进行排序生成区块,发送给通讯节点;
5)通讯节点负责从共识服务获取最新的区块并在组织内部同步发送到记账节点,各记账节点收到新区块后,验证区块的正确性,如果验证失败了,则不执行交易,如果验证通过,则执行交易,将数据库写操作存入本地账本;
6)从数据库从记账节点同步区块,更新至自己的数据库。
如图10所示为本发明主数据库故障恢复实施例流程示意图,包括:从数据库从对应的记账节点获取最新区块,同步关系型数据库最新数据;数据库中间件对各从数据库进行作为主数据库的优先级排序;数据库中间件检测所有数据库状态;当主数据库发生故障时,数据库中间件优选向优先级最高(防止选出故障从数据库)的从数据库发送节点切换指令;按照节点切换指令,优先级最高的从数据库切换为主数据库;故障主数据库变为从数据库,与数据库中间件建立连接,并从对应记账节点获取最新区块,解析最新数据操作语句同步到自身数据库中。
以上所述仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换等都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
Claims (8)
1.一种基于区块链的关系型数据库同步方法,其特征在于,包括以下步骤:
请求发送步骤,客户端发送数据库操作请求;
请求解析步骤,数据库中间件接收并解析数据库操作请求得到请求的操作类型,将操作类型为写入的数据库操作请求发送至主数据库,将操作类型为读取的数据库操作请求发送至选定的从数据库;
写入步骤,主数据库根据类型为写入的数据库操作请求执行数据写入操作,对应主数据库的区块链记账节点将所述数据写入操作上链形成新的写入区块,同时主数据库将写入操作执行结果经数据库中间件反馈至客户端;
读取步骤,选定的从数据库将类型为读取的数据库操作请求转发至对应选定的从数据库的区块链记账节点,对应选定的从数据库的区块链记账节点执行数据读取操作并将所述数据读取操作上链形成新的读取区块,同时选定的从数据库将读取操作执行结果经数据库中间件反馈至客户端。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述数据读取操作包括:
对应从数据库的区块链记账节点接收类型为读取的数据库操作请求后查询所述区块链记账节点本地的区块同步情况记录本地已同步区块号;
根据本地已同步区块号比对区块链上最新区块号,获取未同步区块至本地;
解析未同步区块内容,并根据最新区块号更新对应从数据库的区块链记账节点本地已同步区块号,从数据库根据未同步区块中的写入区块更新数据;
从数据库执行数据读取操作。
3.如权利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述写入步骤还包括:在对应主数据库的区块链记账节点将所述数据写入操作上链形成新的写入区块之前先由主数据库判断是否正确处理了数据写入操作;
当判断结果为是,则对应主数据库的区块链记账节点继续执行将所述数据写入操作上链形成新的写入区块;
当判断结果为否,则停止操作,并生成主数据库故障信息发送至数据库中间件。
4.如权利要求3所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:
主数据库切换步骤,所述数据库中间件接收到主数据库故障信息后选择优先级最高的从数据库切换为新的主数据库,并将操作类型为写入的数据库操作请求发送至新的主数据库;发出主数据库故障信息的原主数据库切换为从数据库;
所述优先级最高的从数据库为本地已同步区块号相较其他从数据库为最新的特定从数据库。
5.如权利要求4所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:
主数据库测试步骤,所述数据库中间件使用心跳机制定时和/或不定时的向主数据库发送测试请求,判断主数据库是否正确处理了测试请求,当判断结果为否时生成主数据库故障信息发送至数据库中间件。
6.如权利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述请求解析步骤还包括:
数据库中间件判断请求是否合法;
当判断结果为是,继续将操作类型为写入的数据库操作请求发送至主数据库,将操作类型为读取的数据库操作请求发送至选定的从数据库;
当判断结果为否,停止发送请求并生成请求不合法信息反馈至客户端。
7.一种基于区块链的关系型数据库同步系统,其特征在于,包括依次数据连接的客户端、数据库中间件、关系型数据库集群和区块链模块;
所述客户端向所述数据库中间件发送数据库操作请求并接收数据库中间件发送的信息;
所述数据库中间件包括通信组件、SQL解析组件和SQL路由组件;所述通信组件接收客户端发送的数据库操作请求并向客户端发送信息;所述SQL解析组件判断数据库操作请求合法性以及数据库操作请求类型,对不合法请求生成请求不合法信息;所述SQL路由组件依据数据库操作请求类型将合法请求发送至所述关系型数据库集群;
所述关系型数据库集群包括一个主数据库和若干从数据库;
所述区块链模块为联盟链结构,包括与所述关系型数据库集群中主数据库与从数据库一一对应的区块链记账节点。
8.如权利要求7所述的系统,其特征在于,所述数据库中间件还包括主数据库测试组件;所述主数据库测试组件定时和/或不定时的向主数据库发送测试请求。
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