CN114528266B - 实现数据库和缓存一致性的方法、系统、设备和存储介质 - Google Patents

实现数据库和缓存一致性的方法、系统、设备和存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种实现数据库和缓存一致性的方法、系统、设备和存储介质，方法包括：配置日志文件同步工具；配置所述日志文件同步工具监听的数据库的用户名和密码以建立所述日志文件同步工具与所述数据库的连接；配置所述日志文件同步工具对接的Redis集群的地址和端口号以建立所述日志文件同步工具与所述Redis集群的连接；以及将所述数据库中的更新内容映射到对应要更新的缓存数据上。本发明可以在不侵入业务系统代码的情况下对数据库日志文件的变化进行监听，同时也可以在数据库内部发生节点故障切换的情况下进行监听，保证监听的连续性。

Description

实现数据库和缓存一致性的方法、系统、设备和存储介质
技术领域
本发明涉及人工智能训练领域，更具体地，特别是指一种实现数据库和缓存一致性的方法、系统、设备和存储介质。
背景技术
人工智能训练平台在设计开发过程中，考虑到在高并发环境下减轻数据库的压力，引入了分布式缓存，用于在大量的读写操作涌向数据库时，在数据库之前加一层缓存，从而提高系统的响应速度，并降低数据库的压力。但由于缓存的引入，同时也引入了系统设计的复杂性，首先要考虑的就是如何保证数据库和缓存的数据一致性的问题。在分布式的情况下，无论是先更新数据库还是先更新缓存，都会由于存在时间间隙，在高并发的情况下，都有可能造成数据库和缓存数据不一致的情况。并且在MariaDB(MariaDB是MySQL的一个分支)进行高可用部署的环境中，更加增加了系统的复杂性，给实现数据库和缓存的一致性增加了难度。
对于实现数据库和缓存的一致性，通过监听binlog(二进制日志文件，用于记录用户对数据库更新的SQL语句信息)获取数据库的变化，从而对缓存数据完成更新，是一种常见的解决方案。对于通过监听binlog的变化更新缓存的方案，使用较多的是开源的canal，但是canal采用了client-server(客户端-服务端)的模式，部署比较复杂，且需要额外资源消耗和维护开销，并且canal是完整独立的包，无法直接用springboot集成使用。另外，通过监听binlog变化更新缓存时，一般都是采用直接监听binlog的变化内容从而进行缓存更新的，这样在数据库采用集群部署时，如果涉及到节点间的故障切换，会产生数据不一致的情况。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例的目的在于提出一种实现数据库和缓存一致性的方法、系统、计算机设备及计算机可读存储介质，本发明在mariadb高可用部署模式下，通过监听虚拟IP所在节点的mariadb数据库的binlog变化并提取其中的GTID(Global TransactionIdentifier全局事务标识)和变化的内容，以实现缓存数据更新。
基于上述目的，本发明实施例的一方面提供了一种实现数据库和缓存一致性的方法，包括如下步骤：配置日志文件同步工具；配置所述日志文件同步工具监听的数据库的用户名和密码以建立所述日志文件同步工具与所述数据库的连接；配置所述日志文件同步工具对接的Redis集群的地址和端口号以建立所述日志文件同步工具与所述Redis集群的连接；以及将所述数据库中的更新内容映射到对应要更新的缓存数据上。
在一些实施方式中，所述配置日志文件同步工具包括：对指定数据库的日志文件进行监听，将监听到的所述日志文件的变化内容进行解析。
在一些实施方式中，所述配置日志文件同步工具包括：响应于所述日志文件的事件类型为预设类型，获取所述日志文件的全局事务标识。
在一些实施方式中，所述方法还包括：配置所述数据库集群对外提供服务的虚拟IP和端口号以实现日志文件的监听和输出。
本发明实施例的另一方面，提供了一种实现数据库和缓存一致性的系统，包括：第一配置模块，配置用于配置日志文件同步工具；第二配置模块，配置用于配置所述日志文件同步工具监听的数据库的用户名和密码以建立所述日志文件同步工具与所述数据库的连接；第三配置模块，配置用于配置所述日志文件同步工具对接的Redis集群的地址和端口号以建立所述日志文件同步工具与所述Redis集群的连接；以及执行模块，配置用于将所述数据库中的更新内容映射到对应要更新的缓存数据上。
在一些实施方式中，所述第一配置模块配置用于：对指定数据库的日志文件进行监听，将监听到的所述日志文件的变化内容进行解析。
在一些实施方式中，所述第一配置模块配置用于：响应于所述日志文件的事件类型为预设类型，获取所述日志文件的全局事务标识。
在一些实施方式中，所述系统还包括：第四配置模块，配置用于配置所述数据库集群对外提供服务的虚拟IP和端口号以实现日志文件的监听和输出。
本发明实施例的又一方面，还提供了一种计算机设备，包括：至少一个处理器；以及存储器，所述存储器存储有可在所述处理器上运行的计算机指令，所述指令由所述处理器执行时实现如上方法的步骤。
本发明实施例的再一方面，还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有被处理器执行时实现如上方法步骤的计算机程序。
本发明具有以下有益技术效果：
(1)可以在不侵入业务系统代码，不影响mariadb性能的前提下，实现对mariadb集群数据库binlog日志变化的监听，并实现日志的解析，从而获取待更新的缓存记录，完成缓存更新操作；
(2)通过加入对GTID的判断处理，引入全局事务标识，实现了对mariadb数据库集群操作变化的整体监控，保证了当整个数据库集群发生变化时对Redis集群更新的及时性、准确性和完整性；
(3)通过监听mariadb集群的虚拟IP来实现对mariadb的binlog日志信息变化的监听，可以实现在mariadb集群内部发生节点故障切换的情况下，仍能正常进行日志信息的监听，保证对集群数据库变化监听的连续性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的实施例。
图1为本发明提供的实现数据库和缓存一致性的方法的实施例的示意图；
图2为binlog日志内容的架构示意图；
图3为本发明提供的实现数据库和缓存一致性的方法的实施例的流程图；
图4为本发明提供的实现数据库和缓存一致性的系统的实施例的示意图；
图5为本发明提供的实现数据库和缓存一致性的计算机设备的实施例的硬件结构示意图；
图6为本发明提供的实现数据库和缓存一致性的计算机存储介质的实施例的示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明实施例进一步详细说明。
需要说明的是，本发明实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本发明实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。
本发明实施例的第一个方面，提出了一种实现数据库和缓存一致性的方法的实施例。图1示出的是本发明提供的实现数据库和缓存一致性的方法的实施例的示意图。如图1所示，本发明实施例包括如下步骤：
S1、配置日志文件同步工具；
S2、配置所述日志文件同步工具监听的数据库的用户名和密码以建立所述日志文件同步工具与所述数据库的连接；
S3、配置所述日志文件同步工具对接的Redis集群的地址和端口号以建立所述日志文件同步工具与所述Redis集群的连接；以及
S4、将所述数据库中的更新内容映射到对应要更新的缓存数据上。
GTID作为mariadb和mysql数据库为解决集群事务一致性而引入的全局事务标识，通过监控binlog日志变化，并且对比已处理GTID列表和监听到的binlog日志的类型和GTID，从而实现整个数据库集群待处理数据的筛选，是一种更高效，准确的通过解析binlog日志来更新缓存的方案。基于上述原因，本发明实施例在mariadb高可用部署模式下，通过监听虚拟IP所在节点的mariadb数据库的binlog变化并提取其中的GTID和变化的内容，实现缓存数据更新的方案。
配置日志文件同步工具。基于java开发日志文件(即binlog)同步工具，并且结合springboot的自动装配，自研可以和springboot技术栈无缝集成的工具包。
在一些实施方式中，所述配置日志文件同步工具包括：对指定数据库的日志文件进行监听，将监听到的所述日志文件的变化内容进行解析。在同步工具中，主要包括以下内容：(a)开发binlog监听器，实现对指定数据库的binlog日志信息的监听，将监听到的binlog日志的变化内容输出。binlog日志内容通过java解析成如图2所示的结构。结构主要包括binlog日志的事件类型、serverId、binlog日志事件数据集。日志事件主要提取四种，分别是GTIDEventData、DeleteEventData、UpdateEventData、InsertEventData。日志事件按生成顺序输出，GTIDEvent代表一个新事务的开始，DeleteEventData、UpdateEventData、InsertEventData分别对应数据库数据的删除、更新、插入操作。(b)接收监听器输出的binlog日志内容，进行解析获取需要更新到缓存的内容。
在一些实施方式中，所述配置日志文件同步工具包括：响应于所述日志文件的事件类型为预设类型，获取所述日志文件的全局事务标识。当binlog日志信息的EventType为GTID时，解析获取当前日志记录的GTID值，GTID的结构为domainId-serverId-sequenceNumber，如0-1-25747，0-1-25748等。第一个数字‘0’是Domain ID，这是一个32位的无符号整型；第二个数字‘1’是Server ID，这跟传统的主备复制中Server ID的含义是一样的，也是一个32位无符号整型，因此在一个复制拓扑中每个实例的Server ID必须是唯一的；第三个数字是序列号(Sequence Number)，这是一个64位的无符号整型。每个新产生的Event Group记录到Binlog时都会新生成一个单调递增的序列号。这个规则使得server_id以及序列号总是唯一的，因此GTID也是全局唯一的。
图3为本发明提供的实现数据库和缓存一致性的方法的实施例的流程图，结合图3对本发明实施例进行进一步说明。
配置所述日志文件同步工具监听的数据库的用户名和密码以建立所述日志文件同步工具与所述数据库的连接。在一些实施方式中，所述方法还包括：配置所述数据库集群对外提供服务的虚拟IP和端口号以实现日志文件的监听和输出。
配置上述同步工具监听的mariadb数据库的用户名和密码，以及mariadb高可用集群对外提供服务的VIP(虚拟IP)和端口号。此处，mariadb的用户名和密码，用于获取被监听的mariadb数据库的连接，VIP和端口号，用于获取被监听的mariadb集群的虚IP和端口号，从而实现binlog日志信息的监听和输出。
配置所述日志文件同步工具对接的Redis集群的地址和端口号以建立所述日志文件同步工具与所述Redis集群的连接。将所述数据库中的更新内容映射到对应要更新的缓存数据上。
配置上述同步工具准备监听的数据库、表、字段，以及对接的Redis集群的地址和端口号。此处配置的数据库、表、字段，用于在解析binlog日志信息后，映射到对应要更新的缓存数据上。Redis集群的地址和端口号，用于在处理过程中获取Redis的连接。
本发明实施例基于java和springboot的自动装配技术，自研binlog日志监听模块，可以在不侵入业务系统，不影响mariadb性能的前提下，实现对mariadb集群数据库binlog日志变化的监听，并实现日志的解析，从而获取待更新的缓存记录，完成缓存更新操作；本发明实施例在处理日志信息之前，通过加入对GTID的判断处理，引入全局事务标识，实现了对mariadb数据库集群操作变化的整体监控，保证了当整个数据库集群发生变化时对Redis集群更新的及时性、准确性和完整性；本发明实施例通过监听mariadb集群的虚拟IP来实现对mariadb的binlog日志信息变化的监听，可以实现在mariadb集群内部发生节点故障切换的情况下，仍能正常进行日志信息的监听，保证对集群数据库变化监听的连续性。
需要特别指出的是，上述实现数据库和缓存一致性的方法的各个实施例中的各个步骤均可以相互交叉、替换、增加、删减，因此，这些合理的排列组合变换之于实现数据库和缓存一致性的方法也应当属于本发明的保护范围，并且不应将本发明的保护范围局限在实施例之上。
基于上述目的，本发明实施例的第二个方面，提出了一种实现数据库和缓存一致性的系统。如图4所示，系统200包括如下模块：第一配置模块，配置用于配置日志文件同步工具；第二配置模块，配置用于配置所述日志文件同步工具监听的数据库的用户名和密码以建立所述日志文件同步工具与所述数据库的连接；第三配置模块，配置用于配置所述日志文件同步工具对接的Redis集群的地址和端口号以建立所述日志文件同步工具与所述Redis集群的连接；以及执行模块，配置用于将所述数据库中的更新内容映射到对应要更新的缓存数据上。
在一些实施方式中，所述第一配置模块配置用于：对指定数据库的日志文件进行监听，将监听到的所述日志文件的变化内容进行解析。
在一些实施方式中，所述第一配置模块配置用于：响应于所述日志文件的事件类型为预设类型，获取所述日志文件的全局事务标识。
在一些实施方式中，所述系统还包括：第四配置模块，配置用于配置所述数据库集群对外提供服务的虚拟IP和端口号以实现日志文件的监听和输出。
基于上述目的，本发明实施例的第三个方面，提出了一种计算机设备，包括：至少一个处理器；以及存储器，存储器存储有可在处理器上运行的计算机指令，指令由处理器执行以实现如下步骤：S1、配置日志文件同步工具；S2、配置所述日志文件同步工具监听的数据库的用户名和密码以建立所述日志文件同步工具与所述数据库的连接；S3、配置所述日志文件同步工具对接的Redis集群的地址和端口号以建立所述日志文件同步工具与所述Redis集群的连接；以及S4、将所述数据库中的更新内容映射到对应要更新的缓存数据上。
在一些实施方式中，所述配置日志文件同步工具包括：对指定数据库的日志文件进行监听，将监听到的所述日志文件的变化内容进行解析。
在一些实施方式中，所述配置日志文件同步工具包括：响应于所述日志文件的事件类型为预设类型，获取所述日志文件的全局事务标识。
在一些实施方式中，所述步骤还包括：配置所述数据库集群对外提供服务的虚拟IP和端口号以实现日志文件的监听和输出。
如图5所示，为本发明提供的上述实现数据库和缓存一致性的计算机设备的一个实施例的硬件结构示意图。
以如图5所示的装置为例，在该装置中包括一个处理器301以及一个存储器302。
处理器301和存储器302可以通过总线或者其他方式连接，图5中以通过总线连接为例。
存储器302作为一种非易失性计算机可读存储介质，可用于存储非易失性软件程序、非易失性计算机可执行程序以及模块，如本申请实施例中的实现数据库和缓存一致性的方法对应的程序指令/模块。处理器301通过运行存储在存储器302中的非易失性软件程序、指令以及模块，从而执行服务器的各种功能应用以及数据处理，即实现实现数据库和缓存一致性的方法。
存储器302可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储根据实现数据库和缓存一致性的方法的使用所创建的数据等。此外，存储器302可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实施例中，存储器302可选包括相对于处理器301远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至本地模块。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
一个或者多个实现数据库和缓存一致性的方法对应的计算机指令303存储在存储器302中，当被处理器301执行时，执行上述任意方法实施例中的实现数据库和缓存一致性的方法。
执行上述实现数据库和缓存一致性的方法的计算机设备的任何一个实施例，可以达到与之对应的前述任意方法实施例相同或者相类似的效果。
本发明还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有被处理器执行时执行实现数据库和缓存一致性的方法的计算机程序。
如图6所示，为本发明提供的上述实现数据库和缓存一致性的计算机存储介质的一个实施例的示意图。以如图6所示的计算机存储介质为例，计算机可读存储介质401存储有被处理器执行时执行如上方法的计算机程序402。
最后需要说明的是，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关硬件来完成，实现数据库和缓存一致性的方法的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，程序的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(ROM)或随机存储记忆体(RAM)等。上述计算机程序的实施例，可以达到与之对应的前述任意方法实施例相同或者相类似的效果。
以上是本发明公开的示例性实施例，但是应当注意，在不背离权利要求限定的本发明实施例公开的范围的前提下，可以进行多种改变和修改。根据这里描述的公开实施例的方法权利要求的功能、步骤和/或动作不需以任何特定顺序执行。此外，尽管本发明实施例公开的元素可以以个体形式描述或要求，但除非明确限制为单数，也可以理解为多个。
应当理解的是，在本文中使用的，除非上下文清楚地支持例外情况，单数形式“一个”旨在也包括复数形式。还应当理解的是，在本文中使用的“和/或”是指包括一个或者一个以上相关联地列出的项目的任意和所有可能组合。
上述本发明实施例公开实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明实施例公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明实施例的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，并存在如上的本发明实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。因此，凡在本发明实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明实施例的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种实现数据库和缓存一致性的方法，其特征在于，包括如下步骤：
配置日志文件同步工具；
配置所述日志文件同步工具监听的数据库的用户名和密码以建立所述日志文件同步工具与所述数据库的连接；
配置所述日志文件同步工具对接的Redis集群的地址和端口号以建立所述日志文件同步工具与所述Redis集群的连接；以及
将所述数据库中的更新内容映射到对应要更新的缓存数据上，
其中，在所述同步工具中包括以下内容：
开发binlog监听器，实现对指定数据库的binlog日志信息的监听，将监听到的binlog日志的变化内容输出；
接收监听器输出的binlog日志内容，进行解析获取需要更新到缓存的内容。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述配置日志文件同步工具包括：
对指定数据库的日志文件进行监听，将监听到的所述日志文件的变化内容进行解析。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述配置日志文件同步工具包括：
响应于所述日志文件的事件类型为预设类型，获取所述日志文件的全局事务标识。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
配置所述数据库集群对外提供服务的虚拟IP和端口号以实现日志文件的监听和输出。
5.一种实现数据库和缓存一致性的系统，其特征在于，包括：
第一配置模块，配置用于配置日志文件同步工具；
第二配置模块，配置用于配置所述日志文件同步工具监听的数据库的用户名和密码以建立所述日志文件同步工具与所述数据库的连接；
第三配置模块，配置用于配置所述日志文件同步工具对接的Redis集群的地址和端口号以建立所述日志文件同步工具与所述Redis集群的连接；以及
执行模块，配置用于将所述数据库中的更新内容映射到对应要更新的缓存数据上，
其中，在所述同步工具中包括以下内容：
开发binlog监听器，实现对指定数据库的binlog日志信息的监听，将监听到的binlog日志的变化内容输出；
接收监听器输出的binlog日志内容，进行解析获取需要更新到缓存的内容。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述第一配置模块配置用于：
对指定数据库的日志文件进行监听，将监听到的所述日志文件的变化内容进行解析。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述第一配置模块配置用于：
响应于所述日志文件的事件类型为预设类型，获取所述日志文件的全局事务标识。
8.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：
第四配置模块，配置用于配置所述数据库集群对外提供服务的虚拟IP和端口号以实现日志文件的监听和输出。
9. 一种计算机设备，其特征在于，包括：
至少一个处理器；以及
存储器，所述存储器存储有可在所述处理器上运行的计算机指令，所述指令由所述处理器执行时实现权利要求1-4任意一项所述方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-4任意一项所述方法的步骤。
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