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DM 源码阅读系列文章(二)整体架构介绍

作者:张学程

本文为 DM 源码阅读系列文章的第二篇,第一篇文章 简单介绍了 DM 源码阅读的目的和规划,以及 DM 的源码结构以及工具链。从本篇文章开始,我们会正式开始阅读 DM 的源码。

本篇文章主要介绍 DM 的整体架构,包括 DM 有哪些组件、各组件分别实现什么功能、组件之间交互的数据模型和 RPC 实现。

整体架构

通过上面的 DM 架构图,我们可以看出,除上下游数据库及 Prometheus 监控组件外,DM 自身有 DM-master、DM-worker 及 dmctl 这 3 个组件。其中,DM-master 负责管理和调度数据同步任务的各项操作,DM-worker 负责执行具体的数据同步任务,dmctl 提供用于管理 DM 集群与数据同步任务的各项命令。

DM-master

DM-master 的入口代码在 cmd/dm-master/main.go,其中主要操作包括:

  1. 调用 cfg.Parse 解析命令行参数与参数配置文件

  2. 调用 log.SetLevelByString 设置进程的 log 输出级别

  3. 调用 signal.Notify 注册系统 signal 通知,用于接受到指定信号时退出进程等

  4. 调用 server.Start 启动 RPC server,用于响应来自 dmctl 与 DM-worker 的请求

在上面的操作中,可以看出其中最关键的是步骤 4,其对应的实现代码在 dm/master/server.go 中,其核心为 Server 这个 struct,其中的主要 fields 包括:

  • rootLis, svr:监听网络连接,分发 RPC 请求给对应的 handler。

  • workerClients:维护集群各 DM-worker ID 到对应的 RPC client 的映射关系。

  • taskWorkers:维护用于执行各同步(子)任务的 DM-worker ID 列表。

  • lockKeeper:管理在协调处理 sharding DDL 时的 lock 信息。

  • sqlOperatorHolder:管理手动 skip/replace 指定 sharding DDL 时的 SQL operator 信息。

在本篇文章中,我们暂时不会关注 lockKeepersqlOperatorHolder,其具体的功能与代码实现会在后续相关文章中进行介绍。

在 DM-master Server 的入口方法 Start 中:

  1. 通过 net.Listen 初始化 rootLis 并用于监听 TCP 连接(借助 soheilhy/cmux,我们在同一个 port 同时提供 gRPC 与 HTTP 服务)。

  2. 根据读取的配置信息(DeployMap),初始化用于连接到各 DM-worker 的 RPC client 并保存在 workerClients 中。

  3. 通过 pb.RegisterMasterServer 注册 gRPC server(svr),并将该 Server 作为各 services 的 implementation。

  4. 调用 m.Serve 开始提供服务。

DM-master 提供的 RPC 服务包括 DM 集群管理、同步任务管理等,对应的 service 以 Protocol Buffers 格式定义在 dm/proto/dmmaster.proto 中,对应的 generated 代码在 dm/pb/dmmaster.pb.go 中。各 service 的具体实现在 dm/master/server.go 中(*Server)。

DM-worker

DM-worker 的结构与 DM-master 类似,其入口代码在 cmd/dm-worker/main.go 中。各 RPC services 的 Protocol Buffers 格式定义在 dm/proto/dmworker.proto 中,对应的 generated 代码在 dm/pb/dmworker.pb.go 中,对应的实现代码在 dm/worker/server.go 中(*Server)。DM-worker 的启动流程与 DM-master 类似,在此不再额外说明。

Server 这个 struct 的主要 fields 除用于处理 RPC 的 rootLissvr 外,另一个是用于管理同步任务与 relay log 的 worker(相关代码在 dm/worker/worker.go 中)。

Worker 这个 struct 中,主要 fields 包括:

  • subTasks:维护该 DM-worker 上的所有同步子任务信息。

  • relayHolder:对 relay 处理单元相关操作进行简单封装,转发相关操作请求给 relay 处理单元,获取 relay 处理单元的状态信息。

  • relayPurger:根据用户配置及相关策略,尝试定期对 relay log 进行 purge 操作。

数据同步子任务管理的代码实现主要在 dm/worker/subtask.go 中, relay 处理单元管理的代码实现主要在 dm/worker/relay.go 中,对 relay log 进行 purge 操作的代码实现主要在 relay/purger pkg 中。在本篇文章中,我们暂时只关注 DM 架构相关的实现,上述各功能的具体实现将在后续的相关文章中展开介绍。

Worker 的入口方法为 Start,其中的主要操作包括:

  1. 通过 w.relayHolder.Start 启动 relay 处理单元,开始从上游拉取 binlog。

  2. 通过 w.relayPurger.Start 启动后台 purge 线程,尝试对 relay log 进行定期 purge。

其他的操作主要还包括处理 Server 转发而来的同步任务管理、relay 处理单元管理、状态信息查询等。

dmctl

dmctl 的入口代码在 cmd/dm-ctl/main.go,其操作除参数解析与 signal 处理外,主要为调用 loop 进入命令处理循环、等待用户输入操作命令。

loop 中,我们借助 chzyer/readline 提供命令行交互环境,读取用户输入的命令并输出命令执行结果。一个命令的处理流程为:

  1. 调用 l.Readline 读取用户输入的命令

  2. 判断是否需要退出命令行交互环境(exit 命令)或需要进行处理

  3. 调用 ctl.Start 进行命令分发与处理

dmctl 的具体命令处理实现在 dm/ctl pkg 中,入口为 dm/ctl/ctl.go 中的 Start 方法,命令的分发与参数解析借助于 spf13/cobra。命令的具体功能实现在相应的子 pkg 中:

  • master:dmctl 与 DM-master 交互的命令,是当前 DM 推荐的命令交互方式。

  • worker:dmctl 与 DM-worker 交互的命令,主要用于开发过程中进行 debug,当前并没有实现所有 DM-worker 支持的命令,未来可能废弃。

  • common:多个命令依赖的通用操作及 dmctl 依赖的配置信息等。

每个 dmctl 命令,其主要对应的实现包括 3 个部分:

  1. 在各命令对应的实现源文件中,通过 New***Cmd 形式的方法创建 cobra.Command 对象。

  2. dm/ctl/ctl.go 中通过调用 rootCmd.AddCommand 添加该命令。

  3. 在各命令对应的实现源文件中,通过 ***Func 形式的方法实现参数验证、RPC 调用等具体功能。

任务管理调用链示例

让我们用一个启动数据同步任务的操作示例来说明 DM 中的组件交互与 RPC 调用流程。

  1. 用户在 dmctl 命令行交互环境中输入 start-task 命令及相应参数。

  2. dmctl 在 dm/ctl/ctl.goStart 方法中进行命令分发,请求 dm/ctl/master/start_task.go 中的 startTaskFunc 处理命令。

  3. startTaskFunc 通过 cli.StartTask 调用 DM-master 上的 RPC 方法。

  4. DM-master 中的 Server.StartTask 方法(dm/master/server.go)响应来自 dmctl 的 RPC 请求。

  5. Server.StartworkerClients 中获取任务对应 DM-worker 的 RPC client,并通过 cli.StartSubTask 调用 DM-worker 上的 RPC 方法。

  6. DM-worker 中的 Server.StartSubTask 方法(dm/worker/server.go)响应来自 DM-master 的 RPC 请求。

  7. Server.StartSubTask 中将任务管理请求转发给 Worker.StartSubTaskdm/worker/worker.go),并将处理结果通过 RPC 返回给 DM-master。

  8. DM-master 将 DM-worker 返回的 RPC 响应重新封装后通过 RPC 返回给 dmctl。

  9. dmctl 通过 common.PrettyPrintResponse 输出命令操作的 RPC 响应。

小结

在本篇文章中,我们主要介绍了 DM 的各个组件的入口函数,最后以 dmctl 的 start-task 为例介绍了交互的调用流程细节。下一篇文章我们会开始介绍 DM-worker 组件内各数据同步处理单元(relay-unit, dump-unit, load-unit, sync-unit)的设计原理与具体实现。

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