CloudCanal实现跨互联网数据安全同步(进阶)

简介

CloudCanal 实现的 基于 Kafka 构建安全的跨互联网数据同步 方案被客户用于生产后，又出现了新的需求，主要集中在方案能否更加轻量化和可控性上，简而言之，去掉 Kafka 中转，直接在 CloudCanal 中实现跨网络安全互通。
本篇文章即介绍 CloudCanal 实现的更加轻量化方案，特点包括

• 无消息等独立软件依赖
• 两端数据库完全不开放公网端口
• 两端数据库元数据可映射
• 基于 HTTPS 传输
• 具备用户名密码鉴权机制
• 支持多种数据库异构互通

技术点

Tunnel数据源

去掉消息依赖的跨互联网数据库互通，我们是通过一个虚拟的数据源 Tunnel 实现。
Tunnel 数据源本身并不是实体数据库，而是一组逻辑信息，包括

• ip(或域名)
• port
• 用户名
• 密码
• TLS 证书文件和密码
• 元数据

通过这个虚拟数据源，我们可以使用 HTTP(S) 或 TCP 实现数据拉取或者接收数据的目的，同时完全匹配 CloudCanal 业务模型，达到功能的完整性。

PUSH模型

对于数据传输模式 PUSH 或 PULL，我们选择了 PUSH 模式，即客户端将数据推送到服务端，本质原因在于

• 主要解决互通问题，而非订阅问题
• 目标端同步写入数据更加匹配 CloudCanal 其他目标端风格
• 数据通道无数据持久化，无需维护 store 来暂存数据

当然，PUSH 模式也带来一些问题，包括

• 如何确保最终数据写入再提交位点
• 位点回溯复杂(全量和增量、不同数据源位点格式不一致)

对于上述两个问题，我们采用 延迟提交位点技术 解决

延迟提交位点技术

采用 PUSH 模式后，位点管理是比较复杂且危险的工作，如果提早提交位点，可能丢数据。
为此，我们实现了 延迟提交位点技术，即客户端每一次写入 server 端，只返回已经提交的位点，并且将所有数据源、所有任务类型的位点序列化成 json 字符串。

通过这项技术，我们能够确保位点之前的数据肯定已经写到对端，并且在某些业务场景下，通过客户端任务的位点回溯，达到重复消费某一段时间数据的目的。

元数据映射

因为使用了虚拟的 Tunnel 数据源，并且其带有 schema（存储于CloudCanal kv配置表中), 所以针对这个数据源，我们模拟了表结构获取和迁移的过程，让其在任务创建和运维过程中如同一个真实存在的数据库。
一个真实的 Tunnel 数据源的元数据如下:

[
  {
    "db": "cc_virtual_db",
    "schemas": [
      {
        "schema": "cc_virtual_schema",
        "tables": [
          {
            "table": "WORKER_STATS",
            "columns": [
              {
                "name": "ID",
                "jdbcType": -5,
                "typeName": "LONG",
                "key": true
              },
              {
                "name": "GMT_CREATE",
                "jdbcType": 93,
                "typeName": "TIMESTAMP",
                "key": false
              },
              {
                "name": "AUCRDT",
                "jdbcType": 93,
                "typeName": "TIMESTAMP",
                "key": false
              }
            ]
          },
          {
            "table": "KBS_QUESTION",
            "columns": [
              {
                "name": "ID",
                "jdbcType": -5,
                "typeName": "LONG",
                "key": true
              },
              {
                "name": "CATEGORY",
                "jdbcType": 12,
                "typeName": "STRING",
                "key": false
              }
            ]
          }
        ]
      }
    ]
  }
]

我们可以通过结构迁移 (MySQL/SQLServer/Oracle -> Tunnel) 扩充它，或者直接通过 数据源管理->更多->查看配置->_**dbsJson **_进行修改。

操作示例

本示例使用阿里云资源模拟杭州 RDS for MySQL 到深圳 RDS for MySQL , 两端数据库均不开公网端口，数据走互联网, 采用 HTTPS 传输和用户名密码认证。

环境准备

• 杭州环境部署 CloudCanal ，并购买 RDS for MySQL 作为源端

• 深圳环境部署 CloudCanal , 并购买 RDS for MySQL 作为目标端

• 因 CloudCanal 为 docker 版本 ， 深圳环境 CloudCanal 安装包解压后 ，需要修改 docker-compose.yml 端口映射再安装/升级，并开放 ECS 安全组相关端口，以便远程连接。
  • 此例以 18443 端口作为 Tunnel 数据源监听端口

为目标端数据库初始化元数据

• 因无法通过 Tunnel 到对端数据库做结构迁移，所以需要事先使用 mysqldump 等工具初始化对端数据库结构

添加 Tunnel 数据源

• 分别在源端和目标端 CloudCanal 配置 Tunnel 数据源

• 源端数据源列表

• 目标端数据源列表

为 Tunnel 初始化元数据

• 源端创建一个 MySQL -> Tunnel 结构迁移，并完成

• 目标端
  • 从源端 Tunnel 数据源拷贝结构并复制到对端

目标端任务创建

• 选择 Tunnel 和 目标数据库

• 选择数据同步

• 选择表、列、映射略
• 任务正常运行，监听端口并准备接收数据

源端任务创建

• 选择源端数据库 和 Tunnel 数据源

• 选择数据同步，并初始化数据

• 数据初始化中（如有效率问题，可忽略）

• 数据持续同步中

数据验证

造增量数据

• 为了造数据简便，开下源端数据库公网地址

数据校验

• 在深圳环境添加源端数据源，并做数据校验。结果显示数据一致。

常见问题

• 目前支持哪些链路的互通？

  • MySQL/SQLServer/ORACLE -> MySQL , 其他互通按需添加。

• Tunnel 到对端数据库能做结构迁移么？准备表结构比较麻烦

  • 因为数据库结构对元数据精度要求很高，Tunnel中间结构主要为同步服务，所以元数据级别上还无法构成精确的结构迁移源端。建议构建临时实例(只dump表结构)并开公网，再使用CloudCanal结构迁移解决问题。

• Tunnel 数据源有结构，能动态编辑么？

  • Tunnel 数据源模拟了一个数据库，编辑任务能力天然具备。加表先编辑目标端任务，再编辑源端任务，否则反之。我们后续计划用一篇专门的文章介绍这个运维操作。

• 目前数据互通还存在什么问题？

  • 对于 blob 等字段类型还需要进一步支持和验证
  • 跨互联网，性能层面需要经过特别的优化
  • 安全层面，目前仅用到 HTTPS 证书加密，配合自定义的账号密码

总结

本文主要介绍纯粹通过 CloudCanal 进行数据互通实践，通过引入虚拟数据源，达成数据互通和元数据映射等能力，具备不错的可落地性。