从 MySQL 到 ClickHouse 实时复制与实现
很多人看到标题还以为自己走错了夜场，其实没有。
ClickHouse 可以挂载为 MySQL 的一个从库 ，先全量再增量的实时同步 MySQL 数据，这个功能可以说是今年最亮眼、最刚需的功能，基于它我们可以轻松的打造一套企业级解决方案，让 OLTP 和 OLAP 的融合从此不再头疼。
目前支持 MySQL 5.6/5.7/8.0 版本，兼容 Delete/Update 语句，及大部分常用的 DDL 操作。
代码还处于 Alpha 版本阶段，毕竟是两个异构生态的融合，仍然有不少的工作要做，同时也期待着社区用户的反馈，以加速迭代。
代码获取
由于还在验收阶段，我们只好把 github 上的 pull request 代码 pull 到本地。
git fetch origin pull/10851/head:mysql_replica_experiment开始编译…
MySQL Master
我们需要一个开启 binlog 的 MySQL 作为 master:
docker run -d -e MYSQL_ROOT_PASSWORD=123 mysql:5.7 mysqld --datadir=/var/lib/mysql --server-id=1 --log-bin=/var/lib/mysql/mysql-bin.log --gtid-mode=ON --enforce-gtid-consistency创建数据库和表，并写入数据：
mysql> create database ckdb;mysql> use ckdb;mysql> create table t1(a int not null primary key, b int);mysql> insert into t1 values(1,1),(2,2);mysql> select * from t1;+---+------+| a | b |+---+------+| 1 | 1 || 2 | 2 |+---+------+2 rows in set (0.00 sec)
ClickHouse Slave
创建一个复制通道：
clickhouse :) CREATE DATABASE ckdb ENGINE = MaterializeMySQL('172.17.0.2:3306', 'ckdb', 'root', '123');clickhouse :) use ckdb;clickhouse :) show tables;┌─name─┐│ t1 │└──────┘clickhouse :) select * from t1;┌─a─┬─b─┐│ 1 │ 1 │└───┴───┘┌─a─┬─b─┐│ 2 │ 2 │└───┴───┘2 rows in set. Elapsed: 0.017 sec.
看下 ClickHouse 的同步位点：
cat ckdatas/metadata/ckdb/.metadata
Version:1Binlog File:mysql-bin.000001Binlog Position:913Data Version:0
Delete
首先在 MySQL Master 上执行一个删除操作：
mysql> delete from t1 where a=1;Query OK, 1 row affected (0.01 sec)
然后在 ClickHouse Slave 侧查看记录：
clickhouse :) select * from t1;SELECT *FROM t1┌─a─┬─b─┐│ 2 │ 2 │└───┴───┘1 rows in set. Elapsed: 0.032 sec.
此时的 metadata 里 Data Version 已经递增到 2：
cat ckdatas/metadata/ckdb/.metadataVersion:1Binlog File:mysql-bin.000001Binlog Position:1171Data Version:2
Update
MySQL Master：
mysql> select * from t1;+---+------+| a | b |+---+------+| 2 | 2 |+---+------+1 row in set (0.00 sec)mysql> update t1 set b=b+1;mysql> select * from t1;+---+------+| a | b |+---+------+| 2 | 3 |+---+------+1 row in set (0.00 sec)
ClickHouse Slave：
clickhouse :) select * from t1;SELECT *FROM t1┌─a─┬─b─┐│ 2 │ 3 │└───┴───┘1 rows in set. Elapsed: 0.023 sec.
实现机制
在探讨机制之前，首先需要了解下 MySQL 的 binlog event ，主要有以下几种类型：
1. MYSQL_QUERY_EVENT -- DDL2. MYSQL_WRITE_ROWS_EVENT -- insert数据3. MYSQL_UPDATE_ROWS_EVENT -- update数据4. MYSQL_DELETE_ROWS_EVENT -- delete数据
当一个事务提交后，MySQL 会把执行的 SQL 处理成相应的 binlog event，并持久化到 binlog 文件。
binlog 是 MySQL 对外输出的重要途径，只要你实现 MySQL Replication Protocol，就可以流式的消费MySQL 生产的 binlog event，具体协议见 Replication Protocol。
由于历史原因，协议繁琐而诡异，这不是本文重点。
对于 ClickHouse 消费 MySQL binlog 来说，主要有以下３个难点：
DDL 兼容
Delete/Update 支持
Query 过滤
DDL
DDL 兼容花费了大量的代码去实现。
首先，我们看看 MySQL 的表复制到 ClickHouse 后会变成什么样子。
MySQL master：
mysql> show create table t1\G;*************************** 1. row ***************************Table: t1Create Table: CREATE TABLE `t1` (`a` int(11) NOT NULL,`b` int(11) DEFAULT NULL,PRIMARY KEY (`a`)) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=latin1
ClickHouse slave：
ATTACH TABLE t1(Int32,Nullable(Int32),Int8,UInt64)ENGINE = ReplacingMergeTree(_version)PARTITION BY intDiv(a, 4294967)ORDER BY tuple(a)SETTINGS index_granularity = 8192
可以看到：
默认增加了 2 个隐藏字段：_sign(-1删除, 1写入) 和 _version(数据版本)
引擎转换成了 ReplacingMergeTree，以 _version 作为 column version
原主键字段 a 作为排序和分区键
这只是一个表的复制，其他还有非常多的DDL处理，比如增加列、索引等，感兴趣可以观摩 Parsers/MySQL 下代码。
Update和Delete
当我们在 MySQL master 执行：
delete from t1 where a=1;update t1 set b=b+1;
ClickHouse t1数据（把 _sign 和 _version 一并查询）：
clickhouse :) select a,b,_sign, _version from t1;SELECTa,b,_sign,_versionFROM t1┌─a─┬─b─┬─_sign─┬─_version─┐│ 1 │ 1 │ 1 │ 1 ││ 2 │ 2 │ 1 │ 1 │└───┴───┴───────┴──────────┘┌─a─┬─b─┬─_sign─┬─_version─┐│ 1 │ 1 │ -1 │ 2 │└───┴───┴───────┴──────────┘┌─a─┬─b─┬─_sign─┬─_version─┐│ 2 │ 3 │ 1 │ 3 │└───┴───┴───────┴──────────┘
根据返回结果，可以看到是由 3 个 part 组成。
part1 由 mysql> insert into t1 values(1,1),(2,2) 生成：
┌─a─┬─b─┬─_sign─┬─_version─┐│ 1 │ 1 │ 1 │ 1 ││ 2 │ 2 │ 1 │ 1 │└───┴───┴───────┴──────────┘
part2 由 mysql> delete from t1 where a=1 生成：
┌─a─┬─b─┬─_sign─┬─_version─┐│ 1 │ 1 │ -1 │ 2 │└───┴───┴───────┴──────────┘说明：_sign = -1表明处于删除状态
part3 由 update t1 set b=b+1 生成：
┌─a─┬─b─┬─_sign─┬─_version─┐│ 2 │ 3 │ 1 │ 3 │└───┴───┴───────┴──────────┘
使用 final 查询：
clickhouse :) select a,b,_sign,_version from t1 final;SELECTa,b,_sign,_versionFROM t1FINAL┌─a─┬─b─┬─_sign─┬─_version─┐│ 1 │ 1 │ -1 │ 2 │└───┴───┴───────┴──────────┘┌─a─┬─b─┬─_sign─┬─_version─┐│ 2 │ 3 │ 1 │ 3 │└───┴───┴───────┴──────────┘2 rows in set. Elapsed: 0.016 sec.
可以看到 ReplacingMergeTree 已经根据 _version 和 OrderBy 对记录进行去重。
Query
MySQL master：
mysql> select * from t1;+---+------+| a | b |+---+------+| 2 | 3 |+---+------+1 row in set (0.00 sec)
ClickHouse slave：
clickhouse :) select * from t1;SELECT *FROM t1┌─a─┬─b─┐│ 2 │ 3 │└───┴───┘clickhouse :) select *,_sign,_version from t1;SELECT*,_sign,_versionFROM t1┌─a─┬─b─┬─_sign─┬─_version─┐│ 1 │ 1 │ -1 │ 2 ││ 2 │ 3 │ 1 │ 3 │└───┴───┴───────┴──────────┘说明：这里还有一条删除记录，_sign为-1
MaterializeMySQL 被定义成一种存储引擎，所以在读取的时候，会根据 _sign 状态进行判断，如果是-1则是已经删除，进行过滤。
总结
ClickHouse 实时复制同步 MySQL 数据是 upstream 2020 的一个 roadmap，在整体构架上比较有挑战一直无人接单，挑战主要来自两方面：
对 MySQL 复制通道与协议非常熟悉
对 ClickHouse 整体机制非常熟悉
这样，在两个本来有点遥远的山头中间架起了一座高速，这条 10851号 高速由 zhang1024(ClickHouse侧) 和BohuTANG(MySQL复制) 两个修路工联合承建，目前正在接受 upstream 的验收。
关于同步 MySQL 的数据，目前大家的方案基本都是在中间安置一个 binlog 消费工具，这个工具对 event 进行解析，然后再转换成 ClickHouse 的 SQL 语句，写到 ClickHouse server，链路较长，性能损耗较大。
10851号 高速是在 ClickHouse 内部实现一套 binlog 消费方案，然后根据 event 解析成ClickHouse 内部的 block 结构，再直接写回到底层存储引擎，几乎是最高效的一种实现方式。
基于 database 级的复制，实现了多源复制的功能，如果复制通道坏掉，我们只需在 ClickHouse 侧删除掉 database 然后再重建一次即可，非常方便。
对于单表的数据一致性，未来会实现一个 MySQL CRC 函数，用于校验 MySQL 与 ClickHouse 的数据一致性。
要想富，先修路！