18、Flink CDC监听MySQL-Binlog实现数据监听

篁瞑普 · 9 小时前

一、CDC简介：

CDC（Change Data Capture）是变更数据捕获的简称，其核心思想是监测并捕获数据库的变动（包括数据或数据表的插入、更新、删除等），将这些变更按发生的顺序完整记录下来，并写入到消息中间件或数据仓库中以供其他服务进行订阅及消费。CDC技术广泛应用于数据同步、数据分发、数据采集等场景，是数据集成领域的重要工具。
1、CDC常用工具：

CDC工具	Debezium	Canal	Maxwell	Flink CDC
核心定位	多数据源 CDC 框架	轻量 MySQL 同步工具	MySQL 专属极简工具	实时处理一体化框架
支持数据源	MySQL、PostgreSQL、Oracle 等	MySQL（最佳）、PostgreSQL 等	仅 MySQL	MySQL、PostgreSQL 等（基于 Debezium）
典型输出目标	Kafka、Flink/Spark	Kafka、RocketMQ、数据库	Kafka、Redis、文件	Kafka、ES、Hive 等
突出优势	支持广泛，全量 + 增量同步	部署简单，国内生态适配好	配置极简，资源占用低	支持实时处理，Exactly-Once 语义
适用场景	多源同步、复杂数据管道	MySQL 为主的轻量同步	简单 MySQL 变更同步	实时数仓、捕获 + 处理一体化

2、相关参考：

Flink-CDC 开源地址
Flink-CDC 中文文档
Canal学习笔记

二、Flink CDC工作原理：

Flink CDC（Change Data Capture）的核心工作原理是通过捕获数据库的变更日志（如 binlog、WAL 等），将其转换为结构化事件流，接入 Flink 实时计算引擎进行处理，并最终同步到目标系统。其工作流程可拆解为以下关键步骤：
1、Debezium 捕获解析数据库日志：

Flink CDC 本身不直接解析数据库日志，而是集成 Debezium（开源 CDC 框架）作为底层捕获引擎，支持 MySQL、PostgreSQL、Oracle 等多种数据库，具体逻辑如下：
（1）、模拟从节点获取日志：

对于支持主从复制的数据库（如 MySQL），Debezium 会伪装成数据库的从节点，向主库发送复制请求，获取变更日志（如 MySQL 的 binlog、PostgreSQL 的 WAL 日志）。

（2）、解析日志为结构化事件：
（3）数据库日志通常是二进制格式，Debezium 会将其解析为包含详细信息的结构化事件，包括：

操作类型（INSERT/UPDATE/DELETE）；
变更数据（UPDATE 时包含旧值和新值，INSERT/DELETE 包含对应数据）；
表名、数据库名、操作时间戳等元数据。

2. 全量 + 增量同步（无锁机制）：

Flink CDC 支持 “全量数据初始化 + 增量变更同步” 的无缝衔接，且通过无锁机制避免影响源库性能：
（1）、全量快照阶段：

首次同步时，会对数据库表进行一次全量快照（读取当前所有数据），确保初始数据完整。

（2）、增量同步阶段：

快照完成后，自动切换到增量同步模式，通过监控 binlog 等日志获取实时变更，且通过记录日志位置（如 binlog 的文件名和偏移量）保证全量与增量数据的连续性（无重复、无遗漏）。

3、封装为 Flink Source 流入引擎：

解析后的结构化事件会被封装为 Flink Source 连接器，直接作为 Flink 的输入流：
（1）、变更事件以流的形式进入 Flink 计算引擎，每条事件对应一条数据记录，可通过 Flink 的 DataStream API 或 Table/SQL 进行处理。
4、Flink实时数据处理：

Flink CDC 不仅是 “捕获工具”，更能结合 Flink 的实时计算能力对变更数据进行处理：
（1）、数据清洗与转换：

过滤无效数据、格式转换（如 JSON 转 Avro）、字段映射等。

（2）、关联与聚合：

支持与维度表（如 MySQL 维表、HBase 维表）关联，或进行窗口聚合（如统计分钟级变更量）。

（3）、状态管理：

利用 Flink 的状态后端（如 RocksDB）保存中间结果，支持复杂逻辑（如去重、累计计算）。

5、基于 Checkpoint 保证一致性：

Flink CDC 依赖 Flink 的 Checkpoint 机制确保数据处理的一致性：
（1）、Checkpoint 触发：

定期将当前处理进度（包括 CDC 捕获的日志位置、算子状态等）持久化到存储（如 HDFS、本地文件）。

（2）、故障恢复：

若 Flink 任务失败，可从最近一次 Checkpoint 恢复状态和日志位置，保证数据不丢失、不重复，实现 Exactly-Once 语义（端到端一致性需下游 Sink 配合支持）。

6. 通过 Sink 同步到目标系统：

处理后的变更数据通过 Flink 的 Sink 连接器写入目标存储，支持 Kafka、Elasticsearch、Hive、MySQL、TiDB 等多种系统。

三、MySQL 配置（开启 Binlog）：

1、开启 Binlog（ROW 模式）：

# MySQL 配置文件
# Linux：my.cnf配置文件（/etc/mysql/）
# Window：my.ini配置文件（C:\ProgramData\MySQL\MySQL Server 5.7\）
# 开启 Binlog
log_bin = mysql-bin
# 选择 ROW 模式（记录行级变更）
binlog-format = ROW
# 配置数据库唯一 ID（与 Canal 服务端的 slaveId 不同）
server-id = 1

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2、重启 MySQL 并验证：

# 打开命令提示符(cmd/services.msc)：
# 按 Win + R 键，输入 cmd，然后按 Enter 键打开命令提示符窗口。
# 停止MySQL服务：
net stop MySQL57
# 启动MySQL服务：
net start MySQL57
# 验证
SHOW VARIABLES LIKE 'log_bin';
SHOW VARIABLES LIKE 'binlog_format';

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四、SpringBoot整合Flink CDC实现MySQL数据监听：

1、POM配置：

<dependency>
<groupId>org.apache.flink</groupId>
flink-java</artifactId>
<version>1.18.1</version>
</dependency>
<dependency>
<groupId>org.apache.flink</groupId>
flink-streaming-java</artifactId>
<version>1.18.1</version>
</dependency>
<dependency>
<groupId>org.apache.flink</groupId>
flink-clients</artifactId>
<version>1.18.1</version>
</dependency>
<dependency>
<groupId>org.apache.flink</groupId>
flink-table-api-java-bridge</artifactId>
<version>1.18.1</version>
</dependency>
<dependency>
<groupId>org.apache.flink</groupId>
flink-table-planner_2.12</artifactId>
<version>1.18.1</version>
</dependency>
<dependency>
<groupId>org.apache.flink</groupId>
flink-connector-base</artifactId>
<version>1.18.1</version>
</dependency>
<dependency>
<groupId>com.ververica</groupId>
flink-connector-mysql-cdc</artifactId>
<version>3.0.1</version>
</dependency>

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2、YML配置：

flink:
cdc:
# 是否开启CDC监听
auto-start: true
# 自定义一个唯一的id
server-id: "123456"
# 数据库配置
mysql:
hostname: localhost
port: 3306
username: root
password: 123

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3、Entity类声明：

DataChangeType.class

/**
* Flink CDC数据变更类型枚举
* 1、"c"表示创建
* 2、"u"表示更新
* 3、"d"表示删除
* 4、"r"表示读取
*/
public enum DataChangeType {
INSERT("c"),
UPDATE("u"),
DELETE("d"),
READ("r");
private final String code;
DataChangeType(String code) {
this.code = code;
}
public static DataChangeType getByCode(String code) {
for (DataChangeType type : values()) {
if (type.code.equals(code)) {
return type;
}
}
return null;
}
}

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FlinkCdcProperties.class

import lombok.Data;
import org.springframework.boot.context.properties.ConfigurationProperties;
import org.springframework.stereotype.Component;
@Data
@Component
@ConfigurationProperties(prefix = "flink.cdc")
public class FlinkCdcProperties {
/**
* 是否自动启动CDC监听
*/
private boolean autoStart;
private String serverId;
/**
* MySQL配置
*/
private Mysql mysql = new Mysql();
@Data
public static class Mysql {
private String hostname;
private int port;
private String username;
private String password;
}
}

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4、FlinkCdcRunner数据变更监听启动器：

import com.alibaba.fastjson.JSON;
import com.alibaba.fastjson.JSONObject;
import com.iven.flinkcdcdemoservice.entity.DataChangeType;
import com.iven.flinkcdcdemoservice.entity.FlinkCdcProperties;
import com.iven.flinkcdcdemoservice.handler.FlinkCdcHandlerRegistry;
import com.iven.flinkcdcdemoservice.handler.FlinkCdcHandler;
import com.ververica.cdc.connectors.mysql.source.MySqlSource;
import com.ververica.cdc.connectors.mysql.table.StartupOptions;
import com.ververica.cdc.debezium.JsonDebeziumDeserializationSchema;
import lombok.RequiredArgsConstructor;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.apache.flink.api.common.eventtime.WatermarkStrategy;
import org.apache.flink.api.common.restartstrategy.RestartStrategies;
import org.apache.flink.api.common.time.Time;
import org.apache.flink.streaming.api.datastream.DataStreamSource;
import org.apache.flink.streaming.api.environment.StreamExecutionEnvironment;
import org.apache.flink.streaming.api.functions.ProcessFunction;
import org.apache.flink.util.Collector;
import org.springframework.boot.CommandLineRunner;
import org.springframework.stereotype.Component;
import java.io.Serializable;
import java.util.*;
@Slf4j
@Component
@RequiredArgsConstructor
public class FlinkCdcRunner implements CommandLineRunner {
// 配置属性
private final FlinkCdcProperties properties;
// 处理器注册中心
private final FlinkCdcHandlerRegistry handlerRegistry;
@Override
public void run(String... args) throws Exception {
// 总开关关闭则不启动
if (!properties.isAutoStart()) {
log.info("Flink CDC 总开关关闭，不启动监听");
return;
}
// 没有需要监听的表则不启动
List<String> monitoredTables = handlerRegistry.getMonitoredTables();
if (monitoredTables.isEmpty()) {
log.warn("未发现需要监听的表（未实现FlinkCdcTableHandler），不启动监听");
return;
}
// 1. 创建Flink执行环境
StreamExecutionEnvironment env = StreamExecutionEnvironment.getExecutionEnvironment();
// 设置并行度为 1: server-id 的数量必须 ≥ 并行度
env.setParallelism(1);
// 启用检查点（可选）
// env.enableCheckpointing(5000);
// 配置检查点存储路径（本地路径或分布式存储如HDFS）
// env.getCheckpointConfig().setCheckpointStorage("file:///tmp/flink-cdc-checkpoints");
// 检查点超时时间（60秒未完成则取消）
// env.getCheckpointConfig().setCheckpointTimeout(60000);
// 允许检查点失败次数（默认0，即一次失败则任务失败）
// env.getCheckpointConfig().setTolerableCheckpointFailureNumber(3);
// 禁用检查点
env.getCheckpointConfig().disableCheckpointing();
// 重试次数/重试间隔
env.setRestartStrategy(RestartStrategies.fixedDelayRestart(3, Time.seconds(10)));
// 2. 配置MySQL CDC源（动态设置需要监听的表）
MySqlSource<String> mySqlSource = MySqlSource.<String>builder()
.serverId(properties.getServerId())
.hostname(properties.getMysql().getHostname())
.port(properties.getMysql().getPort())
.username(properties.getMysql().getUsername())
.password(properties.getMysql().getPassword())
// 从监听的表中提取数据库列表（去重）
.databaseList(extractDatabases(monitoredTables))
// 直接使用注册中心收集的表列表
.tableList(monitoredTables.toArray(new String[0]))
// 反序列化为JSON
.deserializer(new JsonDebeziumDeserializationSchema())
/* initial: 初始化快照,即全量导入后增量导入(检测更新数据写入)
* latest: 只进行增量导入(不读取历史变化)
* timestamp: 指定时间戳进行数据导入(大于等于指定时间错读取数据)
*/
.startupOptions(StartupOptions.latest())
.build();
// 3. 读取CDC数据流并处理
DataStreamSource<String> dataStream = env.fromSource(
mySqlSource,
WatermarkStrategy.noWatermarks(),
"MySQL-CDC-Source"
);
// 4. 解析数据并路由到对应处理器，使用静态内部类代替匿名内部类
dataStream.process(new CdcDataProcessFunction(handlerRegistry));
// 5. 启动Flink作业
env.execute("Flink-CDC-动态监听作业");
}
/**
* 静态内部类实现ProcessFunction，确保可序列化
*/
private static class CdcDataProcessFunction extends ProcessFunction<String, Void> implements Serializable {
private final FlinkCdcHandlerRegistry handlerRegistry;
// 通过构造函数传入依赖
public CdcDataProcessFunction(FlinkCdcHandlerRegistry handlerRegistry) {
this.handlerRegistry = handlerRegistry;
}
@Override
public void processElement(String json, Context ctx, Collector<Void> out) {
try {
JSONObject cdcData = JSON.parseObject(json);
// 操作类型：c/u/d
String op = cdcData.getString("op");
JSONObject source = cdcData.getJSONObject("source");
String dbName = source.getString("db");
String tableName = source.getString("table");
// 库名.表名
String fullTableName = dbName + "." + tableName;
// 找到对应表的处理器
FlinkCdcHandler handler = handlerRegistry.getHandler(fullTableName);
if (handler == null) {
log.warn("表[{}]无处理器，跳过处理", fullTableName);
return;
}
// 按事件类型分发
DataChangeType changeType = DataChangeType.getByCode(op);
if (changeType == null) {
log.warn("未知操作类型：{}", op);
return;
}
switch (changeType) {
case INSERT:
List<Map<String, Object>> insertData = Collections.singletonList(
cdcData.getJSONObject("after").getInnerMap()
);
handler.handleInsert(insertData);
break;
case UPDATE:
List<Map<String, Object>> beforeData = Collections.singletonList(
cdcData.getJSONObject("before").getInnerMap()
);
List<Map<String, Object>> afterData = Collections.singletonList(
cdcData.getJSONObject("after").getInnerMap()
);
handler.handleUpdate(beforeData, afterData);
break;
case DELETE:
List<Map<String, Object>> deleteData = Collections.singletonList(
cdcData.getJSONObject("before").getInnerMap()
);
handler.handleDelete(deleteData);
break;
case READ:
// 可以忽略快照阶段的读取操作，或根据需要处理
log.debug("处理快照读取操作: {}", fullTableName);
break;
}
} catch (Exception e) {
log.error("Flink-CDC数据处理发生未预期异常", e);
}
}
}
/**
* 从表名（库名.表名）中提取数据库列表（去重）
*
* @param tables
* @return
*/
private String[] extractDatabases(List<String> tables) {
// 截取库名（如demo.tb_user → demo）
return tables.stream()
.map(table -> table.split("\\.")[0])
.distinct()
.toArray(String[]::new);
}
}

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5、FlinkCdcHandlerRegistry策略路由：

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.springframework.context.ApplicationContext;
import org.springframework.context.ApplicationContextAware;
import org.springframework.stereotype.Component;
import java.io.Serializable;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.Map;
import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;
/**
* Flink CDC处理器注册中心
* 处理器注册中心（自动扫描监听表）
*/
@Slf4j
@Component
public class FlinkCdcHandlerRegistry implements ApplicationContextAware, Serializable {
// 缓存：表名（库名.表名）→ 处理器
private final Map<String, FlinkCdcHandler> handlerMap = new ConcurrentHashMap<>();
// 收集所有需要监听的表（供Flink CDC配置使用）
private List<String> monitoredTables;
@Override
public void setApplicationContext(ApplicationContext applicationContext) {
// 扫描所有实现类
Map<String, FlinkCdcHandler> beans = applicationContext.getBeansOfType(FlinkCdcHandler.class);
beans.values().forEach(handler -> {
String tableName = handler.getTableName();
handlerMap.put(tableName, handler);
log.info("注册监听表：{} → 处理器：{}", tableName, handler.getClass().getSimpleName());
});
// 提取所有需要监听的表
monitoredTables = new ArrayList<>(handlerMap.keySet());
}
/**
* 获取指定表的处理器
*
* @param tableName
* @return
*/
public FlinkCdcHandler getHandler(String tableName) {
return handlerMap.get(tableName);
}
/**
* 获取所有需要监听的表（供Flink CDC配置）
*
* @return
*/
public List<String> getMonitoredTables() {
return monitoredTables;
}
}

复制代码

6、FlinkCdcHandler策略模式数据处理：

FlinkCdcHandler

import java.util.List;
import java.util.Map;
/**
* 表数据处理接口，每个监听的表需实现此接口
*/
public interface FlinkCdcHandler {
/**
* 获取监听的表名（格式：库名.表名，如demo.tb_user）
*/
String getTableName();
/**
* 处理新增数据
*/
default void handleInsert(List<Map<String, Object>> dataList) {
// 默认空实现，子类可重写
}
/**
* 处理更新数据（包含变更前和变更后的数据）
* @param beforeList 变更前数据
* @param afterList 变更后数据
*/
default void handleUpdate(List<Map<String, Object>> beforeList, List<Map<String, Object>> afterList) {
// 默认空实现，子类可重写
}
/**
* 处理删除数据
*/
default void handleDelete(List<Map<String, Object>> dataList) {
// 默认空实现，子类可重写
}
}

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TbUserFlinkCdcHandler

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.springframework.stereotype.Component;
import java.io.Serializable;
import java.util.List;
import java.util.Map;
@Slf4j
@Component
public class TbUserFlinkCdcHandler implements FlinkCdcHandler, Serializable {
@Override
public String getTableName() {
return "demo.tb_user";
}
@Override
public void handleInsert(List<Map<String, Object>> dataList) {
log.info("处理tb_user新增数据，共{}条", dataList.size());
dataList.forEach(data -> {
String id = (String)data.get("id");
String username = (String) data.get("name");
// 业务逻辑：如同步到ES、缓存等
log.info("新增用户：id={}, name={}", id, username);
});
}
@Override
public void handleUpdate(List<Map<String, Object>> beforeList, List<Map<String, Object>> afterList) {
log.info("处理tb_user更新数据，共{}条", afterList.size());
for (int i = 0; i < afterList.size(); i++) {
Map<String, Object> before = beforeList.get(i);
Map<String, Object> after = afterList.get(i);
log.info("更新用户：id={}, 旧用户名={}, 新用户名={}",
after.get("id"), before.get("name"), after.get("name"));
}
}
@Override
public void handleDelete(List<Map<String, Object>> dataList) {
log.info("处理tb_user删除数据，共{}条", dataList.size());
dataList.forEach(data -> {
log.info("删除用户：id={}", data.get("id"));
});
}
}

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项目启动时，FlinkCdcHandlerRegistry 扫描并注册所有 FlinkCdcHandler 实现类，建立表与处理器的映射；FlinkCdcRunner 在 Spring 容器初始化后触发，检查启动条件，初始化 Flink 环境并构建 CDC 数据源，将数据流接入 CdcDataProcessFunction，该函数解析变更事件并路由到对应处理器执行业务逻辑，最后启动 Flink 作业持续监听处理。

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