通過Gearman實現MySQL到Redis的數據同步

對於變化頻率非常快的數據來說，如果還選擇傳統的靜態緩存方式（Memocached、File System等）展示數據，可能在緩存的存取上會有很大的開銷，並不能很好的滿足需要，而Redis這樣基於內存的NoSQL數據庫，就非常適合擔任實時數據的容器。

但是往往我們又有數據可靠性的需求，採用MySQL作爲數據存儲，不會因爲內存問題而引起數據丟失，同時也可以利用關係數據庫的特性實現很多功能。

所以就會很自然的想到是否可以採用MySQL作爲數據存儲引擎，Redis則作爲Cache。而這種需求目前還沒有看到有特別成熟的解決方案或工具，因此本文將嘗試採用Gearman+PHP+MySQL UDF的組合異步實現MySQL到Redis的數據複製。

MySQL到Redis數據複製方案
無論MySQL還是Redis，自身都帶有數據同步的機制，像比較常用的MySQL的Master/Slave模式，就是由Slave端分析Master的binlog來實現的，這樣的數據複製其實還是一個異步過程，只不過當服務器都在同一內網時，異步的延遲幾乎可以忽略。

那麼理論上我們也可以用同樣方式，分析MySQL的binlog文件並將數據插入Redis。但是這需要對binlog文件以及MySQL有非常深入的理解，同時由於binlog存在Statement/Row/Mixedlevel多種形式，分析binlog實現同步的工作量是非常大的。

因此這裏選擇了一種開發成本更加低廉的方式，借用已經比較成熟的MySQL UDF，將MySQL數據首先放入Gearman中，然後通過一個自己編寫的PHP Gearman Worker，將數據同步到Redis。比分析binlog的方式增加了不少流程，但是實現成本更低，更容易操作。
Gearman的安裝與使用

Gearman是一個支持分佈式的任務分發框架。設計簡潔，獲得了非常廣泛的支持。一個典型的Gearman應用包括以下這些部分：

Gearman Job Server：Gearman核心程序，需要編譯安裝並以守護進程形式運行在後臺
Gearman Client：可以理解爲任務的收件員，比如我要在後臺執行一個發送郵件的任務，可以在程序中調用一個Gearman Client並傳入郵件的信息，然後就可以將執行結果立即展示給用戶，而任務本身會慢慢在後臺運行。
Gearman Worker：任務的真正執行者，一般需要自己編寫具體邏輯並通過守護進程方式運行，Gearman Worker接收到Gearman Client傳遞的任務內容後，會按順序處理。

以前曾經介紹過類似的後臺任務處理項目Resque。兩者的設計其實非常接近，簡單可以類比爲：

Gearman Job Server：對應Resque的Redis部分
Gearman Client：對應Resque的Queue操作
Gearman Worker：對應Resque的Worker和Job

這裏之所以選擇Gearman而不是Resque是因爲Gearman提供了比較好用的MySQL UDF，工作量更小。

安裝Gearman及PHP Gearman擴展
以下均以Ubuntu12.04爲例。

apt-get install gearman gearman-server libgearman-dev

檢查Gearman的運行狀況：

/etc/init.d/gearman-job-server status
* gearmand is running

說明Gearman已經安裝成功。
PHP的Gearman擴展可以通過pecl直接安裝

pecl install gearman
echo "extension=gearman.so">/etc/php5/conf.d/gearman.ini
service php5-fpm restart

但是實測發現ubuntu默認安裝的gearman版本過低，直接運行pecl install gearman會報錯

configure: error: libgearman version 1.1.0or later required

因此Gearman + PHP擴展建議通過編譯方式安裝，這裏爲了簡單說明，選擇安裝舊版本擴展：

pecl install gearman-1.0.3

Gearman + PHP實例
爲了更容易理解後文Gearman的運行流程，這裏不妨從一個最簡單的Gearman實例來說明，比如我們要進行一個文件處理的操作，首先編寫一個Gearman Client並命名爲client.php：

<?php
$client =newGearmanClient();
$client->addServer();
$client->doBackground('writeLog','Log content');
echo '文件已經在後臺操作';

運行這個文件，相當於模擬用戶請求一個Web頁面後，將處理結束的信息返回用戶：

php client.php

查看一下Gearman的狀況：

(echo status ; sleep 0.1)| netcat127.0.0.14730

可以看到輸出爲

writeLog        100.

說明我們已經在Gearman中建立了一個名爲writeLog的任務，並且有1個任務在隊列等待中。
而上面的4列分別代表當前的Gearman的運行狀態：

任務名稱
在等待隊列中的任務
正在運行的任務
正在運行的Worker進程

可以使用watch進行實時監控：

watch -n 1"(echo status; sleep 0.1) | nc 127.0.0.1 4730"

然後我們需要編寫一個Gearman Worker命名爲worker.php：

<?php
$worker =newGearmanWorker();
$worker->addServer();
$worker->addFunction('writeLog','writeLog');while($worker->work());function writeLog($job){
        $log = $job->workload();file_put_contents(__DIR__ .'/gearman.log', $log ."\n", FILE_APPEND | LOCK_EX);}

Worker使用一個while死循環實現守護進程，運行

php worker.php

可以看到Gearman狀態變爲：

writeLog        001

同時查看同目錄下gearman.log，內容應爲從Client傳入的值Log content。

通過MySQL UDF + Trigger同步數據到Gearman
MySQL要實現與外部程序互通的最好方式還是通過MySQL UDF（MySQL user defined functions）來實現。爲了讓MySQL能將數據傳入Gearman，這裏使用了lib_mysqludf_json和gearman-mysql-udf的組合。

安裝lib_mysqludf_json
使用lib_mysqludf_json的原因是因爲Gearman只接受字符串作爲入口參數，可以通過lib_mysqludf_json將MySQL中的數據編碼爲JSON字符串

apt-get install libmysqlclient-dev
wget https://github.com/mysqludf/lib_mysqludf_json/archive/master.zip
unzip master.zip
cd lib_mysqludf_json-master/
rm lib_mysqludf_json.so
gcc $(mysql_config --cflags)-shared -fPIC -o lib_mysqludf_json.so lib_mysqludf_json.c

可以看到重新編譯生成了 lib_mysqludf_json.so 文件，此時需要查看MySQL的插件安裝路徑：

mysql -u root -pPASSWORD --execute="show variables like '%plugin%';"+---------------+------------------------+|Variable_name|Value|+---------------+------------------------+| plugin_dir    |/usr/lib/mysql/plugin/|+---------------+------------------------+

然後將 lib_mysqludf_json.so 文件複製到對應位置：

cp lib_mysqludf_json.so /usr/lib/mysql/plugin/

最後登入MySQL運行語句註冊UDF函數：

CREATE FUNCTION json_object RETURNS STRING SONAME 'lib_mysqludf_json.so';

安裝gearman-mysql-udf
方法幾乎一樣：

apt-get install libgearman-dev
wget https://launchpad.net/gearman-mysql-udf/trunk/0.6/+download/gearman-mysql-udf-0.6.tar.gz
tar -xzf gearman-mysql-udf-0.6.tar.gz
cd gearman-mysql-udf-0.6./configure --with-mysql=/usr/bin/mysql_config --libdir=/usr/lib/mysql/plugin/
make && make install

登入MySQL運行語句註冊UDF函數：

CREATE FUNCTION gman_do_background RETURNS STRING SONAME 'libgearman_mysql_udf.so';
CREATE FUNCTION gman_servers_set RETURNS STRING SONAME 'libgearman_mysql_udf.so';

最後指定Gearman服務器的信息：

SELECT gman_servers_set('127.0.0.1:4730');

通過MySQL觸發器實現數據同步
最終同步哪些數據，同步的條件，還是需要根據實際情況決定，比如我希望將數據表data的數據在每次更新時同步，那麼編寫Trigger如下：

DELIMITER $$
CREATE TRIGGER datatoredis AFTER UPDATE ON data
  FOR EACH ROW BEGIN
    SET @ret=gman_do_background('syncToRedis', json_object(NEW.id as`id`, NEW.volume as`volume`));END$$
DELIMITER ;

嘗試在數據庫中更新一條數據查看Gearman是否生效。

Gearman PHP Worker將MySQL數據異步複製到Redis
Redis作爲時下當熱的NoSQL緩存解決方案無需過多介紹，其安裝及使用也非常簡單：

apt-get install redis-server 
pecl install redis
echo "extension=redis.so">/etc/php5/conf.d/redis.ini

然後編寫一個Gearman Worker：redis_worker.php

#!/usr/bin/env php<?
$worker =newGearmanWorker();
$worker->addServer();
$worker->addFunction('syncToRedis','syncToRedis');

$redis =newRedis();
$redis->connect('127.0.0.1',6379);while($worker->work());function syncToRedis($job){global $redis;
        $workString = $job->workload();
        $work = json_decode($workString);if(!isset($work->id)){returnfalse;}
        $redis->set($work->id, $workString);}

最後需要將Worker在後臺運行：

nohup php redis_worker.php &

通過這種方式將MySQL數據複製到Redis，經測試單Worker基本可以瞬時完成。

案例代碼：https://github.com/dawnbreaks/mysql2redis

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