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变更数据捕获(Change Data Capture ,简称 CDC)记录 SQL Server 表的插入、更新和删除活动。使用变更数据捕获可以更有效跟踪表对象DML历史操作,对 ETL 等数据转移也非常有用。


变更数据捕获适用版本:

SQL Server 2008 以上的 Enterprise Edition、Developer Edition 和 Evaluation Edition


变更数据捕获原理:

变更数据捕获的更改数据源为 SQL Server 事务日志。当对表启用变更数据捕获时,系统将生成一个与该表结构类似的副本。当对源表进行插入、更新和删除 时,在事务日志会记录相关操作信息。变更数据捕获代理使用异步进程读取事务日志,将相关操作结果应用到副本表(捕获实例表)中,这样就完成了对源表操作的记录跟踪。



变更数据捕获实例:


在数据库 MyDatabase 中创建测试表:

--  创建测试表
USE MyDatabase
GO
CREATE TABLE CDC_Test
(
id int not null,
name varchar(50) not null,
insertDate datetime not null,
value numeric(14,4) not null
)
GO

ALTER TABLE CDC_Test
ADD CONSTRAINT PK_CDC_Test PRIMARY KEY CLUSTERED (id)
GO

CREATE NONCLUSTERED INDEX IX_CDC_Test_NAME ON CDC_Test(name)
GO

CREATE UNIQUE NONCLUSTERED INDEX IX_CDC_Test_insertDate ON CDC_Test(insertDate)
GO


查看数据库或表是否启用了cdc:

--  查看数据库是否启用cdc
SELECT name,is_cdc_enabled FROM sys.databases WHERE is_cdc_enabled = 1


-- 查看当前数据库表是否启用cdc
SELECT name,is_tracked_by_cdc FROM sys.tables WHERE is_tracked_by_cdc = 1


对当前数据库启用cdc :

--  对当前数据库启用cdc
USE MyDatabase
GO
EXECUTE sys.sp_cdc_enable_db;
GO


可能出现以下错误及解决办法:

/*
消息 22830,级别 16,状态 1,过程 sp_cdc_enable_db_internal,第 186 行
无法更新元数据来指示已对数据库 MyDatabase 启用了变更数据捕获。执行命令 'SetCDCTracked(Value = 1)' 时失败。
返回的错误为 15404: '无法获取有关 Windows NT 组/用户 'KK\administrator' 的信息,错误代码 0x54b。'。
请使用此操作和错误来确定失败的原因并重新提交请求。
消息 266,级别 16,状态 2,过程 sp_cdc_enable_db_internal,第 0 行
EXECUTE 后的事务计数指示 BEGIN 和 COMMIT 语句的数目不匹配。上一计数 = 0,当前计数 = 1。
消息 266,级别 16,状态 2,过程 sp_cdc_enable_db,第 0 行
EXECUTE 后的事务计数指示 BEGIN 和 COMMIT 语句的数目不匹配。上一计数 = 0,当前计数 = 1。
消息 3998,级别 16,状态 1,第 1 行
在批处理结束时检测到不可提交的事务。该事务将回滚。
*/

-- 原因是数据库所有者为Windows用户,改为“sa”

EXEC dbo.sp_changedbowner @loginame = N'sa', @map = false
GO

--依赖别名已删除


启动数据库cdc后,接着对指定源表启用 cdc :

--  接着对指定源表启用cdc
EXEC sys.sp_cdc_enable_table
@source_schema= 'dbo', --源表架构
@source_name = 'CDC_Test', --源表
@role_name = 'CDC_Role' --角色(将自动创建)
GO

--作业 'cdc.MyDatabase_capture' 已成功启动。
--作业 'cdc.MyDatabase_cleanup' 已成功启动。


创建完成后,将看到数据库中创建了以下对象:

SqlServer 变更数据捕获(CDC)_EXEC

--  也可以使用脚本查看跟踪表的信息
EXEC sys.sp_cdc_help_change_data_capture
GO
EXEC sys.sp_cdc_help_change_data_capture 'dbo', 'CDC_Test'
GO


下面介绍系统表中,各表的主要信息:

【cdc.captured_columns】

select * from cdc.captured_columns

每个启用变更数据库捕获的表,其已跟踪的列都可在该系统表中查看(​ ​参考: cdc.captured_columns ​ ​)


EXEC sys.sp_cdc_get_captured_columns N'dbo_CDC_Test';

建议使用该存储过程返回列的元数据信息 (​ ​参考:sys.​ ​​ ​sp_cdc_get_captured_columns​ ​ )


SqlServer 变更数据捕获(CDC)_数据_02



【cdc.change_tables】

select *fromcdc.change_tables

每对一个源表启用变更数据捕获时,该表都会记录其实例表的详细信息(​ ​参考:cdc.change_tables​ ​)

EXEC sys.sp_cdc_help_change_data_capture

EXEC sys.sp_cdc_help_change_data_capture @source_schema='dbo',@source_name='CDC_Test'

最多可为每个源表返回两行,为每个捕获实例返回一行 (​ ​参考:sys.sp_cdc_help_change_data_capture​ ​)


SqlServer 变更数据捕获(CDC)_数据_03



【cdc.index_columns】

select *fromcdc.index_columns

对源表中的主键列或者启用变更数据捕获时指定的唯一索引列(指定索引优于主键)记录一行,变更数据捕获使用这些索引列来唯一标识源表中的行。默认情况下,将包括源表的主键列。(​ ​参考:cdc.index_columns​ ​)



EXEC sys.sp_cdc_help_change_data_capture @source_schema = 'dbo' ,@source_name = 'CDC_Test'

或者使用该存储过程查看(如上图)


【cdc.ddl_history】

select *fromcdc.ddl_history

针对启用了变更数据捕获的表所做的每一数据定义语言(DDL)更改返回一行。可以使用此表来确定源表发生DDL更改的时间以及更改的内容。(​ ​参考:cdc.ddl_history​ ​)



EXEC sys.sp_cdc_get_ddl_history @capture_instance='dbo_CDC_Test'

--测试 DDL 操作后再查看
ALTER TABLE CDC_Test ADD info VARCHAR(20)
ALTER TABLE CDC_Test DROP COLUMN info

SqlServer 变更数据捕获(CDC)_数据_04



【cdc.<capture_instance>_CT】


select *fromcdc.dbo_CDC_Test_CT

捕获实例表:这是最重要的表,该表就是记录源表的所有DML操作记录。每个表对应一个实例表,命名方式为“架构名_表名_CT”

应用于源表的每个插入或删除操作在更改表中各占一行。插入操作生成的行的数据列包含插入后的列值。删除操作生成的行的数据列包含删除前的列值。更新操作需要两行数据:一行用于标识更新前的列值,另一行用于标识更新后的列值。



现在对源表进行插入、更新、删除后,查看该跟踪实例表:

--  进行相关操作
insert into CDC_Test(id,name,insertDate,value)
select 1,'kk',GETDATE(),55
go
update CDC_Test set name = 'hh',value = 50 where name = 'kk'
go
delete from CDC_Test where id = 1
go

select * from cdc.dbo_CDC_Test_CT

SqlServer 变更数据捕获(CDC)_数据_05


__$start_lsn :

与相应更改的提交事务关联的日志序列号 (LSN)

__$end_lsn : ( 在 SQL Server 2008中,此列始终为 NULL

__$seqval : 对事务内的行更改顺序

__$operation 源表DML操作

1 = 删除

2 = 插入

3 = 更新(旧值)

4 = 更新(新值)

__$update_mask : 基于更改表的列序号的位掩码,用于标识那些发生更改的列



再测试 DDL 对更改表的影响:

--  进行相关操作
INSERT INTO CDC_Test(id,name,insertDate,value)SELECT 2,'mm',GETDATE(),0

ALTER TABLE CDC_Test ADD info VARCHAR(20)--添加1新列

INSERT INTO CDC_Test(id,name,insertDate,value) SELECT 2,'mm',GETDATE(),0

ALTER TABLE CDC_Test DROP COLUMN value--删除1列

INSERT INTO CDC_Test(id,name,insertDate) SELECT 3,'hh',GETDATE()


SELECT * FROM cdc.dbo_CDC_Test_CT --查看更改表

SqlServer 变更数据捕获(CDC)_数据_06


结果总结:

1. 新添加的列(如 info),在更改表中不会添加。但仍可进行跟踪记录操作,只是不在表cdc.captured_columns 中的列则不跟踪记录。

2. 删除了列(如 value),更改表中则标识为null 。即时再添加创建原来的字段,也无效。


增加或者删除一列后,没有记录跟踪,这种情况增么办?

一种方法是:

1. 增删某字段

2. 再对同一个表启用另一个变更数据捕获(新的变更表为源表当前的结构)

3.再根据 ID/时间/唯一键 等从新的跟踪表取数据(非实时获取数据情况,如定期转移数据等)

4. 如觉得每次调用都更改表名,可以使用视图,调用视图查询更改表,视图只要更改对应的表就行。


捕获实例表中的一些约束:

Timestamp/ rowversion  列的数据类型被定义为 binary(8)

Identity 列的数据类型被定义为 int 或 bigint

对于 LOB 数据类型 varchar(max)、nvarchar(max)、varbinary(max)、image、text、ntext 和 xml,如果LOB列被更新,则在捕获表才记录更新前的值,否则(即时更新其他列)更新前的值为null。这样节省了空间。

Truncate table 将无法对启用跟踪的表使用

SWITCH PARTITION 部分行将不会被捕获




【cdc.lsn_time_mapping】


select * from cdc.lsn_time_mapping

当捕获进程提交每批新的更改数据时,将在该表中为每个具有更改表项的事务添加新的项(​ ​参考:cdc.lsn_time_mapping​ ​)



建议执行 ​ ​sys.fn_cdc_map_lsn_to_time​ ​​和​ ​sys.fn_cdc_map_time_to_lsn​ ​系统函数


结合​ ​ cdc.fn_cdc_get_all_changes_<capture_instance>​ ​​ 和​ ​cdc.fn_cdc_get_net_changes_<capture_instance>​ ​,可获取一段范围内的数据变化情况。

DECLARE @begin_time datetime, @end_time datetime, @begin_lsn binary(10), @end_lsn binary(10);
SET @begin_time = '2015-05-16 00:00:00.000';
SET @end_time = '2015-05-17 00:00:00.000';
SELECT @begin_lsn = sys.fn_cdc_map_time_to_lsn('smallest greater than or equal', @begin_time);
SELECT @end_lsn = sys.fn_cdc_map_time_to_lsn('largest less than', @end_time);
--SELECT @begin_lsn,@end_lsn
SELECT * FROM cdc.fn_cdc_get_all_changes_dbo_CDC_Test( @begin_lsn , @end_lsn , 'all update old' )
SELECT * FROM cdc.fn_cdc_get_all_changes_dbo_CDC_Test( @begin_lsn , @end_lsn , 'all' )
SELECT * FROM cdc.fn_cdc_get_net_changes_dbo_CDC_Test( @begin_lsn , @end_lsn , 'all' )



些统计信息:参考 管理和监视变更数据捕获 (SQL Server)

--如果有连续的空结果集(例如,当捕获作业正在连续运行时),则最后一个现有行中的 empty_scan_count 将递增

-- 为变更数据捕获日志扫描会话中遇到的每个错误返回一行
select * from sys.dm_cdc_errors

-- 针对当前数据库中的每个日志扫描会话返回一行。返回的最后一行表示当前会话。
select * from sys.dm_cdc_log_scan_sessions

-- 空扫描的会话
SELECT * from sys.dm_cdc_log_scan_sessions where empty_scan_count <> 0

-- 返回最近进行的会话的平均滞后时间
SELECT latency FROM sys.dm_cdc_log_scan_sessions WHERE session_id = 0

-- 返回最近会话的平均吞吐量
SELECT command_count/duration AS [Throughput] FROM sys.dm_cdc_log_scan_sessions WHERE session_id = 0



--  查看捕获作业或清除作业的信息
-- SELECT * FROM msdb.dbo.sysjobs
SELECT * FROM msdb.dbo.cdc_jobs

EXEC sys.sp_cdc_help_jobs

SqlServer 变更数据捕获(CDC)_数据_07



对作业的更改 (参考 ​ sys.sp_cdc_change_job​ ​)

--对作业的更改
EXEC sys.sp_cdc_change_job
@job_type = 'capture'
,@maxtrans = 1000 --每个扫描循环可以处理的最多事务数
,@maxscans = 10 --为了从日志中提取所有行而要执行的最大扫描循环次数
,@continuous = 1 --连续运行最多处理(max_trans * max_scans) 个事务
,@pollinginterval = 5


EXEC sys.sp_cdc_change_job
@job_type = 'cleanup'
,@retention = 4320 --更改行将在更改表中保留的分钟数
,@threshold = 5000 --清除时可以使用一条语句删除的删除项的最大数量



--更改后需重启作业
EXEC sys.sp_cdc_stop_job @job_type = N'capture';
EXEC sys.sp_cdc_stop_job @job_type = N'capture';

EXEC sys.sp_cdc_start_job @job_type = N'cleanup';
EXEC sys.sp_cdc_start_job @job_type = N'cleanup';


在可更新订阅的复制中,跟踪表记录有些不同:

在发布启用cdc:
若创建了发布,则cdc的capture作业将不创建,共同使用日志读取器代理(使用sp_replcmds 读取日志)

在发布库更新一行记录,则在跟踪表记录6行(更新了3次)
在订阅库更新一行记录,同步到发布,则在跟踪表记录2行(更新1次)


在订阅启用cdc:

在发布库更新一行记录,同步到订阅,则在跟踪表记录6行(更新了3次)
在订阅库更新一行记录,则在跟踪表记录4行(更新2次)



主要原因是: 可更新订阅的校验列 msrepl_tran_version 更新多次。


最后一项,禁用(删除)变更数据捕获:

--  对表禁用变更数据捕获
USE MyDatabase;
GO

EXEC sys.sp_cdc_disable_table
@source_schema = N'dbo',
@source_name = N'CDC_Test',
@capture_instance = N'dbo_CDC_Test'
GO


-- 对数据库禁用变更数据捕获
USE MyDatabase;
GO
EXECUTE sys.sp_cdc_disable_db;
GO

--执行完成后,相关的表、函数、用户、角色、架构、作业都会完全删除!



参考: ​ ​变更数据捕获​