更改數(shù)據(jù)捕獲 （CDC） 被廣泛定義為跟蹤數(shù)據(jù)庫中的更改。跟蹤變化的目的是多種多樣的。嵌入式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中的 CDC 可以通過幾種不同的方式實現(xiàn)，這些方式有時對應用程序是不可見的，應用程序可以利用這些方式進行數(shù)據(jù)共享、響應事件和增量備份。

第一個，可能也是最明顯的，在嵌入式數(shù)據(jù)庫中實現(xiàn) CDC 是實現(xiàn)事務的 ACID 屬性的一部分：原子性、一致性、隔離性和持久性。將事務成功應用到數(shù)據(jù)庫會將該數(shù)據(jù)庫從一種一致狀態(tài)轉移到新的一致狀態(tài)。相反，事務對數(shù)據(jù)庫的不成功應用必須使數(shù)據(jù)庫返回到事務應用不成功之前存在的一致狀態(tài)。為了滿足這些要求，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)必須跟蹤變化。實現(xiàn)細節(jié)因數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)而異，甚至在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)系列中，從純內(nèi)存數(shù)據(jù)庫、持久內(nèi)存數(shù)據(jù)庫、

在純內(nèi)存數(shù)據(jù)庫的情況下，沒有用于記錄更改的事務日志。因此，在事務處于活動狀態(tài)時，需要將更改或更改記錄的前映像保存在緩沖區(qū)中，以便數(shù)據(jù)庫可以在事務中止時恢復到其事務前狀態(tài)。

對于具有持久性的內(nèi)存數(shù)據(jù)庫，所有更改也附加到存儲在持久媒體上的事務日志中，可以在崩潰后重播以進行恢復。

對于持久性（基于磁盤的）數(shù)據(jù)庫，還使用事務日志記錄，以優(yōu)化性能并支持從崩潰中恢復。在這種情況下，可以提供兩種形式的事務日志記錄：UNDO 日志記錄和預寫日志記錄 （WAL）。WAL 如上一段所述。UNDO 日志將更改記錄的前映像寫入事務日志文件。在發(fā)生崩潰時，UNDO 日志信息用于回滾不完整的事務（即，將數(shù)據(jù)庫返回到最后一致的狀態(tài)）。

在某些數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，CDC 的另一個內(nèi)部使用是通過 MVCC（多版本并發(fā)控制）實現(xiàn)樂觀并發(fā)控制。樂觀并發(fā)控制意味著應用程序不必獲取鎖，這也意味著應用程序永遠不必等待另一個應用程序持有的鎖。這要求數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)知道兩個應用程序是否試圖同時修改同一個數(shù)據(jù)庫對象。這是通過跟蹤提交事務時檢查的版本號來完成的（因此名稱，多版本并發(fā)控制）。如果對象的版本在應用程序獲取對象副本的時間和應用程序想要對該對象提交更改的時間之間發(fā)生了變化，則意味著另一個應用程序首先修改了底層對象，并且必須中止并重試該事務。 MVCC 背后的理論是，這種沖突很少見，偶爾重試比總是必須獲取鎖并可能用這些鎖阻塞其他應用程序更有效。

CDC 還用于需要“五個 9”可用性（即 99.999% 正常運行時間）的系統(tǒng)的高可用性 （HA） 實施。HA由不同的數(shù)據(jù)庫供應商以不同的方式實現(xiàn)：實時事務復制，SQL語句復制，日志文件轉發(fā)等。有所謂的1-safe（又名lazy，異步）和2-safe（又名渴望，同步） ） 實現(xiàn)。例如，實時事務復制可以是 1-safe 或 2-safe（在e X treme DB 中，我們將其稱為時間認知兩階段提交）；日志轉發(fā)本質上是 1 安全的。

CDC 可以在嵌入式數(shù)據(jù)庫和/或第三方系統(tǒng)中用于可在應用程序中使用的其他目的：開放復制、觸發(fā)器/事件通知和增量備份。

一些嵌入式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)實施復制以例如支持高可用性和/或數(shù)據(jù)庫集群。這樣的系統(tǒng)可以很容易地在同一數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的兩個或多個實例之間復制數(shù)據(jù)或事務，但是當需要從嵌入式數(shù)據(jù)庫復制到任何其他目標時，它們不是解決方案。有第三方產(chǎn)品試圖填補這一空白，例如 Actian DataConnect 和 Oracle Golden Gate?；蛘咄ㄟ^自定義提取-轉換-加載 （ETL） 解決方案，該解決方案可能對源和/或目標數(shù)據(jù)庫中的更改敏感。

觸發(fā)器和事件通知方案是變更數(shù)據(jù)捕獲的經(jīng)典用例。畢竟，觸發(fā)器是在指定表的 INSERT、UPDATE 或 DELETE 語句執(zhí)行時觸發(fā)的。換句話說，數(shù)據(jù)發(fā)生了變化，觸發(fā)器捕獲了該變化，周圍系統(tǒng)以某種方式對其進行操作。

嵌入式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中變更數(shù)據(jù)捕獲的最后一個重要目的是實現(xiàn)增量備份設施。必要時，增量備份方案必須知道在上次完整快照或上次增量備份之間數(shù)據(jù)庫中發(fā)生的增量更改。

結論

變更數(shù)據(jù)捕獲是任何數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的核心。它有助于實施并發(fā)性和持久性、復制、觸發(fā)器/事件通知以及備份和恢復的 ACID 屬性。

審核編輯：郭婷