単一行データの TiCDC データ整合性検証

v7.1.0 以降、TiCDC には、チェックサムアルゴリズムを使用して単一行データの整合性を検証するデータ整合性検証機能が導入されています。この機能は、TiDB からデータを書き込み、TiCDC を介してデータをレプリケートし、Kafka クラスターに書き込むプロセスでエラーが発生したかどうかを確認するのに役立ちます。データ整合性検証機能は、Kafka をダウンストリームとして使用する変更フィードのみをサポートしており、現在は Avro プロトコルをサポートしています。

実装原則

単一行データのチェックサム整合性検証機能を有効にすると、TiDB は CRC32 アルゴリズムを使用して行のチェックサムを計算し、それをデータとともに TiKV に書き込みます。 TiCDC は TiKV からデータを読み取り、同じアルゴリズムを使用してチェックサムを再計算します。 2 つのチェックサムが等しい場合、TiDB から TiCDC への送信中にデータが一貫していることを示します。

TiCDC はデータを特定の形式にエンコードし、Kafka に送信します。 Kafka Consumer はデータを読み取った後、TiDB と同じアルゴリズムを使用して新しいチェックサムを計算します。新しいチェックサムがデータ内のチェックサムと等しい場合、TiCDC から Kafka Consumer への送信中にデータが一貫していることを示します。

チェックサムのアルゴリズムの詳細については、チェックサム計算のアルゴリズムを参照してください。

機能を有効にする

TiCDC は、デフォルトでデータ整合性検証を無効にします。有効にするには、次の手順を実行します。

tidb_enable_row_level_checksumシステム変数を設定して、アップストリーム TiDB クラスター内の単一行データのチェックサム整合性検証機能を有効にします。
```
SET GLOBAL tidb_enable_row_level_checksum = ON;
```
この設定は新しく作成されたセッションに対してのみ有効であるため、TiDB に再接続する必要があります。
変更フィードの作成時に--configパラメーターで指定した設定ファイルに、次の構成を追加します。
```
[integrity]
integrity-check-level = "correctness"
corruption-handle-level = "warn"
```
データのエンコード形式として Avro を使用する場合は、 sink-uriにenable-tidb-extension=trueを設定する必要があります。チェックサム検証の失敗を引き起こす可能性があるネットワーク送信中の数値精度の損失を防ぐには、 avro-decimal-handling-mode=stringとavro-bigint-unsigned-handling-mode=stringを設定する必要もあります。以下は例です。
```
cdc cli changefeed create --server=http://127.0.0.1:8300 --changefeed-id="kafka-avro-checksum" --sink-uri="kafka://127.0.0.1:9092/topic-name?protocol=avro&enable-tidb-extension=true&avro-decimal-handling-mode=string&avro-bigint-unsigned-handling-mode=string" --schema-registry=http://127.0.0.1:8081 --config changefeed_config.toml
```
前述の構成では、チェンジフィードによって Kafka に書き込まれる各メッセージには、対応するデータのチェックサムが含まれます。これらのチェックサム値に基づいてデータの整合性を検証できます。
ノート：
既存の変更フィードの場合、 avro-decimal-handling-modeとavro-bigint-unsigned-handling-modeが設定されていない場合、チェックサム検証機能を有効にすると、スキーマの互換性の問題が発生する可能性があります。この問題を解決するには、スキーマレジストリの互換性タイプをNONEに変更します。詳細については、スキーマレジストリを参照してください。

機能を無効にする

TiCDC は、デフォルトでデータ整合性検証を無効にします。この機能を有効にした後に無効にするには、次の手順を実行します。

タスク構成を更新するで説明したPause Task -> Modify Configuration -> Resume Taskプロセスに従い、変更フィードの--configパラメーターで指定された構成ファイル内の[integrity]構成をすべて削除します。
```
[integrity]
integrity-check-level = "none"
corruption-handle-level = "warn"
```
アップストリーム TiDB で次の SQL ステートメントを実行して、チェックサム整合性検証機能を無効にします ( tidb_enable_row_level_checksum )。
```
SET GLOBAL tidb_enable_row_level_checksum = OFF;
```
前述の設定は、新しく作成されたセッションに対してのみ有効です。 TiDB に書き込むすべてのクライアントが再接続すると、changefeed によって Kafka に書き込まれたメッセージには、対応するデータのチェックサムが含まれなくなります。

チェックサム計算のアルゴリズム

チェックサム計算アルゴリズムの疑似コードは次のとおりです。

fn checksum(columns) {
    let result = 0
    for column in sort_by_schema_order(columns) {
        result = crc32.update(result, encode(column))
    }
    return result
}

columnsは列 ID でソートする必要があります。 Avro スキーマでは、フィールドはすでに列 ID によって並べ替えられているため、 columnsの順序を直接使用できます。
encode(column)関数は、列の値をバイトにエンコードします。エンコード規則は列のデータ型によって異なります。具体的なルールは次のとおりです。
- TINYINT、SMALLINT、INT、BIGINT、MEDIUMINT、および YEAR 型は UINT64 に変換され、リトルエンディアンでエンコードされます。たとえば、数値0x0123456789abcdefはhex'0x0123456789abcdef'としてエンコードされます。
- FLOAT 型と DOUBLE 型は DOUBLE に変換され、IEEE754 形式の UINT64 としてエンコードされます。
- BIT、ENUM、SET 型は UINT64 に変換されます。
  - BIT型はバイナリ形式のUINT64に変換されます。
  - ENUM 型と SET 型は、UINT64 の対応する INT 値に変換されます。たとえば、タイプSET('a','b','c')列のデータ値が'a,c'の場合、値は0b101 (10 進数の5としてエンコードされます。
- TIMESTAMP、DATE、DURATION、DATETIME、JSON、および DECIMAL 型は、まず STRING に変換され、次にバイトに変換されます。
- CHAR、VARCHAR、VARSTRING、STRING、 TEXT、および BLOB 型 (TINY、MEDIUM、LONG を含む) はバイトに直接変換されます。
- NULL および GEOMETRY タイプはチェックサム計算から除外され、この関数は空のバイトを返します。

Golangを使用したデータ消費とチェックサム検証の実装の詳細については、 TiCDC 行データのチェックサム検証を参照してください。

ノート：
チェックサム検証機能を有効にすると、DECIMAL 型および UNSIGNED BIGINT 型のデータが STRING 型に変換されます。したがって、ダウンストリームのコンシューマーコードでは、チェックサム値を計算する前に、それらを対応する数値型に変換し直す必要があります。
チェックサム検証プロセスには DELETE イベントは含まれません。これは、DELETE イベントにはハンドルキー列のみが含まれるのに対し、チェックサムはすべての列に基づいて計算されるためです。

単一行データの TiCDC データ整合性検証

実装原則

機能を有効にする

機能を無効にする

チェックサム計算のアルゴリズム

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