MongoDB之Change Stream实战

什么是 Chang Streams

Change Stream 指数据的变化事件流，MongoDB 从 3.6 版本开始提供订阅数据变更的功能。
Change Stream 是 MongoDB 用于实现变更追踪的解决方案，类似于关系数据库的触发器，但原理不完全相同：

Change Stream 的实现原理

Change Stream 是基于 oplog 实现的，提供推送实时增量的推送功能。它在 oplog 上开启一个 tailable cursor 来追踪所有复制集上的变更操作，最终调用应用中定义的回调函数。
被追踪的变更事件主要包括：

• insert/update/delete：插入、更新、删除；
• drop：集合被删除；
• rename：集合被重命名；
• dropDatabase：数据库被删除；
• invalidate：drop/rename/dropDatabase 将导致 invalidate 被触发， 并关闭 change stream；

如果只对某些类型的变更事件感兴趣，可以使用使用聚合管道的过滤步骤过滤事件：

var cs = db.user.watch([{
   
	$match:{
   operationType:{
   $in:["insert","delete"]}}
}])

Change Stream会采用 "readConcern：majority"这样的一致性级别，保证写入的变更不会被回滚。
因此：

• 未开启 majority readConcern 的集群无法使用 Change Stream；
• 当集群无法满足 {w: “majority”} 时，不会触发 Change Stream（例如 PSA 架构 中的 S 因故障宕）。

MongoShell 测试
窗口 1：

db.user.watch([],{
   maxAwaitTimeMS:1000000}).pretty()

窗口 2：

db.user.insert({
   name:"xxxx"})

变更事件字段说明：

Change Stream 故障恢复

假设在一系列写入操作的过程中，订阅 Change Stream 的应用在接收到“写3”之后 于 t0 时刻崩溃，重启后后续的变更怎么办？

想要从上次中断的地方继续获取变更流，只需要保留上次变更通知中的 _id 即可。 Change Stream 回调所返回的的数据带有 _id，这个 _id 可以用于断点恢复。例如：

var cs = db.collection.watch([], {
   resumeAfter: <_id>})

即可从上一条通知中断处继续获取后续的变更通知。

使用场景

• 监控

用户需要及时获取变更信息（例如账户相关的表），ChangeStreams 可以提供监控功能，一旦相关的表信息发生变更，就会将变更的消息实时推送出去。

• 分析平台

例如需要基于增量去分析用户的一些行为，可以基于 ChangeStreams 把数据拉出来，推到下游的计算平台， 比如类似 Flink、Spark 等计算平台等等。

• 数据同步

基于 ChangeStreams，用户可以搭建额外的 MongoDB 集群，这个集群是从原端的 MongoDB 拉取过来的， 那么这个集群可以做一个热备份，假如源端集群发生网络不通等等之类的变故，备集群就可以接管服务。 还可以做一个冷备份，如用户基于 ChangeStreams 把数据同步到文件，万一源端数据库发生不可服务， 就可以从文件里恢复出完整的 MongoDB 数据库， 继续提供服务。（当然，此处还需要借助定期全量备份来一同完成恢复） 另外数据同步它不仅仅局限于同一地域，可以跨地域，从北京到上海甚至从中国到美国等等。

• 消息推送

假如用户想实时了解公交车的信息，那么公交车的位置每次变动，都实时推送变更的信息给想了解的用户，用户能够实时收到公交车变更的数据，非常便捷实用。

注意事项

• Change Stream 依赖于 oplog，因此中断时间不可超过 oplog 回收的最大时间窗；
• 在执行 update 操作时，如果只更新了部分数据，那么 Change Stream 通知的也是增量部分；
• 删除数据时通知的仅是删除数据的 _id。

Spring Boot 整合Chang Stream

（1）引入依赖

<!--spring data mongodb-->
  <dependency>
  <groupId>org.springframework.boot</groupId>
  <artifactId>spring-boot-starter-data-mongodb</artifactId>
</dependency>

（2）配置 yml

spring:
	data:
		mongodb:
			uri: mongodb://firechou:firechou@192.168.65.174:28017,192.168.65.174:28018,192.168.65.174:28019/test?authSource=admin&replicaSet=rs0

（3）配置 mongo 监听器的容器 MessageListenerContainer，spring 启动时会自动启动监听的任务用于接收 changestream

@Configuration
public class MongodbConfig {
   

    @Bean
    MessageListenerContainer messageListenerContainer(MongoTemplate template, DocumentMessageListener documentMessageListener) {
   

        Executor executor = Executors.newFixedThreadPool(5);

        MessageListenerContainer messageListenerContainer = new DefaultMessageListenerContainer(template, executor) {
   
            @Override
            public boolean isAutoStartup() {
   
                return true;
            }
        };

        ChangeStreamRequest<Document> request = ChangeStreamRequest.builder(documentMessageListener)
        .collection("user") // 需要监听的集合名
        // 过滤需要监听的操作类型，可以根据需求指定过滤条件
        .filter(Aggregation.newAggregation(Aggregation.match(
            Criteria.where("operationType").in("insert", "update",
                                               "delete"))))
        // 不设置时，文档更新时，只会发送变更字段的信息，设置UPDATE_LOOKUP会返回文档的全部信息
        .fullDocumentLookup(FullDocument.UPDATE_LOOKUP)
        .build();
        messageListenerContainer.register(request, Document.class);

        return messageListenerContainer;
    }
}

（4）配置 mongo 监听器，用于接收数据库的变更信息

@Component
public class DocumentMessageListener<S, T> implements MessageListener<S, T> {
   

    @Override
    public void onMessage(Message<S, T> message) {
   

        System.out.println(String.format("Received Message in collection                                         %s.\n\trawsource: %s\n\tconverted: %s",
             message.getProperties().getCollectionName(), 
             message.getRaw(), 
             message.getBody()));
    }
}