巾帼力量助力 Flink 引擎 CDC 源模式演进支持:SeaTunnel 开源之夏成果总结

历经半年多的潜心开发,Apache SeaTunnel项目的开发者们收获满满。

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编辑说

今年的开源之夏活动已渐近尾声,历经半年多的潜心开发,Apache SeaTunnel 项目的开发者们收获满满。今天,让我们聚焦于在 Apache SeaTunnel 所支持的 Flink 引擎上实现 CDC 源模式的项目。从项目的初始构思,到一步步的开发实践,再到完成后的感悟,全方位领略这一成果的诞生历程。

接下来,让我们通过采访,走进这位来自北京科技大学的开发者的开源世界,看看她是如何兼顾繁重的学习任务,圆满完成这次开发任务的吧!


个人介绍


董嘉欣

项目导师:Lucifer Tyrant

学校+专业:北京科技大学 大数据管理与应用

GitHub ID:147227543
个人感兴趣或擅长的研究领域:大数据平台开发,曾在快手,美团的数据平台部做数据平台开发工作
兴趣爱好:读一些技术文档,尝试业界新技术栈,看小说


    项目名称


    • Flink引擎CDC Source Schema Evolution支持

    项目背景


    在实时数据同步场景中,源表的schema变更,如新增列、修改列类型等是常见需求。目前Apache SeaTunnel已经在自研引擎上支持了CDC schema evolution,但在Flink引擎上还没有实现这一特性,这导致用户在使用Flink引擎进行CDC同步时,一旦遇到schema变更就需要重启任务,非常影响数据同步的连续性和稳定性。

    实现思路


    我的实现灵感主要来自于Flink CDC项目的设计思路。在研究Flink CDC的schema evolution实现后结合Apache SeaTunnel的架构特点,设计了一套适配Flink引擎的schema演化方案。

    具体实现时序图如下:

    核心架构设计包含以下几个关键组件:

    1. SchemaCoordinator

    • 维护了schemaChangeStates映射表,记录每个表的schema变更状态

    • 通过schemaVersions跟踪每个表的schema版本号

    • 使用ReentrantLock锁机制保证多个并发schema变更请求的线程安全

    • 维护pendingRequests队列,管理等待schema变更完成的CompletableFuture

    • 职责:这是整个方案的核心协调中心,负责全局schema变更的状态管理和同步协调

    • 实现细节:

  • SchemaOperator

    • 在processElement()方法中检测SchemaChangeEvent

    • 调用processSchemaChangeEvent()处理schema变更流程

    • 维护currentSchemaChangeFuture用于支持schema变更的取消和回滚

    • 通过lastProcessedEventTime防止重复处理旧的schema变更事件

    • 职责:插入在CDC Source和Sink之间的专用算子,负责拦截和处理schema变更事件

    • 实现细节:

    遇到的关键问题及解决过程:

    在开发过程中,我遇到了一个比较棘手的问题:在processElement方法中处理schema变更事件时,整个流程会卡住,不再继续处理后续数据,只会不断地执行checkpoint流程

    通过仔细分析日志,我发现了问题的根源:

    2025-08-17 12:33:36,597 INFO  FlinkSinkWriter - FlinkSinkWriter handled FlushEvent for table: .schema_test.products2025-08-17 12:33:36,597 INFO  SchemaOperator - FlushEvent sent to downstream for table: .schema_test.products2025-08-17 12:33:36,597 INFO  SchemaCoordinator - Processing schema change for table: .schema_test.products2025-08-17 12:33:36,598 WARN  SchemaCoordinator - No schema change state found for table: .schema_test.products

    从这些日志可以看出,先发送了FlushEvent到下游,FlinkSinkWriter处理完FlushEvent后尝试通知SchemaCoordinator,但此时SchemaCoordinator还没有初始化schema change state(因为请求协调器的代码还没执行),导致通知失败。SchemaOperator中的schemaChangeFuture.get()方法会一直等待,直到60秒超时。

    之后通过观察日志状态,我调整了执行顺序,将原本 “先发送FlushEvent,后请求SchemaCoordinator” 的逻辑,改为 “先请求SchemaCoordinator创建状态,后发送FlushEvent“ **,就比如这里:

    CompletableFuture<SchemaResponse> schemaChangeFuture =        schemaCoordinator.requestSchemaChange(                tableId, jobId, schemaChangeEvent.getChangeAfter(), 1);currentSchemaChangeFuture.set(schemaChangeFuture);sendFlushEventToDownstream(schemaChangeEvent);  // 在请求协调器之后才发送
    191d7bd854729a76def69a375ddee659

    这样确保SchemaCoordinator先创建好schema change state,之后请求的时候就不会返回空,然后算子将FlushEvent被发送到下游,下游处理完FlushEvent后,因为此时state已经存在,就可以成功通知SchemaCoordinator,SchemaCoordinator收到通知后,完成schema change的CompletableFuture,之后processSchemaChangeEvent方法的等待结束,继续执行后续流程。

    项目成果


    1. 解决的问题:

    • 实现了Flink引擎上的实时schema演化能力,用户在使用Flink引擎进行CDC同步时,源表发生schema变更后无需重启任务
    • 提供了完整的schema变更协调机制,确保多算子之间的schema变更同步
  • 为用户带来的好处:

    • 业务连续性提升:schema变更不再需要停机,大大提高了数据同步的可用性
    • 运维成本降低:减少了人工干预,避免了频繁的任务重启
    • 数据一致性保障:通过FlushEvent机制确保schema变更前后的数据一致性
    • 引擎选择灵活性:用户可以根据自己的需要选择Flink引擎或SeaTunnel引擎,都能获得schema evolution能力
  • 技术贡献:

    • 新增了SchemaCoordinator全局协调器
    • 新增了FlushEvent事件类型和处理机制
    • 在Flink translation层实现了完整的schema evolution适配
  • 改进方向:

    • 多并行度支持:设计并实现多并行度场景下的flush协调机制,可能需要引入并行度感知的计数器和更细粒度的状态管理
    • 状态持久化:考虑将SchemaCoordinator改造为Flink的Operator或利用Flink的BroadcastState,使其状态能够参与checkpoint

    同时,为了更好地了解同学们在参与开源之夏项目中的开发心得和感受,Apache SeaTunnel 对同学们进行了简短的采访,以下为采访实录

    Q

    在众多项目中,为什么选择参与 Apache SeaTunnel 的项目?

    A

    我选择参与 Apache SeaTunnel 项目,主要有这样几点考虑:第一是它的技术方向和我已有的经验非常契合。之前在一家初创公司实习时,我们就是用SeaTunnel做数据集成,支持数据仓库的搭建。我自己也常用Flink开发数据处理管道、搭建实时血缘系统,对数据集成和实时同步这个领域很感兴趣。SeaTunnel作为新一代数据集成平台,技术栈新、架构清晰,我觉得很适合深入学习并做出贡献。

    而且,Apache SeaTunnel 社区氛围特别好,社区非常活跃,大家响应也很及时,对像我这样初次参与开源的同学来说非常友好,CDC schema evolution 这个功能解决的是真实场景中的痛点,能看到自己写的代码真正帮助到用户,会很有成就感。

    Q

    Apache SeaTunnel 的项目与你的学业有什么交集吗?

    A

    有挺多交集的。比如我们大数据处理课程中讲到的 Flink、StarRocks 等框架,在 SeaTunnel 里都有深入的应用。大二时为了处理 Spark 相关的微批次任务,我还用过 StreamPark,所以对数据集成这一块也比较熟悉。参与 SeaTunnel 项目,正好能把课堂上学到的理论知识在实际项目中落地,加深理解。

    Q

    参与这个项目给你的学业和未来个人规划带来了哪些影响?

    A

    这个项目让我收获很大。比如,为了理解CDC的实现,我深入阅读了Flink CDC的源码,对Flink的运行机制、分布式协调、异步编程等有了更扎实的理解。

    同时,在导师的指导下,我也学会了如何在大型开源项目中协作:包括代码规范、PR流程、测试覆盖等工程实践,为我未来的开源参与打下了很好的基础。更重要的是,通过这个项目,我明确了自己对数据基础架构方向的兴趣,未来也希望在这个领域继续深耕。

    Q

    参与这个项目的过程中您遇到的最大的挑战是什么?是如何克服的?

    A

    最大的挑战是遇到一个比较棘手的技术问题:在实现过程中,processElement方法会卡住,只做checkpoint却不继续处理数据。此外,在架构设计上,如何将新功能优雅地集成到现有系统中,也比我预想的要复杂。

    为解决这些问题,除了自己反复调试、查阅资料,也积极向导师和社区伙伴请教。大家的建议给了我很多启发,也帮助我逐步理清了思路。

    Q

    您参与开源有多长时间了?喜欢开源吗?开源给你带来了哪些改变?

    A

    这是我第一次正式参与开源。虽然之前在公司实习时也写过一些内部功能的代码,但向社区提交PR还是第一次。我非常喜欢开源。最吸引我的是那种开源的氛围——大家为了一个共同的目标,公开讨论、协作贡献,每个人都能在过程中学习和成长。这种开放、共享的精神,让我觉得特别有意义

    Q

    您之前是否了解过或使用过 SeaTunnel或其他数据集成产品?

    A

    之前实习时就用过SeaTunnel,主要是做不同数据源之间的同步,比如从 Kafka 到 Hive,或者从 Kafka 到 StarRocks。Flink CDC 我也接触过,主要用在 CDC Source 的流式集成场景。相比之下,SeaTunnel 支持三种执行引擎,既能做流处理也能做批处理,覆盖的场景更全面。如果未来再选择数据集成工具,我会优先考虑 SeaTunnel——一是功能全面,二是配置起来也比较方便。

    Q

    Apache SeaTunnel社区贡献给您的第一印象是怎样的?您希望在这里有何收获?

    A

    第一印象特别好:社区氛围友好,Mentor 响应及时,代码Review 也非常认真细致。我希望在这里能继续认识更多志同道合的朋友,为社区做出有价值的贡献,同时也精进自己的技术水平。

    Q

    您后续还会持续在 Apache SeaTunnel社区活跃吗?

    A

    会的。关于我目前实现的功能,我还想再做些优化,更好地保证SeaTunnel on Flink 的精准一次语义。未来也希望能参与更多有意思的议题。

    Apache SeaTunnel

    Apache SeaTunnel是一个云原生的多模态、高性能海量数据集成工具。北京时间 2023 年 6 月1 日,全球最大的开源软件基金会ApacheSoftware Foundation正式宣布Apache SeaTunnel毕业成为Apache顶级项目。目前,SeaTunnel在GitHub上Star数量已达8k+,社区达到6000+人规模。SeaTunnel支持在云数据库、本地数据源、SaaS、大模型等170多种数据源之间进行数据实时和批量同步,支持CDC、DDL变更、整库同步等功能,更是可以和大模型打通,让大模型链接企业内部的数据。




    同步Demo

    MySQL→Doris | MySQLCDC | MySQL→Hive | HTTP → Doris  | HTTP → MySQL | MySQL→StarRocks|MySQL→Elasticsearch |Kafka→ClickHouse

    新手入门

    SeaTunnel 让数据集成变得 So easy!3 分钟入门指南
     0 到 1 快速入门 /初探/深入理解 
      分布式集群部署 | CDC数据同步管道 | Oracle-CDC
    图片

    最佳实践

    天翼云多点OPPO | 清风马蜂窝孩子王哔哩哔哩唯品会众安保险兆原数通亚信科技映客翼康济世信也科技华润置地Shopee京东科技58同城互联网银行JPMorgan
    图片

    测试报告

    SeaTunnel VS GLUE |  VS Airbyte |  VS DataX|SeaTunnel 与 DataX 、Sqoop、Flume、Flink CDC 对比
    图片

    源码解析

    Zeta引擎源码解析(一) |(二) |(三)| API 源码解析 |2.1.1源码解析|封装 Flink 连接数据库解析





    仓库地址: 
    https://github.com/apache/seatunnel
    网址:
    https://seatunnel.apache.org/
    Apache SeaTunnel 下载地址:
    https://seatunnel.apache.org/download
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