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(shí)現(xiàn)，這些方式有時(shí)對應(yīng)用程序是不可見的，應(yīng)用程序可以利用這些方式進(jìn)行數(shù)據(jù)共享、響應(yīng)事件和增量備份。

第一個(gè)，可能也是最明顯的，在嵌入式數(shù)據(jù)庫中實(shí)現(xiàn) CDC 是實(shí)現(xiàn)事務(wù)的 ACID 屬性的一部分：原子性、一致性、隔離性和持久性。將事務(wù)成功應(yīng)用到數(shù)據(jù)庫會將該數(shù)據(jù)庫從一種一致狀態(tài)轉(zhuǎn)移到新的一致狀態(tài)。相反，事務(wù)對數(shù)據(jù)庫的不成功應(yīng)用必須使數(shù)據(jù)庫返回到事務(wù)應(yīng)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(shí)現(xiàn)細(xì)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(wù)日志。因此，在事務(wù)處于活動狀態(tài)時(shí)，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(wù)中止時(shí)恢復(fù)到其事務(wù)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(wù)日志中，可以在崩潰后重播以進(jìn)行恢復(fù)。

對于持久性（基于磁盤的）數(shù)據(jù)庫，還使用事務(wù)日志記錄，以優(yōu)化性能并支持從崩潰中恢復(fù)。在這種情況下，可以提供兩種形式的事務(wù)日志記錄：UNDO 日志記錄和預(yù)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(wù)日志文件。在發(fā)生崩潰時(shí)，UNDO 日志信息用于回滾不完整的事務(wù)（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(gè)內(nèi)部使用是通過 MVCC（多版本并發(fā)控制）實(shí)現(xiàn)樂觀并發(fā)控制。樂觀并發(fā)控制意味著應(yīng)用程序不必獲取鎖，這也意味著應(yīng)用程序永遠(yuǎn)不必等待另一個(gè)應(yīng)用程序持有的鎖。這要求數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)知道兩個(gè)應(yīng)用程序是否試圖同時(shí)修改同一個(gè)數(shù)據(jù)庫對象。這是通過跟蹤提交事務(wù)時(shí)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(yīng)用程序獲取對象副本的時(shí)間和應(yīng)用程序想要對該對象提交更改的時(shí)間之間發(fā)生了變化，則意味著另一個(gè)應(yīng)用程序首先修改了底層對象，并且必須中止并重試該事務(wù)。 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(yīng)用程序更有效。

CDC 還用于需要“五個(gè) 9”可用性（即 99.999% 正常運(yùn)行時(shí)間）的系統(tǒng)的高可用性 （HA） 實(shí)施。HA由不同的數(shù)據(jù)庫供應(yīng)商以不同的方式實(shí)現(xiàn)：實(shí)時(shí)事務(wù)復(fù)制，SQL語句復(fù)制，日志文件轉(zhuǎn)發(fā)等。有所謂的1-safe（又名lazy，異步）和2-safe（又名渴望，同步） ） 實(shí)現(xiàn)。例如，實(shí)時(shí)事務(wù)復(fù)制可以是 1-safe 或 2-safe（在e X treme DB 中，我們將其稱為時(shí)間認(rèn)知兩階段提交）；日志轉(zhuǎn)發(fā)本質(zhì)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(yīng)用程序中使用的其他目的：開放復(fù)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(shí)施復(fù)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(gè)或多個(gè)實(shí)例之間復(fù)制數(shù)據(jù)或事務(wù)，但是當(dāng)需要從嵌入式數(shù)據(jù)庫復(fù)制到任何其他目標(biāo)時(shí)，它們不是解決方案。有第三方產(chǎn)品試圖填補(bǔ)這一空白，例如 Actian DataConnect 和 Oracle Golden Gate?；蛘咄ㄟ^自定義提取-轉(zhuǎn)換-加載 （ETL） 解決方案，該解決方案可能對源和/或目標(biāo)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(shí)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(jìn)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(gè)重要目的是實(shí)現(xiàn)增量備份設(shè)施。必要時(shí)，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(jié)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(shí)施并發(fā)性和持久性、復(fù)制、觸發(fā)器/事件通知以及備份和恢復(fù)的 ACID 屬性。

審核編輯：郭婷