【分库分表】基于mysql+shardingSphere的分库分表技术
基于shardingSphere，聊一聊分库分表
目录
1.什么是分库分表
分库分表是一种场景解决方案，它的出现是为了解决一些场景问题的，哪些场景喃？
-
单表过大的话，读请求进来，查数据需要的时间会过长
-
读请求过多，单节点IO压力太大，IO压力太大会造成什么？可能会造成IO阻塞，造成响应速度变慢。
分库分表是指的两种维度，一种维度是分库，另一种维度是分表。分的话有两种分法，一种是水平分，另一种是垂直分。
水平分是指将数据分为多段，一个服务器节点上存放一段，读写的时候走自己要的那一段所在服务器上。一段也叫一个分片（sharding）
垂直分是指将一个库或者一个表从一个整体拆成多个部分，不同服务器上存储一部分：
2.分片方法
其实总的来说分库都还好，垂直分库对应着服务拆成微服务做到资源隔离各玩儿各的，问题都还不大，而且一般不会出现水平分库，因为库里面数据多的也就某一些表，我们面对更多的是水平分表。水平分表首先要面对的就是如何分片？
分片方法有如下几种：
-
hash分片法
-
range分片法
hash分片法：
主键对服务器数量取余。
这种方式在扩容后数据需要重新散列一遍，重新散列一遍花时间吗？当然花时间，但是不散列又不行，为什么喃？举个例，原来id=12的数据散列到了0表，扩容后不迁移的话按照规则id=12的表会散列到4表，这就会导致id=12这条数据在查找的时候找不到：
当然hash算法可以用一致性hash算法来优化，但其数据迁移肯定是无法规避的，且一致性hash算法本身也存在无法规避的缺点。博主之前有一篇一致性hash算法的文章，可移步：
range分片法：
按照编号顺序均匀的分片，好处是扩容不用散列，但是新数据往往是使用频率更高的数据，会导致压力不均匀，而且现在一般唯一ID为了安全性都是无序的，比如采用UUID做主键的时候，所以range分片法的场景适用也很有限。
3.测试数据
用一张订单表来做测试数据，根据主键来分库分表：
create table order_( id varchar(100) primary key, productName VARCHAR(100), productId VARCHAR(100), createTime datetime, statue INT )ENGINE=INNODB;
准备了两个库，db01和db02都有这张订单表：
依赖版本：
千万注意版本的对齐！
<dependencies> <dependency> <groupId>org.springframework.boot</groupId> <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId> </dependency> <dependency> <groupId>org.springframework.boot</groupId> <artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId> </dependency> <dependency> <groupId>org.springframework.boot</groupId> <artifactId>spring-boot-starter-actuator</artifactId> </dependency> <!--prometheus --> <dependency> <groupId>io.micrometer</groupId> <artifactId>micrometer-registry-prometheus</artifactId> </dependency> <!-- MySQL驱动 --> <dependency> <groupId>mysql</groupId> <artifactId>mysql-connector-java</artifactId> <version>8.0.29</version> </dependency> <!-- MyBatis Plus Starter --> <dependency> <groupId>com.baomidou</groupId> <artifactId>mybatis-plus-boot-starter</artifactId> <version>3.5.1</version> </dependency> <!--sharding-jdbc--> <dependency> <groupId>org.apache.shardingsphere</groupId> <artifactId>sharding-jdbc-spring-boot-starter</artifactId> <version>4.1.1</version> </dependency> <!-- Alibaba Druid 数据源 --> <dependency> <groupId>com.alibaba</groupId> <artifactId>druid</artifactId> <version>1.2.8</version> </dependency> <dependency> <groupId>org.projectlombok</groupId> <artifactId>lombok</artifactId> <version>1.18.24</version> </dependency> </dependencies> <dependencyManagement> <dependencies> <dependency> <groupId>org.springframework.boot</groupId> <artifactId>spring-boot-dependencies</artifactId> <version>2.6.3</version> <type>pom</type> <scope>import</scope> </dependency> </dependencies> </dependencyManagement>
4.shardingSphere
4.1.介绍
分片方法说起来容易，要自己去实现一个全过程的分片分表还是很繁琐的，需要手动实现多数据源，然后实现散列算法来控制读写请求映射到哪一台服务器，升级一点的功能还包括要与服务器进行心跳通信，获取服务器的信息等等。所以说还是直接用"轮子"吧。
Apache ShardingSphere 是一个开源的分布式数据库中间件解决方案，它由阿里巴巴集团开源，目前是 Apache 软件基金会旗下的顶级项目。ShardingSphere 通过提供一组与数据库交互的标准化接口（如JDBC驱动或代理服务），对上层应用隐藏了复杂的分布式数据库处理逻辑，为开发者提供了易用且功能强大的分库分表、读写分离、数据治理、弹性伸缩等功能。
ShardingSphere分为三部分：Sharding-JDBC、Sharding-Proxy、Sharding-Sidecar。
4.2.sharding jdbc
其中Sharding-JDBC，其会托管JDBC，然后支持实现分库分表、读写分离。分库分表和读写分离都是通过配置实现的，配置好数据源，然后配置好分库规则即可。当然读写分离的前提是数据库已经配置成了读写分离的模式。以下是配置示例：
spring:
application:
name: testDemo
shardingsphere:
datasource:
names: ds0,ds1
ds0:
driver-class-name: com.mysql.cj.jdbc.Driver
type: com.alibaba.druid.pool.DruidDataSource
url: jdbc:mysql://localhost:3306/db01?serverTimezone=UTC
username: root
password: admin
ds1:
driver-class-name: com.mysql.cj.jdbc.Driver
type: com.alibaba.druid.pool.DruidDataSource
url: jdbc:mysql://localhost:3306/db02?serverTimezone=UTC
username: root
password: admin
sharding:
default-database-strategy:
inline:
sharding-column: order_id
algorithm-expression: ds$->{order_id % 2}
tables:
t_order:
actual-data-nodes: ds$->{0..1}.t_order_$->{0..1}
table-strategy:
inline:
sharding-column: order_id
algorithm-expression: t_order_$->{order_id % 2}
#读写分离
master-slave-rules:
ms_ds:
master-data-source-name: ds0
slave-data-source-names: ds1
load-balance-algorithm-type: ROUND_ROBIN #负载均衡算法
props:
sql.show: true #是否打印sql
上述YAML配置已经使用了inline表达式实现了基于order_id字段的分库和分表规则。当然还提供了接口，对于自定义分库、分表规则，可以通过实现ShardingSphere提供的接口来自定义算法类，并在配置中引用这些类。
public class CustomDatabaseShardingAlgorithm implements PreciseShardingAlgorithm<Integer> {
@Override
public String doSharding(Collection<String> availableTargetNames, PreciseShardingValue<Integer> shardingValue) {
// 根据order_id和其他可能的业务逻辑计算数据库名称
int orderId = shardingValue.getValue();
return "ds" + (orderId % 2); // 这里仅作为示例，实际请根据业务需求编写
}
}
spring:
application:
name: testDemo
shardingsphere:
# ... 数据源配置 ...
sharding:
default-database-strategy:
precise:
sharding-column: order_id
algorithm-class-name: com.example.CustomDatabaseShardingAlgorithm
tables:
t_order:
actual-data-nodes: ds$->{0..1}.t_order_$->{0..1}
table-strategy:
precise:
sharding-column: order_id
# 同样可以为表级别分片指定自定义算法类
algorithm-class-name: com.example.CustomTableShardingAlgorithm
# ... 读写分离配置 ...
props:
sql.show: true
同样的，如果需要自定义分表规则，也需要创建一个实现相应接口（如PreciseShardingAlgorithm）的类，并在table-strategy部分通过algorithm-class-name属性引用它。以上示例中的CustomTableShardingAlgorithm即是一个假设存在的自定义分表策略类。请确保实际应用中已正确创建并配置此类。
4.3.sharding proxy
sharding proxy是一个中间件，也能实现分库分表和读写分离。不同于sharding jdbc需要侵入代码中对JDBC进行一个托管，sharding proxy是无侵入式的，一个独立的组件。应用中的数据库连接设置为proxy的地址+proxy中的逻辑库名，将对数据库的操作全部打到proxy上来，由proxy来进行分库分表。
sharding proxy需要先下载，然后解压、配置。
配置示例：
配置sharding proxy的用户名和密码。
然后需要导入mysql的驱动：
配置分库分表以及读写分离：
给出一个配置文件，大家感受一下，该配置文件基于Apache ShardingSphere 5.x版本的语法编写。不同版本可能配置项存在不同哈。
# config-sharding.yaml
schemaName: testDemo # 指定逻辑库名称
rules:
- !SHARDING
dataSources:
ds0:
url: jdbc:mysql://localhost:3306/db01?serverTimezone=UTC
username: root
password: admin
connectionTimeoutMilliseconds: 30000
idleTimeoutMilliseconds: 60000
maxLifetimeMilliseconds: 1800000
type: com.alibaba.druid.pool.DruidDataSource
ds1:
url: jdbc:mysql://localhost:3306/db02?serverTimezone=UTC
username: root
password: admin
# 其他连接池属性...
shardingRule:
tables:
t_order:
actualDataNodes: ds$->{0..1}.t_order_$->{0..1}
databaseStrategy:
inline:
shardingColumn: order_id
algorithmExpression: ds$->{order_id % 2}
tableStrategy:
inline:
shardingColumn: order_id
algorithmExpression: t_order_$->{order_id % 2}
masterSlaveRules:
ms_ds:
masterDataSourceName: ds0
slaveDataSourceNames: [ds1]
loadBalanceAlgorithmType: ROUND_ROBIN
props:
sql.show: true
4.4.两者之间的对比
sharding jdbc是侵入了应用，托管了JDBC，对代码有侵入性。
sharding proxy是直接把数据库请求全部集中到自己身上，自己来做二次处理，其并没用侵入数据库。
但是proxy明显可以看到是中心化的，请求全部打到了proxy上，是会有性能瓶颈的。
5.留个尾巴
不管是水平拆还是垂直拆，分库分表后一定会存在两个核心问题：
-
不好join，需要在程序层面进行join
-
分布式事务
sharding是如何解决第一个问题的喃？首先sharding会各个节点上进行全表扫描，用类似笛卡尔积的办法聚合成最终的结果。
至于第二个问题，留在后文，我们将深入探究一下sharding生态圈是如何实现分布式事务的。除此之外还有一些尾巴要留在后文继续展开，包括：
- sharding jdbc是如何托管JDBC的
- sharding proxy是否存在中心化架构带来的性能问题？有没有办法规避？
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