Java教程

sharding-Sphere

本文主要是介绍sharding-Sphere，对大家解决编程问题具有一定的参考价值，需要的程序猿们随着小编来一起学习吧！

Sharding-Sphere

简介

1、ShardingSphere是一套开源的分布式数据库中间件的解决方案

2、它由三个产品组成：Sharding-JDBC、Sharding-Proxy和Sharding-Sidecar。

3、是关系型数据库中间件，合理在分布式环境下使用关系型数据库操作

Sharding-JDBC

轻量级Java框架，可理解为增强版的JDBC驱动，完全兼容JDBC和各种ORM框架（如：JPA、Hibernate、mybatis、Spring JDBC Template或直接使用JDBC），

支持任何第三方的数据库连接池(如：DBCP、C3P0、BoneCP、Druid、HikariCP等)，支持仍以实现JDBC规范的数据库(目前支持MySQL、Oracle、SQLServer、

PostgreSQL以及任何遵循SQL92标准的数据库)。

ShardingSphere-Proxy

定位为透明化的数据库代理端，提供封装了数据库二进制协议的服务端版本，用于完成对异构语言的支持。 目前提供 MySQL 和 PostgreSQL 版本，它可以

使用任何兼容 MySQL/PostgreSQL 协议的访问客户端(如：MySQL Command Client, MySQL Workbench, Navicat 等)操作数据，对 DBA 更加友好。

  • 向应用程序完全透明，可直接当做 MySQL/PostgreSQL 使用。
  • 适用于任何兼容 MySQL/PostgreSQL 协议的的客户端。

分库分表介绍

数据库的数据量是不可控的，随着时间和业务发展，造成表中数据越来越多，如果再去对数据库表CRUD操作时，造成性能问题

解决方案

  1. 从硬件上解决，增加硬盘、内存。(治标不治本)
  2. 分库分表

为了解决由于数据量过大而造成数据库性能降低问题。

image-20210315143819536

分库分表方式

分库分表有两种方式：垂直切分和水平切分

垂直切分：垂直分表和垂直分库

水平切分：水平分表和水平分库

垂直切分

垂直分表

操作数据库中某张表，把这张表中一部分字段数据存到一张新表里面，再把这张表另一部分字段数据存到另外一张表里面

image-20210315151129285
垂直分库

把单一数据库按照业务进行划分，专库专表。

image-20210315151648357

水平切分

水平分表
image-20210315153624671
水平分库
image-20210315153010023

这种方式带来了一些问题，如何将数据插入这两个库？可以采用根据id取余的方式来插入数据库，比如，这里有两个库，用id%数据库个数,如果余数为0，就在A库，余数为1，就在B库

分库分表的应用和问题

应用

  1. 在数据库设计时候考虑垂直分库和垂直分表
  2. 随着数据库数据量增加，不要马上考虑做水平拆分，首先考虑缓存处理、读写分离，使用索引等方式，如果这些方式都不能根本解决问题了，再考虑做水平拆分

分库分表带来的问题

  1. 跨节点连接查询问题(分页、排序)
  2. 多数据源管理问题

Sharding-JDBC

简介

定位为轻量级 Java 框架，在 Java 的 JDBC 层提供的额外服务。 它使用客户端直连数据库，以 jar 包形式提供服务，无需额外部署和依赖，可理解为增强版的 JDBC 驱动，完全兼容 JDBC 和各种 ORM 框架。

  • 适用于任何基于 JDBC 的 ORM 框架，如：JPA, Hibernate, Mybatis, Spring JDBC Template 或直接使用 JDBC。
  • 支持任何第三方的数据库连接池，如：DBCP, C3P0, BoneCP, Druid, HikariCP 等。
  • 支持任意实现 JDBC 规范的数据库，目前支持 MySQL，Oracle，SQLServer，PostgreSQL 以及任何遵循 SQL92 标准的数据库。
ShardingSphere-JDBC Architecture

Sharding-JDBC实现水平分表

搭建环境

  1. 创建shardingjdbcdemo项目(SpringBoot2.2.1)

  2. 引入依赖

    <dependencies>
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter</artifactId>
    </dependency>

    <dependency>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId>
        <scope>test</scope>
    </dependency>
    <dependency>
        <groupId>com.alibaba</groupId>
        <artifactId>druid-spring-boot-starter</artifactId>
        <version>1.1.20</version>
    </dependency>
    <dependency>
        <groupId>mysql</groupId>
        <artifactId>mysql-connector-java</artifactId>
    </dependency>
    <dependency>
        <groupId>org.apache.shardingsphere</groupId>
        <artifactId>sharding-jdbc-spring-boot-starter</artifactId>
        <version>4.0.0-RC1</version>
    </dependency>
    <dependency>
        <groupId>com.baomidou</groupId>
        <artifactId>mybatis-plus-boot-starter</artifactId>
        <version>3.0.5</version>
    </dependency>
    <dependency>
        <groupId>org.projectlombok</groupId>
        <artifactId>lombok</artifactId>
    </dependency>
</dependencies>

  3. 创建数据库

    按照水平分表的放肆，创建数据库和数据库表。

    • 创建数据库course_db

    • 在数据库中创建两张表course_1和course_2

    • 约定规则，课程id是偶数把数据添加到course_1，奇数添加到course_2

      CREATE TABLE course_1(
		cid BIGINT(20) PRIMARY KEY,
		cname VARCHAR(50) NOT NULL,
		user_id BIGINT(20) NOT NULL,
		cstatus VARCHAR(10) NOT NULL
)

CREATE TABLE course_2(
		cid BIGINT(20) PRIMARY KEY,
		cname VARCHAR(50) NOT NULL,
		user_id BIGINT(20) NOT NULL,
		cstatus VARCHAR(10) NOT NULL
)

  4. 编写代码

    1. 实体类

      @Data
@AllArgsConstructor
@NoArgsConstructor
public class Course {
    private Long cid;
    private String cname;
    private Long userId;
    private String cstatus;
}

    2. Mapper

      @Mapper
public interface CourseMapper extends BaseMapper<Course> {
}

    3. 启动类

      @SpringBootApplication
@MapperScan("om.atguigu.shardingjdbcdemo.mapper")
public class ShardingjdbcdemoApplication {
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(ShardingjdbcdemoApplication.class, args);
    }

}

  5. 配置Sharding-JDBC分片策略

    • 在application.yml配置文件中进行配置

    ​ 注: course是表名前缀

    # 配置分片策略
spring:
  shardingsphere:
    datasource:
      #配置数据源名字
      names: ds1
    # 配置数据源具体内容
      ds1:
        type: com.alibaba.druid.pool.DruidDataSource
        driver-class-name: com.mysql.cj.jdbc.Driver
        url: jdbc:mysql://192.168.245.128:3306/course_db
        username: root
        password: 123456
  # 指定course表分布情况，配置表在哪个数据库里面，表名称都是什么
    sharding:
      tables:
        course:
          actual-data-nodes: ds1.course_$->{1..2}
          #指定course表里面主键生成策略
          key-generator:
            column: cid
            # SNOWFLAKE 雪花算法生成的id
            type: SNOWFLAKE
          # 指定分片策略， 约定cid值偶数添加到course_1表中，奇数添加到course_2表中
          table-strategy:
            #inline 的方式不支持范围查询 
            inline:
              sharding-column: cid
              algorithm-expression: course_$->{cid % 2 + 1}
    # 打开SQL输出日志
    props:
      sql:
        show: true

  6. 测试

    @RunWith(SpringRunner.class)
@SpringBootTest
class ShardingjdbcdemoApplicationTests {

    @Autowired
    private CourseMapper courseMapper;

    @Test
    void addCourse() {
        Course course = new Course();
        course.setCname("Java");
        course.setUserID(100L);
        course.setCstatus("NOrmal");
        int insert = courseMapper.insert(course);

    }
}

    ​ 会出现如下错误：

    image-20210316165430895

    这个错误是由于我们有两张表，只有一个实体类，虽然字段一样，但是不能映射，只要添加上面的配置红框的配置即可。

    spring: 
	main:
    	allow-bean-definition-overriding: true

    再次测试：

    2021-03-16 16:57:48.550  INFO 17616 --- [           main] ShardingSphere-SQL                       : Actual SQL: ds1 ::: INSERT INTO course_2   (cname, user_id, cstatus, cid) VALUES (?, ?, ?, ?) ::: [Java, 100, NOrmal, 578627173078794241]

    可以看到cid为奇数，在course_2表

    image-20210316170109565

    成功插入到2号表

Sharding-JDBC实现水平分库

需求分析

创建两个数据库

image-20210319010233748

约定分片规则：

数据库规则：

  1. userid为偶数的数据添加到edu_db_1数据库中
  2. 奇数数据添加到edu_db_2数据库中

表规则：

  1. cid为偶数数据添加到course_1表
  2. 奇数数据添加到course_2表中

创建数据库

image-20210319011132277

// 建表SQL
CREATE TABLE course_1(
		cid BIGINT(20) PRIMARY KEY,
		cname VARCHAR(50) NOT NULL,
		user_id BIGINT(20) NOT NUll,
		cstatus VARCHAR(10) NOT NULL
)

image-20210319011240297

配置数据库分片规则

# 配置分片策略
spring:
  shardingsphere:
    datasource:
      #配置数据源名字
      names: ds1,ds2
      # 配置数据源具体内容
      ds1:
        type: com.alibaba.druid.pool.DruidDataSource
        driver-class-name: com.mysql.cj.jdbc.Driver
        url: jdbc:mysql://192.168.245.130:3306/edu_db_1
        username: root
        password: 123456
      # 第二个数据源
      ds2:
        type: com.alibaba.druid.pool.DruidDataSource
        driver-class-name: com.mysql.cj.jdbc.Driver
        url: jdbc:mysql://192.168.245.130:3306/edu_db_2
        username: root
        password: 123456
    # 指定数据库分布情况，配置表在哪个数据库里面，表名称都是什么
    # m1 m2 course_1 course_2
    sharding:
      tables:
        course:
          actual-data-nodes: ds$->{1..2}.course_$->{1..2}
          #指定course表里面主键生成策略
          key-generator:
            column: cid
            # SNOWFLAKE 雪花算法生成的id
            type: SNOWFLAKE
          # 指定表分片策略， 约定cid值偶数添加到course_1表中，奇数添加到course_2表中
          table-strategy:
            inline:
              sharding-column: cid
              algorithm-expression: course_$->{cid % 2 + 1}
          #指定库分片策略
          # 1. userid为偶数的数据添加到edu_db_1数据库中
          # 2. 奇数数据添加到edu_db_2数据库中
          database-strategy:
            standard:
              inline:
                sharding-column: user_id
                algorithm-expression: ds$->{user_id % 2 + 1}
      #指定库分片策略
      # 1. userid为偶数的数据添加到edu_db_1数据库中
      # 2. 奇数数据添加到edu_db_2数据库中
    #      default-database-strategy:
    #        inline:
    #          sharding-column: user_id
    #          algorithm-expression: ds$->{user_id % 2 + 1}

    # 打开SQL输出日志
    props:
      sql:
        show: true
  main:
    allow-bean-definition-overriding: true

编写测试代码

@Test
void addCourseDb() {
    Course course = new Course();
    course.setCname("JavaDemo");
    course.setUserId(100L);
    course.setCstatus("Normal");
    int insert = courseMapper.insert(course);
}

根据分片规则，user_id为偶数是在ds1(edu_db_1)库，cid偶数是在course_1表，我们来看看结果:

image-20210319021417393

cid是奇数，插入了course_2表。user_id是偶数，插入了ds1库

image-20210319021607621

image-20210319021728688

image-20210319021806002

@Test
public void findCourseDb() {
    QueryWrapper<Course> wrapper = new QueryWrapper<>();
    wrapper.eq("user_id", 100L);
    wrapper.eq("cid",579491782740410369L);
    Course course = courseMapper.selectOne(wrapper);
    System.out.println("-------------------------->" + course);
}

image-20210319022236817

Sharding-JDBC实现垂直分库

需求分析

垂直分库就是专库专表，如下

image-20210319165031604

创建数据库和表

image-20210319165419464

编写代码

  1. 创建user实体类和UserMapper

    @Data
public class User {
    private Long userId;
    private String username;
    private String ustatus;
}

    @Mapper
public interface UserMapper extends BaseMapper<User> {
}

  2. 配置垂直分库策略

    # 配置分片策略
spring:
  shardingsphere:
    datasource:
      #配置数据源名字
      names: ds1,ds2,ds3
      # 配置数据源具体内容
      ds1:
        type: com.alibaba.druid.pool.DruidDataSource
        driver-class-name: com.mysql.cj.jdbc.Driver
        url: jdbc:mysql://192.168.245.130:3306/edu_db_1
        username: root
        password: 123456
      # 第二个数据源
      ds2:
        type: com.alibaba.druid.pool.DruidDataSource
        driver-class-name: com.mysql.cj.jdbc.Driver
        url: jdbc:mysql://192.168.245.130:3306/edu_db_2
        username: root
        password: 123456
      # 第三个数据源
      ds3:
        type: com.alibaba.druid.pool.DruidDataSource
        driver-class-name: com.mysql.cj.jdbc.Driver
        url: jdbc:mysql://192.168.245.130:3306/user_db
        username: root
        password: 123456
    # 指定数据库分布情况，配置表在哪个数据库里面，表名称都是什么
    # m1 m2 course_1 course_2
    sharding:
      tables:
        course:
          actual-data-nodes: ds$->{1..2}.course_$->{1..2}
          #指定course表里面主键生成策略
          key-generator:
            column: cid
            # SNOWFLAKE 雪花算法生成的id
            type: SNOWFLAKE
          # 指定表分片策略， 约定cid值偶数添加到course_1表中，奇数添加到course_2表中
          table-strategy:
            inline:
              sharding-column: cid
              algorithm-expression: course_$->{cid % 2 + 1}
          #指定库分片策略
          # 1. userid为偶数的数据添加到edu_db_1数据库中
          # 2. 奇数数据添加到edu_db_2数据库中
          database-strategy:
            inline:
              sharding-column: user_id
              algorithm-expression: ds$->{user_id % 2 + 1}
        # 配置user_db数据库里面t_user 专库专表
        t_user:
          actual-data-nodes: ds$->{3}.t_user
            #指定course表里面主键生成策略
          key-generator:
            column: user_id
            # SNOWFLAKE 雪花算法生成的id
            type: SNOWFLAKE
            # 指定表分片策略， 约定cid值偶数添加到course_1表中，奇数添加到course_2表中
          table-strategy:
            inline:
              sharding-column: user_id
              algorithm-expression: t_user
      #指定库分片策略
      # 1. userid为偶数的数据添加到edu_db_1数据库中
      # 2. 奇数数据添加到edu_db_2数据库中
    #      default-database-strategy:
    #        inline:
    #          sharding-column: user_id
    #          algorithm-expression: ds$->{user_id % 2 + 1}

    # 打开SQL输出日志
    props:
      sql:
        show: true
  main:
    allow-bean-definition-overriding: true

  3. 编写测试代码

    @Test
public void addUserDb() {
    User user = new User();
    user.setUsername("lin");
    user.setUstatus("a");
    userMapper.insert(user);
}

@Test
public void findUserDb() {
    QueryWrapper<User> wrapper = new QueryWrapper<>();
    wrapper.eq("user_id", 580532807156105217L);
    User user = userMapper.selectOne(wrapper);
    System.out.println("-------------------------->" + user);
}

    image-20210322011401653

​ 查询：

image-20210322011546372

Sharding-JDBC操作公共表

什么是公共表？

  1. 存储固定数据的表，表数据很少发生变化，查询时经常要进行关联。
  2. 在每个数据库中都创建出相同结构公共表。
  3. 操作公共表时，同时操作添加了公共表的数据库中的公共表，添加记录时，同时添加，删除时，同时删除。

实现

  1. 在多个数据库中创建相同结构公共表。前面我们有三个库，现在我们在这三个库中创建表。

    建表SQL

    CREATE TABLE t_udict(
	dictid BIGINT(20) PRIMARY KEY,
	ustatus VARCHAR(100) NOT NULL,
	uvalue VARCHAR(100) NOT NULL
)

  2. 在application.yml中配置

    # 配置分片策略
spring:
  shardingsphere:
    sharding:
      broadcast-tables: t_udict
      tables:
		t_udict:
          key-generator:
            column: dictid
            type: SNOWFLAKE

  3. 测试代码

    • 创建实体类和mapper

      @Data
@TableName(value = "u_udict")
public class Udict {
    private Long dictid;
    private String ustatus;
    private String uvalue;
}

      @Mapper
public interface UdictMapper extends BaseMapper<Udict> {
}

    • 测试代码

      @Test
public void addUserDb() {
    User user = new User();
    user.setUsername("lin");
    user.setUstatus("a");
    userMapper.insert(user);
}

      image-20210322180140934

      @Test
void deleteDict() {
    QueryWrapper<Udict> wrapper = new QueryWrapper<>();
    wrapper.eq("dictid", 580819000607375361L);
    udictMapper.delete(wrapper);
}

      image-20210322180911862

Sharding-JDBC实现读写分离

什么是读写分离

为了确保数据库产品的稳定性，很多数据库拥有双击热备功能。也就是，第一台数据库服务器，是对外提供增删改业务的生产服务器；第二胎数据库服务器，主要进行读的操作。

原理：让主数据库(master)处理事务性增、改、删操作，而从数据库(slave)处理select查询操作

image-20210322181527756

读写分离原理

主从复制：当主服务器有写入(insert/update/delete)语句时候，从服务器自动获取。

读写分离：insert/update/delete语句操作一台服务器，select操作另一个服务器

image-20210322181947647

Sharding-JDBC读写分离则是根据SQL语义的分析，将读操作和写操作分别路由至主库与从库，它提供透明化读写分离，让使用方法尽量像使用一个数据库一样使用主从数据库集群。

主从复制配置

mysql主从

docker搭建主从

Sharding-JDBC操作主从

  1. 在配置文件中配置主从分离

    # 配置分片策略
spring:
  shardingsphere:
    datasource:
      #配置数据源名字
      names: ds1,ds2,ds3,s0
      # 配置数据源具体内容
      ds1:
        type: com.alibaba.druid.pool.DruidDataSource
        driver-class-name: com.mysql.cj.jdbc.Driver
        url: jdbc:mysql://192.168.245.131:3306/edu_db_1
        username: root
        password: 123456
      # 第二个数据源
      ds2:
        type: com.alibaba.druid.pool.DruidDataSource
        driver-class-name: com.mysql.cj.jdbc.Driver
        url: jdbc:mysql://192.168.245.131:3306/edu_db_2
        username: root
        password: 123456
      # 第三个数据源
      ds3:
        type: com.alibaba.druid.pool.DruidDataSource
        driver-class-name: com.mysql.cj.jdbc.Driver
        url: jdbc:mysql://192.168.245.131:3306/user_db
        username: root
        password: 123456
      # 从服务器
      s0:
        type: com.alibaba.druid.pool.DruidDataSource
        driver-class-name: com.mysql.cj.jdbc.Driver
        url: jdbc:mysql://192.168.245.131:3307/user_db
        username: root
        password: 123456
    # 指定数据库分布情况，配置表在哪个数据库里面，表名称都是什么
    # m1 m2 course_1 course_2
    sharding:
      tables:
        course:
          actual-data-nodes: ds$->{1..2}.course_$->{1..2}
          #指定course表里面主键生成策略
          key-generator:
            column: cid
            # SNOWFLAKE 雪花算法生成的id
            type: SNOWFLAKE
          # 指定表分片策略， 约定cid值偶数添加到course_1表中，奇数添加到course_2表中
          table-strategy:
            inline:
              sharding-column: cid
              algorithm-expression: course_$->{cid % 2 + 1}
          #指定库分片策略
          # 1. userid为偶数的数据添加到edu_db_1数据库中
          # 2. 奇数数据添加到edu_db_2数据库中
          database-strategy:
            inline:
              sharding-column: user_id
              algorithm-expression: ds$->{user_id % 2 + 1}
        # 配置user_db数据库里面t_user 专库专表
        t_user:
          #actual-data-nodes: ds$->{3}.t_user
          actual-data-nodes: ds0.t_user
            #指定course表里面主键生成策略
          key-generator:
            column: user_id
            # SNOWFLAKE 雪花算法生成的id
            type: SNOWFLAKE
            # 指定表分片策略， 约定cid值偶数添加到course_1表中，奇数添加到course_2表中
          table-strategy:
            inline:
              sharding-column: user_id
              algorithm-expression: t_user
        t_udict:
          key-generator:
            column: dictid
            type: SNOWFLAKE

      #配置公共表
      broadcast-tables: t_udict
      # 从服务器相关配置
      master-slave-rules:
        ds3:
          master-data-source-name: ds3
          slave-data-source-names: s0
      #指定库分片策略
      # 1. userid为偶数的数据添加到edu_db_1数据库中
      # 2. 奇数数据添加到edu_db_2数据库中

    #      default-database-strategy:
    #        inline:
    #          sharding-column: user_id
    #          algorithm-expression: ds$->{user_id % 2 + 1}

    # 打开SQL输出日志
    props:
      sql:
        show: true
  main:
    allow-bean-definition-overriding: true

  2. 编写测试代码

    @Test
public void addUserDb() {
    User user = new User();
    user.setUsername("lucymary");
    user.setUstatus("a");
    userMapper.insert(user);
}

    image-20210323151612525

    @Test
public void findUserDb() {
    QueryWrapper<User> wrapper = new QueryWrapper<>();
    wrapper.eq("user_id", 465508031619137537L);
    User user = userMapper.selectOne(wrapper);
    System.out.println("-------------------------->" + user);
}

    image-20210323151738849

Sharding-JDBC实现范围查询

配置yaml

spring:
  shardingsphere:
    sharding:
      tables:
        course:
          table-strategy:
            standard:
              sharding-column: cid
              range-algorithm-class-name: com.atguigu.shardingjdbcdemo.algorithm.RangeTableShardingAlgorithm
              precise-algorithm-class-name: com.atguigu.shardingjdbcdemo.algorithm.PreciseTableShardingAlgorithm

算法实现

public class PreciseDSShardingAlgorithm implements PreciseShardingAlgorithm<Long> {
    @Override
    public String doSharding(Collection<String> availableTargetNames, PreciseShardingValue<Long> shardingValue) {
        String logicTableName = shardingValue.getLogicTableName();
        String cid = shardingValue.getColumnName();
        Long cidValue = shardingValue.getValue();
        //实现ds$->{cid%2+1}
        BigInteger bigIntegerB = BigInteger.valueOf(cidValue);
        BigInteger resB = (bigIntegerB.mod(new BigInteger("2"))).add(new BigInteger("1"));
        String key = "ds" + resB;
        if (availableTargetNames.contains(key)) {
            return key;
        }
        throw new UnsupportedOperationException("route" + key + " is not supported,please check your config");
    }
}

public class RangeDSShardingAlgorithm implements RangeShardingAlgorithm<Long> {
    @Override
    public Collection<String> doSharding(Collection<String> collection, RangeShardingValue<Long> rangeShardingValue) {

        //select * from course where cid between 200 and 300
        //300
        Long upperValue = rangeShardingValue.getValueRange().upperEndpoint();
        //200
        Long lowerValue = rangeShardingValue.getValueRange().lowerEndpoint();
        String logicTableName = rangeShardingValue.getLogicTableName();

        //ds$->{cid%2+1} ds1,ds2
        return Arrays.asList("ds1", logicTableName + "ds2");
    }
}

上面这种方式，只能实现in操作，不能实现between操作，因为上面只实现了分表的逻辑，没有实现分库的逻辑，分库还是使用的inline的方式，所以，我们要实现以下分库。

分库逻辑

  1. yaml

    spring:
  shardingsphere:
    sharding:
      tables:
        course:
          table-strategy:
            standard:
              sharding-column: cid
              range-algorithm-class-name: com.atguigu.shardingjdbcdemo.algorithm.RangeTableShardingAlgorithm
              precise-algorithm-class-name: com.atguigu.shardingjdbcdemo.algorithm.PreciseTableShardingAlgorithm
          database-strategy:
            standard:
              sharding-column: cid
                range-algorithm-class-name: com.atguigu.shardingjdbcdemo.algorithm.RangeDSShardingAlgorithm
                precise-algorithm-class-name: com.atguigu.shardingjdbcdemo.algorithm.PreciseDSShardingAlgorithm

  2. 算法实现

    public class PreciseDSShardingAlgorithm implements PreciseShardingAlgorithm<Long> {
    @Override
    public String doSharding(Collection<String> availableTargetNames, PreciseShardingValue<Long> shardingValue) {
        String logicTableName = shardingValue.getLogicTableName();
        String cid = shardingValue.getColumnName();
        Long cidValue = shardingValue.getValue();
        //实现ds$->{cid%2+1}
        BigInteger bigIntegerB = BigInteger.valueOf(cidValue);
        BigInteger resB = (bigIntegerB.mod(new BigInteger("2"))).add(new BigInteger("1"));
        String key = logicTableName + resB;
        if (availableTargetNames.contains(key)) {
            return key;
        }
        throw new UnsupportedOperationException("route" + key + " is not supported,please check your config");
    }
}

    public class RangeDSShardingAlgorithm implements RangeShardingAlgorithm<Long> {
    @Override
    public Collection<String> doSharding(Collection<String> collection, RangeShardingValue<Long> rangeShardingValue) {

        //select * from course where cid between 200 and 300
        //300
        Long upperValue = rangeShardingValue.getValueRange().upperEndpoint();
        //200
        Long lowerValue = rangeShardingValue.getValueRange().lowerEndpoint();
        String logicTableName = rangeShardingValue.getLogicTableName();

        //ds$->{cid%2+1} ds1,ds2
        return Arrays.asList("ds1",  "ds2");
    }
}

Sharding-Proxy

简介

定位为透明化的数据库代理端，提供封装了数据库二进制协议的服务端版本，用于完成对异构语言的支持。 目前先提供MySQL/PostgreSQL版本，它可以使用任何兼容MySQL/PostgreSQL协议的访问客户端(如：MySQL Command Client, MySQL Workbench, Navicat等)操作数据，对DBA更加友好。

  • 向应用程序完全透明，可直接当做MySQL/PostgreSQL使用。
  • 适用于任何兼容MySQL/PostgreSQL协议的的客户端。
Sharding-Proxy Architecture

Sharding-Proxy是一个独立的应用，使用时需要安装服务，进行分库分表或者读写分离配置，然后启动就行。

安装下载

  1. 下载

下载地址

image-20210323153157313

点击binary后，会跳转到apache官网，然后点击下面的地址就可以下载了

真正的下载地址

  1. 安装

    下载好之后，解压，到bin目录中启动start.bat/start.sh文件即可

    image-20210323153619249

image-20210323153639710

Sharding-Proxy分表

  1. 进入到conf文件夹中，修改server.yaml文件

    #
# Licensed to the Apache Software Foundation (ASF) under one or more
# contributor license agreements.  See the NOTICE file distributed with
# this work for additional information regarding copyright ownership.
# The ASF licenses this file to You under the Apache License, Version 2.0
# (the "License"); you may not use this file except in compliance with
# the License.  You may obtain a copy of the License at
#
#     http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
#
# Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
# distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,
# WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
# See the License for the specific language governing permissions and
# limitations under the License.
#

######################################################################################################
# 
# If you want to configure orchestration, authorization and proxy properties, please refer to this file.
# 
######################################################################################################
#
#orchestration:
#  name: orchestration_ds
#  overwrite: true
#  registry:
#    type: zookeeper
#    serverLists: localhost:2181
#    namespace: orchestration
#
authentication:
 users:
   # 账户
   root:
      # 密码
     password: 123456
   sharding:
     password: sharding 
     # 库名
     authorizedSchemas: sharding_db

props:
 max.connections.size.per.query: 1
 acceptor.size: 16  # The default value is available processors count * 2.
 executor.size: 16  # Infinite by default.
 proxy.frontend.flush.threshold: 128  # The default value is 128.
   # LOCAL: Proxy will run with LOCAL transaction.
   # XA: Proxy will run with XA transaction.
   # BASE: Proxy will run with B.A.S.E transaction.
 proxy.transaction.type: LOCAL
 proxy.opentracing.enabled: false
 query.with.cipher.column: true
 sql.show: false

  2. 修改config-sharding.yaml，这个文件主要是配置分库分表操作的。

    image-20210323155316962

    如果要连接mysql，需要把驱动复制到lib文件夹中

    image-20210323155550117

    配置分库分表规则：

    schemaName: sharding_db
dataSources:
 ds_0:
   url: jdbc:mysql://192.168.245.131:3306/edu_1?serverTimezone=UTC&useSSL=false
   username: root
   password: 123456
   connectionTimeoutMilliseconds: 30000
   idleTimeoutMilliseconds: 60000
   maxLifetimeMilliseconds: 1800000
   maxPoolSize: 50
shardingRule:
 tables:
   t_order:
     actualDataNodes: ds_${0}.t_order_${0..1}
     tableStrategy:
       inline:
         shardingColumn: order_id
         algorithmExpression: t_order_${order_id % 2}
     keyGenerator:
       type: SNOWFLAKE
       column: order_id
 bindingTables:
   - t_order
 defaultDatabaseStrategy:
   inline:
     shardingColumn: user_id
     algorithmExpression: ds_${0}
 defaultTableStrategy:
   none:

  3. 启动Sharding-Proxy服务

    双击start.bat启动，出现下面的字样表示成功启动

    image-20210323160608051

    Sharding-Proxy默认端口号是3307，可以以命令行的方式启动：在cmd命令行窗口中输入start.bat 3308就可以以3308端口启动

  4. 通过Sharding-Proxy启动端口进行连接。

    打开cmd窗口，连接Sharding-Proxy，连接方式和连接mysql一样

    mysql -u root -p 123456 -h127.0.0.1 -P3307
# 这种方式连接的是Sharding-Proxy，不是连接的mysql

    image-20210323162913661

    • 建表SQL

      USE sharding_db;

CREATE TABLE
IF NOT EXISTS ds_0.t_order (
	`order_id` BIGINT PRIMARY KEY,
	`user_id` INT NOT NULL,
	`status` VARCHAR ( 50 )
);

INSERT INTO t_order ( `order_id`, `user_id`, `status` ) VALUES ( 11, 1, 'jack' );

      image-20210323163216013

    • 做完以上操作后，可以在edu_1中看到，有两个表

      image-20210323163327903

      可以看到在t_order_1中有一下数据

      image-20210323163358646

      再插入一条数据

      image-20210323163433383

      在t_order_0中可以看到

      image-20210323163528357

​ 这样我们的分表操作就配置完成了。

Sharding-Proxy分库

  1. 创建两个数据库

image-20210323172034733

  1. 在配置文件中完成相应配置

    schemaName: sharding_db

dataSources:
 ds_0:
   url: jdbc:mysql://192.168.245.131:3306/edu_db_1?serverTimezone=UTC&useSSL=false
   username: root
   password: 123456
   connectionTimeoutMilliseconds: 30000
   idleTimeoutMilliseconds: 60000
   maxLifetimeMilliseconds: 1800000
   maxPoolSize: 50
 ds_1:
   url: jdbc:mysql://192.168.245.131:3306/edu_db_2?serverTimezone=UTC&useSSL=false
   username: root
   password: 123456
   connectionTimeoutMilliseconds: 30000
   idleTimeoutMilliseconds: 60000
   maxLifetimeMilliseconds: 1800000
   maxPoolSize: 50
shardingRule:
 # 分表策略
 tables:
   t_order:
     actualDataNodes: ds_${0..1}.t_order_${1..2}
     tableStrategy:
       inline:
         shardingColumn: order_id
         algorithmExpression: t_order_${order_id % 2 + 1}
     keyGenerator:
       type: SNOWFLAKE
       column: order_id
 bindingTables:
   - t_order
 # 分库策略
 defaultDatabaseStrategy:
   inline:
     shardingColumn: user_id
     algorithmExpression: ds_${user_id % 2}
 defaultTableStrategy:
   none:

  2. 启动Sharding-Proxy服务

    image-20210323172848771

    image-20210323173100964

  3. 创建表

    create table if not exists ds_0.t_order(order_id bigint not null,user_id int not null,status varchar(50),primary key(order_id));

insert into t_order(order_id,user_id,status) values(1,1,"init");

    image-20210323173410528

    image-20210323173937917

    可以看到，在edu_db_2中的t_order_2中有数据

Sharding-Proxy读写分离

  1. 创建三个数据库

    image-20210323175929752

  2. 修改config-master_slave.yaml

    schemaName: master_slave_db

dataSources:
 master_ds:
   url: jdbc:mysql://192.168.245.131:3306/demo_ds_master?serverTimezone=UTC&useSSL=false
   username: root
   password: 123456
   connectionTimeoutMilliseconds: 30000
   idleTimeoutMilliseconds: 60000
   maxLifetimeMilliseconds: 1800000
   maxPoolSize: 50
 slave_ds_0:
   url: jdbc:mysql://192.168.245.131:3306/demo_ds_slave_0?serverTimezone=UTC&useSSL=false
   username: root
   password: 123456
   connectionTimeoutMilliseconds: 30000
   idleTimeoutMilliseconds: 60000
   maxLifetimeMilliseconds: 1800000
   maxPoolSize: 50
 slave_ds_1:
   url: jdbc:mysql://192.168.245.131:3306/demo_ds_slave_1?serverTimezone=UTC&useSSL=false
   username: root
   password: 123456
   connectionTimeoutMilliseconds: 30000
   idleTimeoutMilliseconds: 60000
   maxLifetimeMilliseconds: 1800000
   maxPoolSize: 50

masterSlaveRule:
 name: ms_ds
 masterDataSourceName: master_ds
 slaveDataSourceNames:
   - slave_ds_0
   - slave_ds_1

  3. 启动sharding-Proxy服务

Sharding-JDBC原理

内核剖析

数据分片就是把一个逻辑SQL转成多个实际SQL去执行。

分片架构图

SQL 解析

分为词法解析和语法解析。 先通过词法解析器将 SQL 拆分为一个个不可再分的单词。再使用语法解析器对 SQL 进行理解，并最终提炼出解析上下文。 解析上下文包括表、选择项、排序项、分组项、聚合函数、分页信息、查询条件以及可能需要修改的占位符的标记。

执行器优化

合并和优化分片条件，如 OR 等。

SQL 路由

根据解析上下文匹配用户配置的分片策略，并生成路由路径。目前支持分片路由和广播路由。

SQL 改写

将 SQL 改写为在真实数据库中可以正确执行的语句。SQL 改写分为正确性改写和优化改写。

SQL 执行

通过多线程执行器异步执行。

结果归并

将多个执行结果集归并以便于通过统一的 JDBC 接口输出。结果归并包括流式归并、内存归并和使用装饰者模式的追加归并这几种方式。

解析引擎

解析过程分为词法解析和语法解析。词法解析用于将SQL拆解为不可再分的原子符号，称为Token。

并根据不同数据库方言锁提供的字典，将其归类为关键字、表达式、字面量和操作符。再使用语法

解析器将SQL转换为抽象语法树(简称AST，Abstract syntax Tree)。

例如对下面一条SQL语句：

select id,name from t_user where status='active' and age>18;

会被解析成下面这样一颗树：

image-20210324165449367

为了便于理解，抽闲语法树中的关键字的Token用绿色表示，变量的Token用红色表示，灰色表示需要进一步拆解。通过对抽象语法树的遍历，可以标记出所有可能需要改写的位置。SQL的一次解析过程是不可逆的，所有token按SQL原本的顺序依次进行解析，性能很高。并且在解析过程中，需要考虑各种数据库SQL方言的异同，提供不同的解析模板。

其中，SQL解析是整个分库分表产品的核心，其性能和兼容性是最重要的衡量指标、ShardingSphere在1.4.x之前采用的是性能较快的Druid作为SQL解析器。1.5.x版本后，采用自研的SQL解析器，针对分库分表场景，采取对SQL办理解的方式，提高SQL解析的性能和兼容性。然后从3.0.x版本后，开始使用ANTLR作为SQL解析引擎。这是个开源的SQL解析引擎，ShardingSphere在使用ANTLR时，还增加了一些AST的缓存功能。整堆ANLTR4的特性，官网建议尽量采用PreparedStatement的预编译方式来提高SQL执行的性能。

SQL解析整体结构：

image-20210324170325797

路由引擎

根据解析上下文匹配数据库和表分片策略，生成路由 路径。

ShardingSphere的分片策略主要分为单片路由(分片键的操作符是=)、多片路由(分片键的操作符是IN)和范围路由(分片键的操作符是Between)。不携带分片键的SQl则是广播路由。

分片策略通常可以由数据库内置也可有用户配置。内置的分片策略大致可以分为尾数取模、哈希、范围、标签、时间等。由用户配置的分片策略则更加灵活，可以根据使用需求定制分片策略。

image-20210324170812428

改写引擎

用户只需要面向逻辑库和逻辑表来写SQL，最终由ShardingSphere的改写引擎将SQL改写为在真实数据库中可以正确执行的语句。SQL改写分为正确性改写和优化改写。

image-20210324171625336

执行引擎

ShardingSphere并不是简单的将改写完的SQl提交到数据库执行。执行引擎的目标是自动化的平衡资源控制和执行效率。

例如他的连接模式分为内存限制模式(MEMORY_STRICTLY)和连接限制模式(CONNECTION_STRICTLY)。内存限制模式只关注一个数据库连接的处理数量，通常一张真实表一个数据库连接。而连接限制模式则关注数据库连接的数量，较大的查询会进行串行操作。

执行引擎流程图

归并引擎

将从各个数据节点获取的多数据结果集，组合成为一个结果集并正确的返回至请求客户端，称为结果归并。

其中，流式归并是指一条一条数据的方式进行归并，而内存归并是将所有结果集都查询到内存中，进行统一归并。

归并引擎结构
这篇关于sharding-Sphere的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对大家有所帮助，也希望大家多多支持为之网！
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