ShardingSphere解決海量數(shù)據(jù)分庫(kù)分表

Spring Boot 作為主流微服務(wù)框架，擁有成熟的社區(qū)生態(tài)。市場(chǎng)應(yīng)用廣泛，為了方便大家，整理了一個(gè)基于spring boot的常用中間件快速集成入門系列手冊(cè)，涉及RPC、緩存、消息隊(duì)列、分庫(kù)分表、注冊(cè)中心、分布式配置等常用開源組件，大概有幾十篇文章，陸續(xù)會(huì)開放出來(lái)，感興趣同學(xué)請(qǐng)?zhí)崆瓣P(guān)注&收藏

互聯(lián)網(wǎng)高速發(fā)展，同時(shí)也帶來(lái)的海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)問題。傳統(tǒng)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)的單庫(kù)單表已經(jīng)很難支撐，如何高效存儲(chǔ)和訪問這些數(shù)據(jù)，成為業(yè)內(nèi)急需解決的問題。解決思路有兩個(gè)方向：

• NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)，非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)，天然集成了類似分布式分片的功能，支持海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，但是不具備事務(wù)管理
• 分庫(kù)分表，對(duì)多個(gè)單庫(kù)單表資源整合，并配備資源調(diào)度模塊，從而形成一個(gè)具有海量數(shù)據(jù)儲(chǔ)存的邏輯表。

今天我們主要介紹，如何基于Springboot快速集成分庫(kù)分表框架，盡量做到開箱即用

當(dāng)然除了ShardingSphere之外，還有其他分庫(kù)分表框架，如：Cobar，MyCat等

ShardingSphere介紹

ShardingSphere 是一套開源的分布式數(shù)據(jù)庫(kù)中間件解決方案組成的生態(tài)圈，它由 3 款相互獨(dú)立，卻又能夠混合部署配合使用的產(chǎn)品組成。它們均提供標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)分片、分布式事務(wù)和數(shù)據(jù)庫(kù)治理功能

ShardingSphere 由三個(gè)子項(xiàng)目組成，形成一個(gè)完整的數(shù)據(jù)庫(kù)解決方案。

1、ShardingSphere-JDBC：定位為輕量級(jí) Java 框架，在 Java 的 JDBC 層提供額外服務(wù)。它使用客戶端直連數(shù)據(jù)庫(kù)，以 jar 包形式提供服務(wù)，無(wú)需額外部署和依賴，可理解為增強(qiáng)版的 JDBC 驅(qū)動(dòng)，完全兼容 JDBC 和各種 ORM 框架。

適用于任何基于Java的ORM框架，如：JPA, Hibernate, Mybatis, Spring JDBC Template或直接使用JDBC?；谌魏蔚谌降臄?shù)據(jù)庫(kù)連接池，如：DBCP, C3P0, BoneCP, Druid, HikariCP等。支持任意實(shí)現(xiàn)JDBC規(guī)范的數(shù)據(jù)庫(kù)。目前支持MySQL，Oracle，SQLServer和PostgreSQL。

2、ShardingSphere-Proxy：定位為透明化的數(shù)據(jù)庫(kù)代理端，提供封裝了數(shù)據(jù)庫(kù)二進(jìn)制協(xié)議的服務(wù)端版本，用于完成對(duì)異構(gòu)語(yǔ)言的支持。目前提供 MySQL/PostgreSQL 版本，它可以使用任何兼容 MySQL/PostgreSQL 協(xié)議的訪問客戶端操作數(shù)據(jù)，對(duì) DBA 更加友好。

3、ShardingSphere-Sidecar（規(guī)劃中）：定位為 Kubernetes 的云原生數(shù)據(jù)庫(kù)代理，以 Sidecar 的形式代理所有對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問。通過無(wú)中心、零侵入的方案提供與數(shù)據(jù)庫(kù)交互的的嚙合層，即 Database Mesh，又可稱數(shù)據(jù)網(wǎng)格。

優(yōu)勢(shì)：

• 解決方案完備性，它集客戶端分片、代理服務(wù)器，以及分布式數(shù)據(jù)庫(kù)的核心功能于一身。

• 開發(fā)友好性，提供了友好的集成方式，業(yè)務(wù)開發(fā)人員只需要引入一個(gè) JAR 包就能在業(yè)務(wù)代碼中嵌入數(shù)據(jù)分片、讀寫分離、分布式事務(wù)、數(shù)據(jù)庫(kù)治理等一系列功能。

• 可插拔的系統(tǒng)擴(kuò)展性：它的很多核心功能均通過插件的形式提供，供開發(fā)者排列組合來(lái)定制屬于自己的獨(dú)特系統(tǒng)。

項(xiàng)目示例

首先，新建一個(gè)工程spring-boot-bulking-sharding-sphere，在pom.xml 文件中添加分庫(kù)分表的 starter 依賴包

<dependency>
    <groupId>org.apache.shardingsphere</groupId>
    <artifactId>sharding-jdbc-spring-boot-starter</artifactId>
    <version>4.0.0-RC1</version>
</dependency>

數(shù)據(jù)環(huán)境準(zhǔn)備

分別創(chuàng)建兩個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)ds0、ds1，在ds0數(shù)據(jù)庫(kù)中創(chuàng)建 user_0、user_2兩張用戶表

CREATE TABLE `user_0` (
  `id` bigint(20) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `user_name` varchar(128) NOT NULL DEFAULT '' COMMENT '用戶名',
  `age` int(11) NOT NULL  COMMENT '年齡',
  `address` varchar(128) COMMENT '地址',
   PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB  DEFAULT CHARSET=utf8mb4 COMMENT='用戶表';

CREATE TABLE `user_2` (
  `id` bigint(20) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `user_name` varchar(128) NOT NULL DEFAULT '' COMMENT '用戶名',
  `age` int(11) NOT NULL  COMMENT '年齡',
  `address` varchar(128) COMMENT '地址',
   PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB  DEFAULT CHARSET=utf8mb4 COMMENT='用戶表';

在ds1數(shù)據(jù)庫(kù)中創(chuàng)建 user_1、user_3兩張用戶表

CREATE TABLE `user_1` (
  `id` bigint(20) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `user_name` varchar(128) NOT NULL DEFAULT '' COMMENT '用戶名',
  `age` int(11) NOT NULL  COMMENT '年齡',
  `address` varchar(128) COMMENT '地址',
   PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB  DEFAULT CHARSET=utf8mb4 COMMENT='用戶表';

CREATE TABLE `user_3` (
  `id` bigint(20) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `user_name` varchar(128) NOT NULL DEFAULT '' COMMENT '用戶名',
  `age` int(11) NOT NULL  COMMENT '年齡',
  `address` varchar(128) COMMENT '地址',
   PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB  DEFAULT CHARSET=utf8mb4 COMMENT='用戶表';

我們采用Mybatis作為ORM框架，遵循Mybatis的開發(fā)流程，首先需要定義業(yè)務(wù)實(shí)體類User，Mapper接口類文件，以及對(duì)應(yīng)的sql語(yǔ)句的xml文件。

@Mapper
public interface UserMapper {

    Long addUser(User user);

    List<User> queryAllUser();

    User queryUserById(Long id);

    Page<User> querUserByPage();
}

Spring boot 框架最為閃亮的設(shè)計(jì)就是約定勝于配置，廢棄了之前繁瑣的xml形式定義Bean實(shí)例，將一系列框架的配置項(xiàng)遷移到 application.properties 中，借助 EnableAutoConfiguration自動(dòng)完成裝載，并實(shí)例化相應(yīng)的Bean實(shí)例到 spring 容器中，IOC統(tǒng)一管理。

針對(duì)兩個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)初始化兩個(gè)DataSource對(duì)象，這兩個(gè) DataSource 對(duì)象將組成一個(gè) Map 并傳遞給ShardingDataSourceFactory 工廠類，application.properties 配置文件：

server.port=8090
application.name=spring-boot-bulking-sharding-sphere
mybatis.config-location=classpath:config/mybatis-config.xml
spring.shardingsphere.datasource.names=ds0,ds1

# 數(shù)據(jù)源
spring.shardingsphere.datasource.ds0.type=com.alibaba.druid.pool.DruidDataSource
spring.shardingsphere.datasource.ds0.driver-class-name=com.mysql.jdbc.Driver
spring.shardingsphere.datasource.ds0.url=jdbc:mysql://localhost:3306/ds0?characterEncoding=utf-8
spring.shardingsphere.datasource.ds0.username=root
spring.shardingsphere.datasource.ds0.password=111111
spring.shardingsphere.datasource.ds1.type=com.alibaba.druid.pool.DruidDataSource
spring.shardingsphere.datasource.ds1.driver-class-name=com.mysql.jdbc.Driver
spring.shardingsphere.datasource.ds1.url=jdbc:mysql://localhost:3306/ds1?characterEncoding=utf-8
spring.shardingsphere.datasource.ds1.username=root
spring.shardingsphere.datasource.ds1.password=111111

搞定數(shù)據(jù)源后，接下來(lái)我們需要設(shè)置分庫(kù)、分表策略。

# 不分表（application.properties沒有為表單獨(dú)配置），默認(rèn)數(shù)據(jù)源策略
spring.shardingsphere.sharding.default-data-source-name=ds1

# user表的分表配置
spring.shardingsphere.sharding.tables.user.actual-data-nodes=ds0.user_$->{[0,2]},ds1.user_$->{[1,3]}
# user庫(kù)策略（也可以采用默認(rèn)的）
spring.shardingsphere.sharding.tables.user.database-strategy.inline.sharding-column=id
spring.shardingsphere.sharding.tables.user.database-strategy.inline.algorithm-expression=ds$->{id % 2}
# user表策略
spring.shardingsphere.sharding.tables.user.table-strategy.inline.sharding-column=id
spring.shardingsphere.sharding.tables.user.table-strategy.inline.algorithm-expression=user_$->{id % 4}
#spring.shardingsphere.sharding.tables.user.key-generator.column=id
#spring.shardingsphere.sharding.tables.user.key-generator.type=SNOWFLAKE

在 ShardingSphere 中存在一組 ShardingStrategyConfiguration，這里使用的是基于行表達(dá)式的 InlineShardingStrategyConfiguration。

InlineShardingStrategyConfiguration包含兩個(gè)參數(shù)，一個(gè)是指定分片列名稱的 shardingColumn，另一個(gè)是指定分片算法行表達(dá)式的 algorithmExpression。上面的示例，將基于 id 列對(duì) 2 的取模值來(lái)確定數(shù)據(jù)應(yīng)該存儲(chǔ)在哪一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)中

我們對(duì)user表做了分庫(kù)分表，拆分成4個(gè)表，并分別歸屬到兩個(gè)庫(kù)中。分表鍵是id字段。

通過單元測(cè)試，插入 10條用戶記錄，驗(yàn)收下數(shù)據(jù)的插入情況~

@Test
public void addUser() {
    for (long i = 1; i < 11; i++) {
        User user = User.builder().id(i).userName("TomGE").age(29).address("杭州").build();
        userMapper.addUser(user);
        System.out.println("插入用戶成功，uid=" + user.getId());
    }

}

其中id=4，id=8 兩條記錄，插入到ds0庫(kù)的user_0表中。

項(xiàng)目源碼

https://github.com/aalansehaiyang/spring-boot-bulking  

模塊：spring-boot-bulking-sharding-sphere