Apache ShardingSphere 是一套开源的分布式数据库解决方案组成的生态圈,核心由: JDBC、Proxy 和 Sidecar(规划中)这 3 款既能够独立部署,又支持混合部署配合使用的产品组成;
功能特性:它们均提供标准化的数据水平扩展、分布式事务和分布式治理等功能,可适用于如 Java 同构、异构语言、云原生等各种多样化的应用场景。
官方网站:https://shardingsphere.apache.org/index_zh.html
文档地址:https://shardingsphere.apache.org/document/legacy/4.x/document/cn/overview
Sharding-jdbc是ShardingSphere的其中一个模块,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Java的ORM框架,如:JPA, Hibernate, Mybatis, Spring JDBC Template或直接使用JDBC。基于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和PostgreSQL。Sharding-JDBC的核心功能为数据分片和读写分离,通过Sharding-JDBC,应用可以透明的使用jdbc访问已经分库分表、读写分离的多个数据源,而不用关心数据源的数量以及数据如何分布。
2.Sharding-jdbc相关名词解释参考官网-核心概念
逻辑表(LogicTable):进行水平拆分的时候同一类型(逻辑、数据结构相同)的表的总称。例:用户数据根据主键尾数拆分为2张表,分别是tab_user_0到tab_user_1,他们的逻辑表名为tab_user。真实表(ActualTable):在分片的数据库中真实存在的物理表。即上个示例中的tab_user_0到tab_user_1。数据节点(DataNode):数据分片的最小单元。由数据源名称和数据表组成,例:spring-boot_0.tab_user_0,spring-boot_0.tab_user_1,spring-boot_1.tab_user_0,spring-boot_1.tab_user_1。说白了,具体到指定库下的指定表就是一个数据节点;动态表(DynamicTable):逻辑表和物理表不一定需要在配置规则中静态配置。如,按照日期分片的场景,物理表的名称随着时间的推移会产生变化(股票流水)。广播表(公共表):指所有的分片数据源中都存在的表,表结构和表中的数据在每个数据库中均完全一致。适用于数据量不大且需要与海量数据的表进行关联查询的场景,例如:字典表。绑定表(BindingTable):指E。例如:t_order表和t_order_item表,均按照order_no分片,则此两张表互为绑定表关系。绑定表之间的多表关联查询不会出现笛卡尔积关联,关联查询效率将大大提升。举例说明,如果SQL为:SELECT i.* FROM t_order o JOIN t_order_item i ON o.order_id=i.order_id WHERE o.order_id in (10, 11);让order的数据落库位置,与order_item落库的位置在同一个数据节点。在不配置绑定表关系时,假设分片键order_id将数值10路由至第0片,将数值11路由至第1片,那么路由后的SQL应该为4条,它们呈现为笛卡尔积:SELECT i.* FROM t_order_0 o JOIN t_order_item_0 i ON o.order_id=i.order_id WHERE o.order_id in (10, 11);SELECT i.* FROM t_order_0 o JOIN t_order_item_1 i ON o.order_id=i.order_id WHERE o.order_id in (10, 11);SELECT i.* FROM t_order_1 o JOIN t_order_item_0 i ON o.order_id=i.order_id WHERE o.order_id in (10, 11);SELECT i.* FROM t_order_1 o JOIN t_order_item_1 i ON o.order_id=i.order_id WHERE o.order_id in (10, 11);在配置绑定表关系后,路由的SQL应该为2条:SELECT i.* FROM t_order_0 o JOIN t_order_item_0 i ON o.order_id=i.order_id WHERE o.order_id in (10, 11);SELECT i.* FROM t_order_1 o JOIN t_order_item_1 i ON o.order_id=i.order_id WHERE o.order_id in (10, 11);其中t_order在FROM的最左侧,ShardingSphere将会以它作为整个绑定表的主表。 所有路由计算将会只使用主表的策略,那么t_order_item表的分片计算将会使用t_order`的条件。故绑定表之间的分区键要完全相同。【解决多表关联查询造成笛卡尔积问题】分片键(ShardingColumn):分片字段用于将数据库(表)水平拆分的字段,支持单字段及多字段分片。例如上例中的order_id。一般在业务中经常查询使用的字段会作为分片键;3.Sharding-JDBC执行原理参考官网-内部剖析:
逻辑表:t_user
物理表:ds0.t_user_1,ds0.t_user_2,ds1.t_user_1,ds1.t_user_2
shardingSphere的3个产品的数据分片主要流程是完全一致的。 核心由SQL解析 => 执行器优化 => SQL路由 => SQL改写 => SQL执行 => 结果归并的流程组成。
例如现在有一条查询语句:
# 此时t_user对应的表是不存在的,是逻辑上表select * from t_user where id=10进行了分库分表操作,2个库ds0,ds1,采用的分片键为id,逻辑表为t_user,真实表为t_user_0、t_user_1两张表,分库、分表算法为均为取余(%2)。
sql解析:通过解析sql语句提取分片键列与值进行分片,例如比较符 =、in 、between and,及查询的表等。执行器优化:合并和优化分片条件,如OR 转化成 in等。 select * from t_user where id=1 or id=2 or id=3 自动优化:select * from t_user where id in (1,2,3) sql路由:找到sql需要去哪个库、哪个表执行语句,上例sql根据采用的策略可以得到将在ds0库,t_user_0表执行语句。说白了,就是根据逻辑表查找物理表的过程;sql改写:根据解析结果,及采用的分片逻辑改写sql,SQL改写分为正确性改写和优化改写。上例经过sql改写后,真实语句为:select * from ds0.t_user_0 where id=10;==>ds0.t_user_0 2Sselect * from ds0.t_user_1 where id=10;==>ds0.t_user_1 2Sselect * from ds1.t_user_0 where id=10;==>ds1.t_user_0 2Sselect * from ds1.t_user_1 where id=10;==>ds1.t_user_1 2Ssql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;4.Sharding-jdbc分片方式介绍Sharding-jdbc参考地址
sharding-jdbc实现数据分片有4种策略:
inline模式通过groovy表达式来表示分库分表的策略;db0├── t_order0└── t_order1db1├── t_order0└── t_order1表达式:db${0..1}.t_order${0..1}t_order${orderId % 2}使用最简单,开发成本比较低;只能使用单个字段作为分片键;基于行表达式定义分片规则;standard标准分片模式用户可通过代码自定义复杂的分片策略;同样只能使用单个字段作为分片键;complex复合分片模式用于多分片键的复合分片策略(多片键)Hint强制分片模式不指定片键,通过代码动态指定路由规则强制分片策略(强制路由)