分库分表之第四篇

4.水平分表

水平分表是在同一个数据库内，把同一个表的数据按照一定的规则拆到多个表中。前面以及介绍过来，这里不再重复介绍。

5.水平分库

水平分库是把同一个表的数据按一定规则拆到不同的数据库中，每个库可以放在不同的服务器上。
（1）将原来的order_db库拆分为order_db_1、order_db_2
在这里插入图片描述
（2）分片规则修改
由于数据库拆分来两个，这里需要配置两个数据源。
分库需要配置分库的策略，和分表策略的意义类似，通过分库策略实现数据操作针对分库的数据库进行操作。

分库策略定义方式如下：

#分库策略，如何将一个逻辑表映射到多个数据源 spring.shardingsphere.sharding.tables.<逻辑表名称>.database‐strategy.<分片策略>.<分片策略属性名>= # 分片策略属性值
#分表策略，如何将一个逻辑表映射为多个实际表 spring.shardingsphere.sharding.tables.<逻辑表名称>.table‐strategy.<分片策略>.<分片策略属性名>= #分 片策略属性值

Sharding-JDBC支持以下几种分片策略：
不管分库还是分表，策略基本一样。

standard : 标准分片策略，对应StandardShardingStrategy。提供对SQL语句中的=，IN和BETWEEN AND的分片操作支持。StandardShardingStrategy只支持单分片键，提供PreciseShardingAlgorithm和RangeShardingAlgorithm两个分片算法。PreciseShardingAlgorithm是必选的，用于处理=和IN的分片。RangeShardingAlgorithm是可选的，用于处理BETWEEN AND分片，如果不配置RangeShardingAlgorithm，SQL中的BETWEEN AND将按照全库路由处理。
complex ：复合分片策略，对应ComplexShardingStrategy。复合分片策略。提供对SQL语句中=，IN和BWTWEEN AND的分片操作支持。ComplexShardingStrategy支持多分片键，由于多分片键之间的关系复杂，因此并未进行过多的封装，而是直接将分片键值组合以及分片操作符透传至分片算法，完全由应用开发者实现，提供最大的灵活度。
inline ：行表达式分片策略，对应InlineShardingStrategy。使用Groovy的表达式，提供对SQL语句中的=和IN的分片操作支持，只支持单分片键。对于简单的分片算法，可以通过简单的配置使用，从而避免繁琐的Java代码开发，如：t_user_$->{u_id % 8} 表示t_user表根据u_id模8，而分成8张表，表名称为t_user_0到t_user_7。
hint ：Hint分片策略，对应HintShardingStrategy。通过Hint而非SQL解析的方式分片的策略。对于分片字段非SQL决定，而由其他外置条件决定的场景，可使用SQL Hint灵活的注入分片字段。例如：内部系统，按照员工登录主键分库，而数据库中并无此字段。SQL Hint支持通过Java API和SQL注释（待实现）两种方式使用。
none ：不分片策略，对应NoneShardingStrategy。不分片的策略。
目前例子中都使用inline分片策略，若对其他分片策略细节若感兴趣，请查阅官方文档：
https://shardingsphere.apache.org
(3)插入测试
修改testInsertOrder方法，插入数据中包含不同的user_id


@Test
public void testInsertOrder(){ 
	for (int i = 0 ; i<10; i++){
		orderDao.insertOrder(new BigDecimal((i+1)*5),1L,"WAIT_PAY"); 
	}
	for (int i = 0 ; i<10; i++){
		orderDao.insertOrder(new BigDecimal((i+1)*10),2L,"WAIT_PAY");
	} 
}

执行testInsertOrder ：
在这里插入图片描述
通过日志可以看出，根据user_id的奇偶不同，数据分别落在了不同数据源，达到目标。
（4）查询测试
调用快速入门的查询接口进行测试：

List<Map> selectOrderbyIds(@Param("orderIds")List<Long> orderIds);

通过日志发现，sharding-jdbc将sql路由到m1和m2 ：
在这里插入图片描述
问题分析：
由于查询语句中没有使用分片键user_id，所以sharding-jdbc将广播路由到每个数据结点。
下边我们在sql中添加分片键进行查询。
在OrderDao中定义接口：

@Select({"<script>", " select",
" * ",
" from t_order t ",
"where t.order_id in",
"<foreach collection='orderIds' item='id' open='(' separator=',' close=')'>", "#{id}",
"</foreach>",
" and t.user_id = #{userId} ",
"</script>"
})
List<Map> selectOrderbyUserAndIds(@Param("userId") Integer userId,@Param("orderIds")List<Long> orderIds);

编写测试方法：

 @Test
public void testSelectOrderbyUserAndIds(){ 
	List<Long> orderIds = new ArrayList<>();
	orderIds.add(373422416644276224L); 
	orderIds.add(373422415830581248L); 
	//查询条件中包括分库的键user_id
	int user_id = 1;
	List<Map> orders = orderDao.selectOrderbyUserAndIds(user_id,orderIds);
	JSONArray jsonOrders = new JSONArray(orders); 
	System.out.println(jsonOrders);
}

执行testSelectOrderByUserAndIds ：
在这里插入图片描述
查询条件user_id为1，根据分片策略m$ -> {user_id % 2 + 1}计算得出m2，此sharding-jdbc将sql路由到m2，见上图日志。

6.垂直分库

垂直分库是指按照业务将表进行分类，分布到不同的数据库上面，每个库可以放在不同的服务器上，它的核心理念是专库专用。接下来看一下如何使用Sharding-JDBC实现垂直分库。
（1）创建数据库
创建数据库user_db

CREATE DATABASE `user_db` CHARACTER SET 'utf8' COLLATE 'utf8_general_ci';

在user_db中创建t_user表

DROP TABLE IF EXISTS `t_user`; CREATE TABLE `t_user` (
`user_id` bigint(20) NOT NULL COMMENT '用户id',
`fullname` varchar(255) CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_general_ci NOT NULL COMMENT '用户姓名', `user_type` char(1) DEFAULT NULL COMMENT '用户类型',
PRIMARY KEY (`user_id`) USING BTREE
) ENGINE = InnoDB CHARACTER SET = utf8 COLLATE = utf8_general_ci ROW_FORMAT = Dynamic;

（2）在Sharding-JDBC规则中修改

# 新增m0数据源，对应user_db
spring.shardingsphere.datasource.names = m0,m1,m2
...
spring.shardingsphere.datasource.m0.type = com.alibaba.druid.pool.DruidDataSource
     spring.shardingsphere.datasource.m0.driver‐class‐name = com.mysql.jdbc.Driver
 spring.shardingsphere.datasource.m0.url = jdbc:mysql://localhost:3306/user_db?useUnicode=true spring.shardingsphere.datasource.m0.username = root spring.shardingsphere.datasource.m0.password = root
....
# t_user分表策略，固定分配至m0的t_user真实表 spring.shardingsphere.sharding.tables.t_user.actual‐data‐nodes = m$‐>{0}.t_user spring.shardingsphere.sharding.tables.t_user.table‐strategy.inline.sharding‐column = user_id spring.shardingsphere.sharding.tables.t_user.table‐strategy.inline.algorithm‐expression = t_user

（3）数据操作
新增UserDao ：

@Mapper
@Component
public interface UserDao {
	/**
	* 新增用户
	* @param userId 用户id
	* @param fullname 用户姓名 * @return
	*/
	@Insert("insert into t_user(user_id, fullname) value(#{userId},#{fullname})") int insertUser(@Param("userId")Long userId,@Param("fullname")String fullname);
	/**
	* 根据id列表查询多个用户
	* @param userIds 用户id列表 * @return
	*/
	@Select({"<script>", " select",
	" * ",
	" from t_user t ",
	" where t.user_id in",
	"<foreach collection='userIds' item='id' open='(' separator=',' close=')'>", "#{id}",
	"</foreach>",
	"</script>"
	})
	List<Map> selectUserbyIds(@Param("userIds")List<Long> userIds);
}

（4）测试
新增单元测试方法：

 @Test
  public void testInsertUser(){ 
	  for (int i = 0 ; i<10; i++){
	Long id = i + 1L;
	userDao.insertUser(id,"姓名"+ id ); 
		}
}
@Test
public void testSelectUserbyIds(){
	List<Long> userIds = new ArrayList<>(); userIds.add(1L);
	userIds.add(2L);
	List<Map> users = userDao.selectUserbyIds(userIds); System.out.println(users);
}

执行testInsertUser:
在这里插入图片描述
通过日志可以看出t_user表的数据被落在了m0数据源，达到目标。执行testSelectUserbyIds:

通过日志可以看出t_user表的查询操作被落在了m0数据源，达到目标。

7.公共表

公共表属于系统中数据量较小，变动少，而且属于高频联合查询的依赖表。参数表、数据字典表等属于此类型。可以将这类表在每个数据库都保存一份，所有更新操作都同时发送到所有分库执行。接下来看一下如何使用Sharding-JDBC实现公共表。
（1）创建数据库
分别在user_db、order_db_1、order_db_2中创建t_dict表：

 CREATE TABLE `t_dict` (
`dict_id` bigint(20) NOT NULL COMMENT '字典id',
`type` varchar(50) CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_general_ci NOT NULL COMMENT '字典类型', `code` varchar(50) CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_general_ci NOT NULL COMMENT '字典编码', `value` varchar(50) CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_general_ci NOT NULL COMMENT '字典值', PRIMARY KEY (`dict_id`) USING BTREE
) ENGINE = InnoDB CHARACTER SET = utf8 COLLATE = utf8_general_ci ROW_FORMAT = Dynamic;

（2）在Sharding-JDBC规则中修改

# 指定t_dict为公共表
spring.shardingsphere.sharding.broadcast‐tables=t_dict

（3）数据操作
新增DictDao ：

@Mapper
@Component
public interface DictDao {
	/**
	* 新增字典
	* @param type 字典类型 * @param code 字典编码 * @param value 字典值 * @return
	*/
	@Insert("insert into t_dict(dict_id,type,code,value) value(#{dictId},#{type},#{code},# {value})")
	int insertDict(@Param("dictId") Long dictId,@Param("type") String type, @Param("code")String code, @Param("value")String value);
	/**
	* 删除字典
	* @param dictId 字典id * @return
	*/
	@Delete("delete from t_dict where dict_id = #{dictId}") 
	int deleteDict(@Param("dictId") Long dictId);
}

（4）字典操作测试
新增单元测试方法：

@Test
public void testInsertDict(){
	dictDao.insertDict(1L,"user_type","0","管理员");
	dictDao.insertDict(2L,"user_type","1","操作员"); 
}
@Test
public void testDeleteDict(){
	dictDao.deleteDict(1L);
	dictDao.deleteDict(2L); 
}

执行testInsertDict ：
在这里插入图片描述
通过日志可以看出，对t_dict的表的操作被广播至所有数据源。
测试删除字典，观察是否把所有数据源中该公共表的记录删除。
（5）字典关联查询测试
字典表已在各各分库存在，各业务表即可和字典表关联查询。
定义用户关联查询dao ：
在UserDao中定义：

/**
* 根据id列表查询多个用户，关联查询字典表 * @param userIds 用户id列表
* @return
*/
@Select({"<script>", " select",
" * ",
" from t_user t ,t_dict b",
" where t.user_type = b.code and t.user_id in",
"<foreach collection='userIds' item='id' open='(' separator=',' close=')'>", "#{id}",
"</foreach>",
"</script>"
})
List<Map> selectUserInfobyIds(@Param("userIds")List<Long> userIds);

定义测试方法：

 @Test
public void testSelectUserInfobyIds(){ 
	List<Long> userIds = new ArrayList<>(); 
	userIds.add(1L);
	userIds.add(2L);
	List<Map> users = userDao.selectUserInfobyIds(userIds); 
	JSONArray jsonUsers = new JSONArray(users); 
	System.out.println(jsonUsers);
}

执行测试方法，查看日志，成功关联查询字典表：
在这里插入图片描述

8.读写分离

8.1 理解读写分离

面对日益增加的系统访问量，数据库的吞吐量面临着巨大瓶颈。对于同一时刻有大量并发读操作和较少写操作类型的应用系统来说，将数据库拆分为主库和从库，主库负责处理事务性的增删改操作，从库负责处理查询操作，能够有效的避免由数据更新导致的行锁，使得整个系统的查询性能得到极大的改善。
在这里插入图片描述
通过一主多从的配置方式，可以将查询请求均匀的分散到多个数据副本，能够进行一步的提升系统的处理能力。使用多主多从的方式，不但能够提升系统的吞吐量，还能够提升系统的可用性，可以达到在任何一个数据库宕机，甚至磁盘物理损坏的情况下仍然不影响系统的正常运行。
在这里插入图片描述
读写分离的数据节点中的数据内容是一致的，而水平分片的每个数据节点的数据内容却并不相同。将水平分片和读写分离联合使用，能够更加有效的提升系统的性能。
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，让使用方尽量像使用一个数据库一个使用主从数据库集群。
在这里插入图片描述
Sharding-JDBC提供一主多从的读写分离配置，可独立使用，也可配合分库分表使用，同一线程且同一数据库连接内，如有写操作，以后的读操作均从主库读取，用于保证数据一致性。Sharding-JDBC不提供主从数据库的数据同步功能，需要采用其他机制支持。
在这里插入图片描述
接下来，对上面例子中user_db进行读写分离实现。为了实现Sharding-JDBC的读写分离，首先，要进行mysql的主从同步配置。

8.2.mysql主从同步（windows）

一，新增mysql实例
复制原有mysql如：D：mysql-5.7.25(作为主库）-> D:mysql-5.7.25-s1(作为从库），并修改以下从库的my.ini：

[mysqld]
#设置3307端口
port = 3307
# 设置mysql的安装目录 basedir=D:mysql‐5.7.25‐s1
# 设置mysql数据库的数据的存放目录 datadir=D:mysql‐5.7.25‐s1data

然后将从库安装为windows服务，注意配置文件位置：

D:mysql‐5.7.25‐s1in>mysqld install mysqls1 ‐‐defaults‐file="D:mysql‐5.7.25‐s1my.ini"

由于从库是从主库复制过来的，因此里面的数据完全一致，可使用原来的账号、密码登录。
二、修改主、从库的配置文件（my.ini)，新增内容如下：
主库：

[mysqld]
#开启日志
log‐bin = mysql‐bin #设置服务id，主从不能一致
server‐id = 1
#设置需要同步的数据库 binlog‐do‐db=user_db
#屏蔽系统库同步 
binlog‐ignore‐db=mysql 
binlog‐ignore‐db=information_schema 
binlog‐ignore‐db=performance_schema

从库：

[mysqld]
#开启日志
log‐bin = mysql‐bin
#设置服务id，主从不能一致
server‐id = 2
#设置需要同步的数据库 
replicate_wild_do_table=user_db.%
#屏蔽系统库同步 
replicate_wild_ignore_table=mysql.% replicate_wild_ignore_table=information_schema.% replicate_wild_ignore_table=performance_schema.%

重启主库和从库：

net start [主库服务名]
net start [从库服务名mysqls1]

请注意，主从MySQL下的数据（data）目录下有个文件auto.cnf，文件中定义了uuid，要保证主从数据库实例的uuid不一样，建议直接删除掉，重启服务后将会重新生成。
三、授权主从复制专用账号

#切换至主库bin目录，登录主库
mysql ‐h localhost ‐uroot ‐p
#授权主备复制专用账号
GRANT REPLICATION SLAVE ON *.* TO 'db_sync'@'%' IDENTIFIED BY 'db_sync'; 
#刷新权限
FLUSH PRIVILEGES;
#确认位点 记录下文件名以及位点 
show master status;

在这里插入图片描述
四、设置从库向主库同步数据、并检查链路

#切换至从库bin目录，登录从库
mysql ‐h localhost ‐P3307 ‐uroot ‐p #先停止同步
STOP SLAVE;
#修改从库指向到主库，使用上一步记录的文件名以及位点 CHANGE MASTER TO
master_host = 'localhost', master_user = 'db_sync', master_password = 'db_sync', master_log_file = 'mysql‐bin.000002', master_log_pos = 154;
#启动同步
START SLAVE; #查看从库状态Slave_IO_Runing和Slave_SQL_Runing都为Yes说明同步成功，如果不为Yes，请检查error_log，然后 排查相关异常。
show slave statusG
#注意 如果之前此备库已有主库指向 需要先执行以下命令清空 STOP SLAVE IO_THREAD FOR CHANNEL '';
reset slave all;

最后测试在主库修改数据库，看从库是否能够同步成功。

8.3.实现sharding-jdbc读写分离

（1）在Sharding-JDBC规则中修改

# 增加数据源s0，使用上面主从同步配置的从库。
spring.shardingsphere.datasource.names = m0,m1,m2,s0
...
spring.shardingsphere.datasource.s0.type = com.alibaba.druid.pool.DruidDataSource spring.shardingsphere.datasource.s0.driver‐class‐name = com.mysql.jdbc.Driver spring.shardingsphere.datasource.s0.url = jdbc:mysql://localhost:3307/user_db?useUnicode=true spring.shardingsphere.datasource.s0.username = root spring.shardingsphere.datasource.s0.password = root
....
# 主库从库逻辑数据源定义 ds0为user_db 
spring.shardingsphere.sharding.master‐slave‐rules.ds0.master‐data‐source‐name=m0 
spring.shardingsphere.sharding.master‐slave‐rules.ds0.slave‐data‐source‐names=s0
# t_user分表策略，固定分配至ds0的t_user真实表 spring.shardingsphere.sharding.tables.t_user.actual‐data‐nodes = ds0.t_user ....

（2）测试
执行testInsertUser单元测试：
在这里插入图片描述
通过日志可以看出，所有写操作落入m0数据源。
执行testSelectUserByIds单元测试：

通过日志可以看出，所有写操作落入s0数据源，达到目标。

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