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  • MySQL教程之DBA 小记 — 分库分表、主从、读写分离

前言

我在上篇博客 “Spring Boot 的实践与思考” 中比对不同规范的 ORM 框架应用场景的时候提到过主从与读写分离,本篇随笔将针对此和分库分表进行更深入地探讨。

1. 漫谈

在进入正题之前,我想先随意谈谈对架构的拓展周期的想法(仅个人观点)。首先,我认为初期规划不该太复杂或者庞大,无论项目的中长期可能会发展地如何如何,前期都应该以灵活为优先,像分库分表等操作不应该在开始的时候就考虑进去。其次,我认为需求变更是非常正常的,这点在我等开发的圈子里吐槽的最多,其中自然有 “领导们” 在业务方面欠缺整体考虑的因素,但我们也不该局限在一个观点内,市场中变则通,不变则死,前期更是如此,因此在前几版的架构中我们必须要考虑较高的可扩展性。最后,当项目经过几轮市场的洗礼和迭代开发,核心业务趋于稳定了,此时我们再结合中长期的规划给系统来一次重构,细致地去划分领域边界,该解耦的解耦,该拆分的拆分。

2. 分库分表

2.1 概述

当数据库达到一定规模后(比如说大几千万以上),切分是必须要考虑的。一般来说我们首先要进行垂直切分,即按业务分割,比如说用户相关、订单相关、统计相关等等都可以单独成库。图片来源 →

但仅仅如此这是完全不够的,垂直切分虽然剥离了一定的数据,但每个业务还是那个数量级,因此我们还得采取水平切分进一步分散数据,这也是本节论述的重点。

分库分表的优点相信上述两图都一目了然了,一个是专库专用,业务更集中,另一个是提升数据库服务的负载能力。But there are always two sides to a coin。 从此以后你要接受你的系统复杂度将提升一个档次,迭代、迁移、运维等都不再容易。

2.2 切分策略

垂直切分在实现上就是一个多数据源的问题,没啥好讲的。以下 Demo 为水平切分,基于 Sharding-JDBC 中间件,我只做逻辑上的陈述,有关其更详细的信息和配置请移步 “官方文档”。

首先,我们得在配置文件中定义分片策略,application.yml:

server:
  port: 8001
  
mybatis:
  config-location: classpath:mybatis/mybatis-config.xml
  mapper-locations: classpath:mybatis/mappers/*.xml

sharding:
  jdbc:
    datasource:
      names: youclk_0,youclk_1
      youclk_0:
        type: org.apache.commons.dbcp.BasicDataSource
        driver-class-name: com.mysql.jdbc.Driver
        url: jdbc:mysql://mysql:3306/youclk_0?useSSL=false
        username: root
        password: youclk
      youclk_1:
        type: org.apache.commons.dbcp.BasicDataSource
        driver-class-name: com.mysql.jdbc.Driver
        url: jdbc:mysql://mysql:3306/youclk_1?useSSL=false
        username: root
        password: youclk
    config:
      sharding:
        default-database-strategy:
          inline:
            sharding-column: number
            algorithm-expression: youclk_${number % 2}
        tables:
          user:
            actual-data-nodes: youclk_${0..1}.user

具体每个参数的含义在官方文档有详细解释,其实看名称也能理解个大概了,我定义将 number 为偶数的数据存入 youclk_0,奇数存入 youclk_1。

User:

@Data
public class User {
    private String id;
    private Integer number;
    private Date createTime;
}

UserRepository:

@Mapper
public interface UserRepository {
    void insert(User user);
}

UserMapper.xml:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8" ?>
<!DOCTYPE mapper PUBLIC "-//mybatis.org//DTD Mapper 3.0//EN" "http://mybatis.org/dtd/mybatis-3-mapper.dtd">
<mapper namespace="com.youclk.data.repository.UserRepository">
    <resultMap id="BaseResultMap" type="com.youclk.data.entity.User">
        <id column="id" property="id" jdbcType="CHAR"/>
        <result column="number" property="number" jdbcType="INTEGER"/>
        <result column="createTime" property="create_time" jdbcType="DATE"/>
    </resultMap>

    <sql id="Base_Column_List">
        id, number, createTime
    </sql>
    
    <insert id="insert">
        INSERT INTO user (
          id, number
        )
        VALUES (
            uuid(),
            #{number,jdbcType=INTEGER}
        )
    </insert>
</mapper>

UserService:

@Service
public class UserService {

    @Resource
    private UserRepository userRepository;

    public void insert() {
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            User user = new User();
            user.setNumber(i);
            userRepository.insert(user);
        }
    }
}

Result:

以上做了一个简单的循环插入,可以看到数据已经按策略分库存储,结果符合我们的预期。

分库之后在查询方面要比之前更加谨慎,既然按策略去切了,那最好就是按策略去查,否则...比如我水平切分了 100个库,若不按策略去查询 LIMIT 100000, 10 这么一组数据,那最后扫描的数量级别是 100 * (100000 + 10), 这是比较恐怖的,虽然 Sharding-JDBC 做了一些优化,比如他不是一次性去查询到内存中,而是采用流式处理 + 归并排序的方式,但仍然比较耗资源,能避免还是尽量去避免吧。

2.3 分布式事务

在任何系统中事务都是顶要紧的事情,面对已分库的系统更是如此,保证夸库事务的安全从来不容易。分布式事务的场景有两种,一个是在分布式服务中,这个后续有机会再探讨,本节重点关注夸库事务。

Sharding-JDBC 自动包含了弱XA事务支持,即能够保证逻辑上的事务安全,但因网络或硬件导致的异常无法回滚,实现上与一般事务无异:

@Test
@Transactional
public void insertTest() {
    userService.insert();
    int error = Integer.parseInt("I want error");
    userService.insert();
}

可以看到夸库事务已回滚,除此之外 Sharding-JDBC 还提供了最大努力送达型柔性事务(将执行过程记录到日志中,失败重试,成功后删除,若最终还是失败则保留事务日志,供人工干预),虽然安全性更高,但无法保证时效,限制也很多,这里留个待续吧,后续有空再深入探讨(主要是比较晚了,想早点写完休息


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