ShardingSphere核心机制揭秘

📕我是廖志伟,一名Java开发工程师、《Java项目实战——深入理解大型互联网企业通用技术》(基础篇)、(进阶篇)、(架构篇)清华大学出版社签约作家、Java领域优质创作者、优快云博客专家、阿里云专家博主、51CTO专家博主、产品软文专业写手、技术文章评审老师、技术类问卷调查设计师、幕后大佬社区创始人、开源项目贡献者。

📘拥有多年一线研发和团队管理经验,研究过主流框架的底层源码(Spring、SpringBoot、SpringMVC、SpringCloud、Mybatis、Dubbo、Zookeeper),消息中间件底层架构原理(RabbitMQ、RocketMQ、Kafka)、Redis缓存、MySQL关系型数据库、 ElasticSearch全文搜索、MongoDB非关系型数据库、Apache ShardingSphere分库分表读写分离、设计模式、领域驱动DDD、Kubernetes容器编排等。不定期分享高并发、高可用、高性能、微服务、分布式、海量数据、性能调优、云原生、项目管理、产品思维、技术选型、架构设计、求职面试、副业思维、个人成长等内容。

Java程序员廖志伟

🌾阅读前,快速浏览目录和章节概览可帮助了解文章结构、内容和作者的重点。了解自己希望从中获得什么样的知识或经验是非常重要的。建议在阅读时做笔记、思考问题、自我提问,以加深理解和吸收知识。阅读结束后,反思和总结所学内容,并尝试应用到现实中,有助于深化理解和应用知识。与朋友或同事分享所读内容,讨论细节并获得反馈,也有助于加深对知识的理解和吸收。💡在这个美好的时刻,笔者不再啰嗦废话,现在毫不拖延地进入文章所要讨论的主题。接下来,我将为大家呈现正文内容。

优快云

一、核心分片机制

ShardingSphere的核心分片机制是其架构设计的灵魂,它实现了数据的水平扩展,优化了查询性能,并支持复杂的分布式事务管理。以下是针对核心分片机制的技术实现细节:

  1. 分片策略

    • 精确分片算法:通过哈希函数将分片键映射到特定分片。例如,使用MD5哈希函数对用户ID进行分片,确保每个用户ID映射到唯一的分片。
    • 范围分片算法:根据分片键的值范围将数据分配到分片。例如,可以使用线性哈希将用户年龄的范围映射到不同的分片。
    • 复合分片算法:结合多个分片键进行分片。例如,结合用户ID和年龄,通过复合哈希算法将用户数据映射到对应的分片。
  2. 强制路由策略

    • 默认分片:为每个查询指定一个默认的分片,当查询中未指定分片键时,数据将被路由到默认分片。
    • 随机分片:在多个分片中选择一个进行数据路由,提高负载均衡和查询的随机性。
    • 轮询分片:按照预设的顺序或规则循环选择分片,确保数据均匀分布。
  3. 分布式事务

    • XA事务实现:利用JTA和XA协议,支持两阶段提交(2PC)和三阶段提交(3PC),确保分布式事务的一致性。
    • SeGA事务模型:ShardingSphere的自研分布式事务模型,采用两阶段提交协议,并在第一阶段引入了超时机制,以解决单点故障和阻塞问题。
  4. 柔性事务补偿

    • 使用日志记录事务状态和操作,当事务失败时,通过补偿事务来恢复数据一致性。
    • 补偿策略包括重试、回滚和补偿操作,确保在分布式环境下事务的最终一致性。

二、读写分离体系

读写分离是ShardingSphere提高数据库性能的关键特性,其技术实现细节如下:

  1. 负载均衡

    • 权重分配策略:根据数据库节点的性能和负载情况动态分配权重,确保负载均衡。
    • 故障自动剔除:当数据库节点发生故障时,自动从负载均衡策略中剔除,避免影响性能。
  2. 连接池管理

    • 连接池大小:根据系统需求和数据库连接特点设置合适的连接池大小,避免连接创建和销毁的开销。
    • 连接超时时间:设置连接超时时间,确保连接的有效性,避免连接占用过长时间。
  3. 数据一致性

    • 主从延迟检测:定期检测主从数据库的延迟,确保读操作能够读取到最新的数据。
    • 强制主库路由:在执行写操作时,强制路由到主库,保证数据一致性和完整性。
  4. 读写分离+分片组合

    • 通过结合读写分离和分片策略,实现更高效的数据库访问,提高系统的整体性能。

三、分布式治理

ShardingSphere的分布式治理能力确保了系统的稳定性和可扩展性,以下是其技术实现细节:

  1. 弹性伸缩

    • 在线分片变更:在不影响业务的情况下,动态调整分片策略,实现水平扩展。
    • 数据再平衡:根据系统负载重新分配数据到不同的分片,优化数据分布。
  2. 资源隔离策略

    • 配置中心集成:通过配置中心集中管理数据库节点信息,实现资源隔离。
    • 分布式锁实现:使用分布式锁,防止多个业务同时操作同一资源,保证数据的一致性。
  3. 集群管控

    • 节点状态探活:定期检测数据库节点状态,确保集群正常运行。
    • 配置变更通知:当配置发生变化时,及时通知相关节点,确保数据的一致性和准确性。

四、数据迁移方案

ShardingSphere提供全量迁移和增量同步两种数据迁移方案,以下是其技术实现细节:

  1. 全量迁移

    • 一致性校验:确保源数据库和目标数据库的数据一致性,防止数据丢失或损坏。
    • 断点续传:在数据传输过程中,如果出现中断,可以从上次中断的位置继续传输,提高迁移效率。
    • 存量数据切割:将存量数据切割成多个小批量,分批次迁移,降低迁移过程中的压力。
  2. 增量同步

    • Binlog解析:解析源数据库的Binlog,获取新增数据,实现增量同步。
    • 双写一致性:确保源数据库和目标数据库的数据一致性,避免数据丢失或重复。
    • 灰度切换验证:在正式切换之前,进行灰度验证,确保迁移过程无误,降低风险。

五、生态扩展组件

ShardingSphere拥有丰富的生态扩展组件,以下是其技术实现细节:

  1. ShardingSphere-Proxy

    • 协议适配层:支持多种数据库协议,如MySQL、PostgreSQL等,方便用户使用。
    • 流量治理:根据业务需求,对数据库访问流量进行治理,优化系统性能。
    • 多租户支持:支持多租户访问,实现资源隔离,提高系统安全性。
  2. ShardingSphere-JDBC

    • 连接模式优化:优化数据库连接,提高性能,降低连接创建和销毁的开销。
    • 多数据源聚合:支持多数据源聚合,实现统一访问,提高系统可扩展性。
    • Hint管理器:提供Hint功能,支持自定义路由策略,满足用户特定的需求。

优快云

📥博主的人生感悟和目标

Java程序员廖志伟

希望各位读者大大多多支持用心写文章的博主,现在时代变了,信息爆炸,酒香也怕巷子深,博主真的需要大家的帮助才能在这片海洋中继续发光发热,所以,赶紧动动你的小手,点波关注❤️,点波赞👍,点波收藏⭐,甚至点波评论✍️,都是对博主最好的支持和鼓励!

- 💂 博客主页Java程序员廖志伟
- 👉 开源项目Java程序员廖志伟
- 🌥 哔哩哔哩Java程序员廖志伟
- 🎏 个人社区Java程序员廖志伟
- 🔖 个人微信号SeniorRD

Java程序员廖志伟

📙经过多年在优快云创作上千篇文章的经验积累,我已经拥有了不错的写作技巧。同时,我还与清华大学出版社签下了四本书籍的合约,并将陆续出版。这些书籍包括了基础篇进阶篇、架构篇的📌《Java项目实战—深入理解大型互联网企业通用技术》📌,以及📚《解密程序员的思维密码--沟通、演讲、思考的实践》📚。具体出版计划会根据实际情况进行调整,希望各位读者朋友能够多多支持!

🔔如果您需要转载或者搬运这篇文章的话,非常欢迎您私信我哦~

内容概要:文章详细介绍了ETL工程师这一职业,解释了ETL(Extract-Transform-Load)的概念及其在数据处理中的重要性。ETL工程师负责将分散、不统一的数据整合为有价值的信息,支持企业的决策分析。日常工作包括数据整合、存储管理、挖掘设计支持和多维分析展现。文中强调了ETL工程师所需的核心技能,如数据库知识、ETL工具使用、编程能力、业务理解能力和问题解决能力。此外,还盘点了常见的ETL工具,包括开源工具如Kettle、XXL-JOB、Oozie、Azkaban和海豚调度,以及企业级工具如TASKCTL和Moia Comtrol。最后,文章探讨了ETL工程师的职业发展路径,从初级到高级的技术晋升,以及向大数据工程师或数据产品经理的横向发展,并提供了学习资源和求职技巧。 适合人群:对数据处理感兴趣,尤其是希望从事数据工程领域的人士,如数据分析师、数据科学家、软件工程师等。 使用场景及目标:①了解ETL工程师的职责和技能要求;②选择适合自己的ETL工具;③规划ETL工程师的职业发展路径;④获取相关的学习资源和求职建议。 其他说明:随着大数据技术的发展和企业数字化转型的加速,ETL工程师的需求不断增加,尤其是在金融、零售、制造、人工智能、物联网和区块链等领域。数据隐私保护法规的完善也使得ETL工程师在数据安全和合规处理方面的作用更加重要。
评论
添加红包

请填写红包祝福语或标题

红包个数最小为10个

红包金额最低5元

当前余额3.43前往充值 >
需支付:10.00
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明:

1.余额是钱包充值的虚拟货币,按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载,可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值