📕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。

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一、核心分片机制
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分片策略 分片策略是ShardingSphere实现数据水平切分的关键,它决定了数据如何分布到不同的分片中。以下是几种分片策略的实现细节:
(1)精确分片算法:该算法通过计算主键值与分片键的映射关系,将数据精确路由到对应的分片。例如,可以使用哈希函数将主键值映射到分片ID,确保相同主键值的数据始终路由到同一分片。
(2)范围分片算法:该算法基于有序的主键值范围进行分片,适用于时间序列数据或有序主键的场景。例如,可以使用有序ID生成器,如Twitter的Snowflake算法,保证主键值的有序性,然后根据时间戳或有序ID的范围将数据分片。
(3)复合分片算法:该算法结合多种分片策略,以适应复杂的业务场景。例如,可以将精确分片和范围分片结合,先根据精确分片确定基本分片,再根据范围分片进一步细化分片。
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强制路由策略 强制路由策略用于处理不满足分片条件的数据,确保查询效率。以下是几种强制路由策略的实现细节:
(1)默认分片:为每个分片设置一个默认值,当查询不满足分片条件时,将其路由到默认分片。
(2)广播分片:将查询数据广播到所有分片,适用于需要全局查询的场景。实现时,可以使用分布式缓存或消息队列进行数据同步。
(3)随机分片:当查询不满足分片条件时,随机选择一个分片进行路由。实现时,可以使用随机数生成器或哈希函数选择分片。
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分布式事务 分布式事务是实现数据一致性的关键。以下是几种分布式事务解决方案的实现细节:
(1)XA事务实现:基于XA协议实现分布式事务,保证事务在多个分片上的一致性。实现时,需要确保所有分片的事务管理器都支持XA协议。
(2)Sega事务模型:通过两阶段提交协议实现分布式事务,简化了事务的管理。实现时,需要确保所有分片的事务管理器都支持两阶段提交。
(3)柔性事务补偿:在分布式事务失败时,通过补偿机制恢复数据一致性。实现时,需要定义事务补偿策略,如回滚、重试等。
二、读写分离体系
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负载均衡 负载均衡是读写分离体系的重要组成部分,用于优化读写操作的性能。以下是几种负载均衡策略的实现细节:
(1)权重分配策略:根据不同读写节点的性能,动态调整读写操作的路由。实现时,可以使用轮询、最少连接数、加权轮询等算法进行负载均衡。
(2)故障自动剔除:当读写节点发生故障时,自动将其从负载均衡池中剔除。实现时,可以使用心跳检测、监控机制等手段检测节点状态。
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连接池管理 连接池管理是读写分离体系的核心,负责管理读写节点的连接资源。以下是几种连接池管理策略的实现细节:
(1)连接池大小:根据业务需求设置连接池大小,避免连接资源不足。实现时,可以使用动态调整连接池大小的策略,如基于连接使用频率、系统负载等。
(2)连接超时时间:设置连接超时时间,保证连接资源的可用性。实现时,可以使用连接池管理器提供的超时设置功能。
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数据一致性 数据一致性是读写分离体系的核心要求。以下是几种数据一致性保障策略的实现细节:
(1)主从延迟检测:定期检测主从数据一致性,保证数据的一致性。实现时,可以使用数据库提供的延迟检测工具或自定义脚本进行检测。
(2)强制主库路由:强制读写操作路由到主库,保证数据的一致性。实现时,可以通过配置文件或代码设置强制主库路由规则。
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读写分离+分片组合 在实际应用中,读写分离与分片往往同时存在。以下是读写分离与分片组合的实现细节:
(1)读写分离与分片结合:在分片策略中考虑读写分离,确保读写操作路由到不同的分片。
(2)读写分离与分片优化:根据业务需求,优化读写分离与分片的组合,如使用读写分离代理、分片路由策略等。
三、分布式治理
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弹性伸缩 弹性伸缩是分布式系统的重要特性,以下是一些弹性伸缩策略的实现细节:
(1)在线分片变更:在不影响业务的前提下,动态调整分片数量和范围。实现时,可以使用分片变更工具或API进行在线分片变更。
(2)数据再平衡:在分片数量变更后,自动调整数据分布,保证数据均衡。实现时,可以使用数据迁移工具或API进行数据再平衡。
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资源隔离策略 资源隔离策略是保证分布式系统稳定运行的重要手段,以下是一些资源隔离策略的实现细节:
(1)配置中心集成:将系统配置集中管理,实现配置的灵活调整。实现时,可以使用配置中心工具或API进行配置管理。
(2)分布式锁实现:在分布式环境下,实现资源同步访问,防止并发冲突。实现时,可以使用分布式锁框架或API进行分布式锁管理。
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集群管控 集群管控是保证分布式系统稳定运行的关键,以下是一些集群管控策略的实现细节:
(1)节点状态探活:定期检测节点状态,保证节点活跃。实现时,可以使用监控工具或API进行节点状态探活。
(2)故障自动剔除:当节点发生故障时,自动将其从集群中剔除。实现时,可以使用监控工具或API进行故障检测和自动剔除。
四、数据迁移方案
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全量迁移 全量迁移是指将所有数据从一个数据库迁移到另一个数据库的过程,以下是一些全量迁移方案的实现细节:
(1)一致性校验:在迁移过程中,实时检测数据一致性,确保数据准确无误。实现时,可以使用数据校验工具或API进行一致性校验。
(2)断点续传:在迁移过程中,若出现中断,可从上次中断点继续迁移,提高迁移效率。实现时,可以使用数据备份工具或API实现断点续传。
(3)存量数据切割:将存量数据切割成多个部分,并行迁移,提高迁移速度。实现时,可以使用数据分割工具或API进行数据切割。
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增量同步 增量同步是指只同步新增或变更的数据,以下是一些增量同步方案的实现细节:
(1)Binlog解析:解析数据库的Binlog日志,提取新增或变更的数据。实现时,可以使用Binlog解析工具或API进行Binlog解析。
(2)双写一致性:在迁移过程中,确保源库和目标库的数据一致。实现时,可以使用双写一致性工具或API保证数据一致性。
(3)灰度切换验证:在迁移完成后,进行灰度切换验证,确保业务稳定运行。实现时,可以使用灰度发布工具或API进行灰度切换验证。
五、生态扩展组件
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ShardingSphere-Proxy ShardingSphere-Proxy是一个高性能的数据库代理,以下是一些特性实现细节:
(1)协议适配层:支持多种数据库协议,如MySQL、Oracle等。实现时,可以使用协议解析库或API实现协议适配。
(2)流量治理:根据业务需求,动态调整流量分配。实现时,可以使用流量控制工具或API进行流量治理。
(3)多租户支持:支持多租户隔离,保证数据安全。实现时,可以使用租户标识或隔离机制进行多租户支持。
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ShardingSphere-JDBC ShardingSphere-JDBC是一个基于JDBC驱动的数据库连接池,以下是一些特性实现细节:
(1)连接模式优化:根据业务需求,优化连接模式,提高性能。实现时,可以使用连接池管理工具或API进行连接模式优化。
(2)多数据源聚合:支持多个数据源的连接池管理,实现数据源聚合。实现时,可以使用数据源管理工具或API进行多数据源聚合。
(3)Hint管理器:根据业务需求,动态调整查询路由。实现时,可以使用Hint管理器或API进行查询路由调整。
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