ShardingSphere:分布式数据库解决方案

📕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

分片策略

ShardingSphere的核心分片机制是实现数据库水平扩展的关键,其分片策略设计需要考虑数据分布的均匀性、查询效率以及系统的可扩展性。

  • 精确分片算法:这种算法适用于数据量较小,且具有唯一标识的字段,如主键。其实现方式是直接根据数据的主键值或哈希值映射到具体的分片上。例如,使用模运算将主键值映射到不同的分片ID。

  • 范围分片算法:适用于数据具有连续性且需要按某个属性值范围进行分片的情况。例如,按用户ID的时间范围进行分片,可以使用有序的ID范围映射到不同的分片。

  • 复合分片算法:结合多个属性进行分片,可以提高分片的灵活性。例如,结合用户ID和时间范围进行分片,可以同时考虑用户和时间的属性。

强制路由策略

强制路由策略确保查询请求能够正确路由到对应的分片,其实现细节如下:

  • 精确分片:根据查询条件中分片键的值直接路由到对应的分片。例如,当查询条件包含主键时,可以直接根据主键的值确定分片。

  • 范围分片:根据查询条件中分片键的值范围路由到对应的分片。例如,查询某个时间范围内的数据时,可以路由到包含该时间范围的分片。

  • 复合分片:结合多个分片键的值进行路由。例如,查询条件包含用户ID和时间范围时,需要根据这两个条件共同确定路由到的分片。

分布式事务

在分布式数据库环境下,事务的协调变得尤为重要。ShardingSphere支持的分布式事务模型各有其实现细节:

  • XA事务实现:基于两阶段提交协议,确保事务的原子性。其实现方式是协调器负责两阶段的提交和回滚操作,并保证所有分片都参与事务。

  • Sega事务模型:ShardingSphere特有的本地事务模型,通过本地事务协调器来管理分布式事务。其实现方式是每个分片独立提交事务,协调器负责协调这些本地事务的结果。

  • 柔性事务补偿:当分布式事务失败时,通过补偿事务来恢复数据的一致性。其实现方式是定义一系列的补偿操作,当主事务失败时,执行补偿操作以恢复数据。

二、读写分离体系

负载均衡

读写分离体系通过将读操作分散到多个从库上,减轻主库的负载,提高系统的整体性能。ShardingSphere中的负载均衡策略实现细节如下:

  • 权重分配策略:根据从库的负载情况动态调整权重,实现负载均衡。例如,可以使用轮询、最少连接数、响应时间等算法分配权重。

  • 故障自动剔除:当从库发生故障时,自动将其从负载均衡策略中剔除。这可以通过心跳机制检测从库的健康状态来实现。

  • 连接池管理:管理连接池,优化连接的使用效率。例如,可以设置合理的连接池大小、超时时间、空闲连接回收策略等。

数据一致性

在读写分离体系中,保持数据一致性是关键。ShardingSphere通过以下策略保证数据一致性:

  • 主从延迟检测:监控主从库之间的延迟,确保数据同步。这可以通过定期比较主从库的快照或日志来实现。

  • 强制主库路由:在需要强一致性操作时,强制路由到主库。例如,可以使用特定的SQL语句或数据库特性来实现。

  • 读写分离+分片组合:结合读写分离和分片策略,实现高性能和强一致性。例如,可以在分片级别上实现读写分离,同时在分片内部实现强一致性。

三、分布式治理

弹性伸缩

分布式治理中,弹性伸缩是应对业务波动的重要手段。ShardingSphere支持的弹性伸缩策略实现细节如下:

  • 在线分片变更:在不影响业务的情况下,动态调整分片策略。这可以通过分片表的重构或分片键的变更来实现。

  • 数据再平衡:根据业务需求,动态调整数据分布,优化性能。这可以通过数据迁移或分片键的重新分配来实现。

  • 资源隔离策略:为不同的业务模块分配不同的资源,提高资源利用率。这可以通过虚拟化或容器技术来实现。

集群管控

集群管控是确保分布式系统稳定运行的关键。ShardingSphere通过以下方式进行集群管控:

  • 配置中心集成:集中管理配置信息,实现配置的动态更新。这可以通过配置文件、数据库或API接口来实现。

  • 分布式锁实现:确保分布式环境下的操作顺序和一致性。这可以通过分布式锁框架或自研锁机制来实现。

  • 节点状态探活:监控节点状态,及时发现并处理故障。这可以通过心跳机制或节点状态监控来实现。

四、数据迁移方案

全量迁移

全量迁移是指将整个数据库的数据迁移到新的数据库实例。ShardingSphere支持的全量迁移策略实现细节如下:

  • 一致性校验:确保迁移后的数据与原数据一致。这可以通过数据比对、校验和或数据校验工具来实现。

  • 断点续传:在迁移过程中,如果发生中断,可以从上次中断的位置继续迁移。这可以通过记录迁移进度或使用断点续传工具来实现。

  • 存量数据切割:将存量数据切割成多个小批次,分批次进行迁移。这可以通过分批处理、分区或索引来实现。

增量同步

增量同步是指将原数据库的新增数据同步到新数据库。ShardingSphere支持的增量同步策略实现细节如下:

  • Binlog解析:解析数据库的Binlog,获取新增数据。这可以通过Binlog解析工具或数据库自带的Binlog功能来实现。

  • 双写一致性:在迁移过程中,确保原数据库和新数据库的数据一致。这可以通过数据同步工具或数据库自带的同步功能来实现。

  • 灰度切换验证:在迁移完成后,进行灰度切换,验证数据一致性。这可以通过灰度发布、测试环境验证或数据比对来实现。

五、生态扩展组件

ShardingSphere-Proxy

ShardingSphere-Proxy是一个高性能的数据库代理,支持多种数据库协议。其主要功能实现细节如下:

  • 协议适配层:适配多种数据库协议,如MySQL、PostgreSQL等。这可以通过协议解析、协议转换或协议模拟来实现。

  • 流量治理:根据业务需求,动态调整流量分配。这可以通过流量控制、负载均衡或流量分配算法来实现。

  • 多租户支持:支持多租户环境,实现资源隔离。这可以通过租户标识、资源隔离或租户管理来实现。

ShardingSphere-JDBC

ShardingSphere-JDBC是一个连接池,支持多种数据库连接。其主要功能实现细节如下:

  • 连接模式优化:优化连接模式,提高连接池的利用率。这可以通过连接复用、连接池大小调整或连接池管理策略来实现。

  • 多数据源聚合:支持多数据源聚合,实现数据统一管理。这可以通过数据源管理、数据源路由或数据源聚合来实现。

  • Hint管理器:通过Hint指令,控制查询路由和分片策略。这可以通过解析Hint指令、路由规则或分片策略来实现。

通过以上对ShardingSphere各个技术点的详细描述,我们可以看到ShardingSphere在分布式数据库领域的强大功能和广泛应用。从核心分片机制到读写分离体系,再到分布式治理和数据迁移方案,ShardingSphere为构建高性能、高可用的分布式数据库系统提供了全面的解决方案。同时,ShardingSphere的生态扩展组件也为用户提供了丰富的功能,满足不同场景下的需求。

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:本文详细介绍了900W或1Kw,20V-90V 10A双管正激可调电源充电机的研发过程和技术细节。首先阐述了项目背景,强调了充电机在电动汽车和可再生能源领域的重要地位。接着深入探讨了硬件设计方面,包括PCB设计、磁性器件的选择及其对高功率因数的影响。随后介绍了软件实现,特别是程序代码中关键的保护功能如过流保护的具体实现方法。此外,文中还提到了充电机所具备的各种保护机制,如短路保护、欠压保护、电池反接保护、过流保护和过温度保护,确保设备的安全性和可靠性。通讯功能方面,支持RS232隔离通讯,采用自定义协议实现远程监控和控制。最后讨论了散热设计的重要性,以及为满足量产需求所做的准备工作,包括提供详细的PCB图、程序代码、BOM清单、磁性器件和散热片规格书等源文件。 适合人群:从事电力电子产品研发的技术人员,尤其是关注电动汽车充电解决方案的专业人士。 使用场景及目标:适用于需要高效、可靠充电解决方案的企业和个人开发者,旨在帮助他们快速理解和应用双管正激充电机的设计理念和技术要点,从而加速产品开发进程。 其他说明:本文不仅涵盖了理论知识,还包括具体的工程实践案例,对于想要深入了解充电机内部构造和工作原理的人来说是非常有价值的参考资料。
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