Apache ShardingSphere 元数据存储机制详解

Apache ShardingSphere 元数据存储机制详解

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元数据存储概述

在分布式数据库系统中，元数据管理是核心功能之一。Apache ShardingSphere 作为一款强大的分布式数据库中间件，提供了灵活的元数据存储机制，支持多种存储方式以适应不同的运行模式和使用场景。

运行模式与元数据存储

ShardingSphere 支持两种主要运行模式，每种模式对应不同的元数据存储方案：

1. 独立模式(Standalone)：适用于单机部署场景
2. 集群模式(Cluster)：适用于分布式部署场景

独立模式下的元数据存储

在独立模式下，ShardingSphere 主要使用 JDBC 连接的关系型数据库作为元数据存储仓库，支持多种数据库引擎：

支持的数据库引擎

1. H2(默认)：

   • 内存数据库，适合开发和测试环境
   • 默认配置：jdbc:h2:mem:config;DB_CLOSE_DELAY=-1;DATABASE_TO_UPPER=false;MODE=MYSQL
   • 注意：生产环境中可能存在安全风险提示问题

2. MySQL：

   • 需要预先部署MySQL服务器
   • 依赖：com.mysql:mysql-connector-j:9.0.0
   • 适合生产环境使用

3. EmbeddedDerby：

   • 嵌入式Derby数据库，与应用运行在同一JVM中
   • 依赖：org.apache.derby:derby:10.17.1.0和org.apache.derby:derbytools:10.17.1.0
   • 要求JDK版本≥19

4. DerbyNetworkServer：

   • 需要独立部署Derby网络服务器
   • 依赖：org.apache.derby:derbyclient:10.17.1.0和org.apache.derby:derbytools:10.17.1.0
   • 要求JDK版本≥19

5. HSQLDB：

   • 支持服务器模式或内存模式
   • 依赖：org.hsqldb:hsqldb:2.7.3(需指定classifier为jdk8)
   • 内存模式示例配置：jdbc:hsqldb:mem:config

配置参数详解

参数名	类型	说明	默认值
provider	String	元数据存储类型	H2
jdbc_url	String	JDBC连接URL	jdbc:h2:mem:config;DB_CLOSE_DELAY=-1;DATABASE_TO_UPPER=false;MODE=MYSQL
username	String	数据库用户名	sa
password	String	数据库密码

集群模式下的元数据存储

在集群模式下，ShardingSphere 使用分布式协调服务来存储元数据，确保集群中各节点数据一致性。

ZooKeeper存储

ZooKeeper 是经典的分布式协调服务，ShardingSphere 对其提供了完善支持：

关键配置参数：

• retryIntervalMilliseconds：重试间隔(毫秒)，默认500
• maxRetries：最大重试次数，默认3
• timeToLiveSeconds：临时数据存活时间(秒)，默认60
• operationTimeoutMilliseconds：操作超时时间(毫秒)，默认500
• digest：登录密码

Etcd存储

Etcd 是另一种流行的分布式键值存储系统：

关键配置参数：

• timeToLiveSeconds：临时数据存活时间(秒)，默认30
• connectionTimeout：连接超时时间(秒)，默认30

配置实践指南

独立模式配置示例

mode:
  type: Standalone
  repository:
    type: JDBC
    props:
      provider: H2
      jdbc_url: jdbc:h2:mem:config;DB_CLOSE_DELAY=-1;DATABASE_TO_UPPER=false;MODE=MYSQL
      username: test
      password: Test@123

集群模式配置示例

mode:
  type: Cluster
  repository:
    type: zookeeper
    props:
      namespace: governance_ds
      server-lists: localhost:2181
      retryIntervalMilliseconds: 500
      timeToLiveSeconds: 60
      maxRetries: 3
      operationTimeoutMilliseconds: 500

最佳实践建议

1. 开发环境：可以使用H2或HSQLDB的内存模式，便于快速启动和测试
2. 生产环境：
   • 独立模式推荐使用MySQL
   • 集群模式推荐使用ZooKeeper
3. 版本兼容性：使用Derby时需特别注意JDK版本要求
4. 安全性：生产环境务必配置密码，避免使用默认账号

通过合理配置元数据存储机制，可以确保ShardingSphere在不同环境下的稳定运行和数据一致性。根据实际场景选择合适的存储方案，是构建可靠分布式数据库系统的关键一步。

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