ShardingSphere

什么是ShardingSphere？

ShardingSphere是一个分布式数据库中间件框架，由Apache ShardingSphere和Sharding-JDBC两个子项目组成。它旨在简化应用程序对分布式数据库的访问和管理。ShardingSphere提供了一种透明的方式来处理数据的分片和分散，同时提供了其他相关功能，如读写分离、分布式事务等。

ShardingSphere的架构非常灵活，可以与多种主流数据库（如MySQL、Oracle、PostgreSQL等）和云数据库（如阿里云RDS、腾讯云CDB等）无缝集成。它支持多种分片策略和路由算法，可根据应用程序的需求进行配置和定制。

工作原理

ShardingSphere的核心思想是将数据分片到不同的数据库实例上，并提供透明的访问接口。下面是ShardingSphere的工作原理：

  1. 配置数据源：首先，你需要配置一个数据源，它代表了所有分片数据库的集合。你可以配置主从数据库集群，或者多个独立的数据库实例。

  2. 分片策略配置：为每个分片表配置分片策略。分片策略定义了如何将数据分散到不同的数据库实例中，可以基于分片键的哈希、范围、取模等方式进行。

  3. 路由决策：当应用程序发送一个SQL查询时，ShardingSphere会解析SQL并根据分片策略进行路由决策。根据分片键的值和分片策略，它决定将查询路由到哪个数据库实例上。

  4. 路由SQL：一旦路由决策完成，ShardingSphere将原始SQL转换为对应的分片SQL，并将路由结果传递给相应的数据库实例。

  5. 执行SQL：ShardingSphere将分片SQL发送给对应的数据库实例执行，并将执行结果返回给应用程序。

  6. 聚合结果：如果SQL操作涉及到多个分片，ShardingSphere会在收集到所有分片的执行结果后，对结果进行聚合，并将最终结果返回给应用程序。

用法

下面是使用ShardingSphere的一般步骤：

  1. 引入依赖：在你的Java项目中，首先需要引入ShardingSphere的依赖。你可以在Maven或Gradle构建文件中添加相应的依赖项。

  2. 配置数据源：根据你的实际情况，配置ShardingSphere的数据源和分片策略。你可以使用XML配置文件或编程方式进行配置。

  3. 编写SQL：在你的应用程序中，使用标准的SQL语句来操作数据库。你不需要关心数据的分片和路由逻辑。

  4. 运行应用程序：将你的应用程序打包并运行。ShardingSphere会自动拦截并处理你的数据库操作。

Spring Boot集成

1. 添加依赖

首先，在你的Spring Boot项目的pom.xml文件中添加ShardingSphere的相关依赖。你可以根据需要选择所需的依赖版本和数据库类型，例如MySQL、Oracle等。

<dependency>
    <groupId>org.apache.shardingsphere</groupId>
    <artifactId>shardingsphere-jdbc-spring-boot-starter</artifactId>
    <version>5.0.0</version>
</dependency>

2. 配置数据源

在application.properties（或application.yml）文件中配置数据库连接信息和ShardingSphere的相关配置。根据你的需求，配置主数据源和分片数据源，包括数据源的URL、用户名、密码等。

spring:
  datasource:
    # 配置主数据源
    url: jdbc:mysql://localhost:3306/main_db?serverTimezone=UTC
    username: root
    password: password
  shardingsphere:
    # 配置分片规则
    sharding:
      default-data-source-name: ds
      tables:
        user:
          actual-data-nodes: ds${0..1}.user${0..1}
          database-strategy:
            inline:
              sharding-column: user_id
              algorithm-expression: ds${user_id % 2}
          table-strategy:
            inline:
              sharding-column: user_id
              algorithm-expression: user${user_id % 2}
          key-generator:
            column: user_id
            type: SNOWFLAKE

  • datasource.url：主数据源的连接URL。

  • datasource.username：主数据源的用户名。

  • datasource.password：主数据源的密码。

  • shardingsphere.default-data-source-name：默认数据源名称。

  • shardingsphere.tables.user.actual-data-nodes：配置分片数据源的实际数据节点。

  • shardingsphere.tables.user.database-strategy：配置分库策略。

  • shardingsphere.tables.user.table-strategy：配置分表策略。

  • shardingsphere.tables.user.key-generator：配置主键生成策略。

3. 实现分片算法

根据你的业务需求，实现自定义的分片算法。你需要创建PreciseShardingAlgorithm和RangeShardingAlgorithm的实现类，用于在分片规则中进行数据分片。

public class PreciseShardingAlgorithm implements PreciseShardingAlgorithm<Long> {
    @Override
    public String doSharding(Collection<String> availableTargetNames, PreciseShardingValue<Long> shardingValue) {
        // 实现精确分片算法逻辑
        // 返回目标表名
    }
}
​
public class RangeShardingAlgorithm implements RangeShardingAlgorithm<Long> {
    @Override
    public Collection<String> doSharding(Collection<String> availableTargetNames, RangeShardingValue<Long> shardingValue) {
        // 实现范围分片算法逻辑
        // 返回目标表名列表
    }
}

4. 编写业务逻辑

在你的Spring Boot应用程序中编写业务逻辑。通过使用Spring的JdbcTemplate或MyBatis等持久层框架，你可以访问和操作分片数据源。

@Repository
public class UserRepository {
    private final JdbcTemplate jdbcTemplate;
​
    @Autowired
    public UserRepository(JdbcTemplate jdbcTemplate) {
        this.jdbcTemplate = jdbcTemplate;
    }
​
    public User findById(Long id) {
        String sql = "SELECT * FROM user WHERE id = ?";
        return jdbcTemplate.queryForObject(sql, new Object[]{id}, new BeanPropertyRowMapper<>(User.class));
    }
​
    // 其他业务方法...
}

5. 启动应用程序

完成以上步骤后，你可以启动你的Spring Boot应用程序，并开始使用ShardingSphere进行数据库分库分表操作。