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、CSDN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。

CSDN

一、核心分片机制

分片策略

ShardingSphere的核心分片机制,其设计理念源于数据库水平扩展的需求。分片策略是实现水平扩展的关键,它决定了数据如何在多个数据库节点之间进行分配。以下是几种常见的分片策略及其实现细节:

  • 精确分片算法:这种策略基于分片键的精确值进行分片。例如,用户ID作为分片键,每个用户ID对应一个分片。在实现上,可以使用哈希函数将分片键映射到具体的分片上,确保每个分片的数据量大致均衡。

  • 范围分片算法:这种策略基于分片键的值范围进行分片。例如,时间戳作为分片键,可以将时间戳分为不同的时间段,每个时间段对应一个分片。在实现上,可以使用有序的键值对范围来定义分片,并使用数据库的有序索引来优化查询性能。

  • 复合分片算法:这种策略结合多个分片键进行分片。例如,用户ID和时间戳的组合作为分片键,可以同时考虑用户和时间因素进行分片。在实现上,需要设计一个复杂的哈希函数,将多个分片键组合后的值映射到具体的分片上。

强制路由策略

强制路由策略是确保查询操作能够正确路由到正确的分片的关键。以下是两种主要的强制路由策略:

  • 强制路由:通过SQL语句中的Hint来指定路由到特定的分片。在实现上,需要在查询解析阶段识别出Hint信息,并根据Hint信息将查询路由到指定的分片。

  • 自动路由:根据分片策略自动路由查询到正确的分片。在实现上,需要在查询解析阶段根据分片策略计算查询应该路由到的分片,并将查询路由到该分片。

分布式事务

在分片数据库中,分布式事务的协调是至关重要的。以下是ShardingSphere支持的几种分布式事务模型及其实现细节:

  • XA事务实现:遵循XA协议,支持两阶段提交,确保事务的原子性。在实现上,需要与数据库的XA事务接口进行交互,确保事务的完整性和一致性。

  • Sega事务模型:ShardingSphere特有的分布式事务模型,通过本地事务的方式实现分布式事务。在实现上,需要设计一个事务协调器,协调各个分片的事务状态,确保事务的原子性。

  • 柔性事务补偿:当分布式事务失败时,通过补偿机制恢复数据的一致性。在实现上,需要设计一个补偿机制,根据事务日志回滚或修正数据,确保数据的一致性。

二、读写分离体系

负载均衡

读写分离体系通过负载均衡将读请求分发到多个从库,提高系统吞吐量。以下是几种常见的负载均衡策略及其实现细节:

  • 权重分配策略:根据从库的负载情况分配不同的权重。在实现上,可以使用轮询、随机或最少连接数等算法来分配权重。

  • 故障自动剔除:当从库出现故障时,自动将其从负载均衡策略中剔除。在实现上,需要监控从库的健康状态,并在从库出现故障时将其从负载均衡策略中剔除。

连接池管理

连接池管理是读写分离体系的重要组成部分,它负责管理数据库连接的生命周期。以下是连接池管理的主要功能及其实现细节:

  • 连接池管理:提供连接池的创建、获取和释放功能。在实现上,可以使用线程池来管理连接池,确保连接池的线程安全。

  • 连接池监控:监控连接池的使用情况,如连接数量、活跃连接等。在实现上,可以通过日志记录或监控工具来监控连接池的使用情况。

数据一致性

在读写分离体系中,保持数据一致性是关键。以下是ShardingSphere提供的数据一致性机制及其实现细节:

  • 主从延迟检测:检测主从数据库之间的延迟,确保数据一致性。在实现上,可以通过定时任务或数据库提供的延迟检测功能来实现。

  • 强制主库路由:在需要强一致性操作时,强制路由到主库。在实现上,可以在查询解析阶段识别出需要强一致性操作的查询,并将其路由到主库。

读写分离+分片组合

读写分离与分片策略的结合,可以实现更复杂的数据库架构。以下是读写分离与分片策略结合的实现细节:

  • 分片路由:在读写分离的基础上,根据分片策略将查询路由到正确的分片。在实现上,需要在查询解析阶段根据分片策略计算查询应该路由到的分片,并将查询路由到该分片。

  • 读写分离路由:在分片路由的基础上,根据读写分离策略将查询路由到正确的从库或主库。在实现上,需要在查询解析阶段根据读写分离策略计算查询应该路由到的从库或主库,并将查询路由到该从库或主库。

三、分布式治理

弹性伸缩

分布式治理中的弹性伸缩能力,允许系统根据负载情况动态调整资源。以下是弹性伸缩的主要功能及其实现细节:

  • 在线分片变更:在不影响业务的情况下,动态调整分片策略。在实现上,需要设计一个分片变更机制,确保分片变更过程中业务不受影响。

  • 数据再平衡:在分片变更后,重新分配数据,确保数据均匀分布。在实现上,需要设计一个数据再平衡机制,确保数据在分片变更后仍然均匀分布。

资源隔离策略

资源隔离策略确保不同业务或用户之间的资源不会相互干扰。以下是资源隔离策略的主要功能及其实现细节:

  • 配置中心集成:通过配置中心管理资源,实现资源的集中管理。在实现上,需要设计一个配置中心,将资源配置集中存储和管理。

  • 分布式锁实现:防止多个实例同时操作同一资源。在实现上,可以使用分布式锁来实现资源隔离,确保资源在并发访问时的安全性。

集群管控

集群管控是确保分布式系统稳定运行的关键。以下是集群管控的主要功能及其实现细节:

  • 节点状态探活:检测集群中各个节点的状态,确保其正常运行。在实现上,可以通过心跳机制或监控工具来检测节点的状态。

四、数据迁移方案

全量迁移

全量迁移是指将所有数据从源数据库迁移到目标数据库。以下是全量迁移的主要步骤及其实现细节:

  • 一致性校验:确保源数据库和目标数据库的数据一致。在实现上,可以比较源数据库和目标数据库的数据,确保数据的一致性。

  • 断点续传:在迁移过程中,如果出现中断,可以从上次中断的位置继续迁移。在实现上,可以记录迁移进度,并在中断后从上次中断的位置继续迁移。

  • 存量数据切割:将存量数据切割成多个小批次,提高迁移效率。在实现上,可以设计一个数据切割算法,将数据切割成多个小批次,并依次进行迁移。

增量同步

增量同步是指只同步源数据库中新增或修改的数据。以下是增量同步的主要步骤及其实现细节:

  • Binlog解析:解析源数据库的Binlog,获取数据变更信息。在实现上,可以使用数据库提供的Binlog解析工具来解析Binlog。

  • 双写一致性:在迁移过程中,确保源数据库和目标数据库的数据一致。在实现上,可以在源数据库和目标数据库之间建立双写机制,确保数据的一致性。

  • 灰度切换验证:在迁移完成后,进行灰度切换,验证数据迁移的正确性。在实现上,可以设计一个灰度切换机制,逐步将流量切换到目标数据库,并验证数据迁移的正确性。

五、生态扩展组件

ShardingSphere-Proxy

ShardingSphere-Proxy是一个高性能的数据库代理,它提供了以下功能:

  • 协议适配层:支持多种数据库协议,如MySQL、PostgreSQL等。在实现上,需要设计一个协议适配层,将不同的数据库协议转换为统一的内部协议。

  • 流量治理:根据分片策略和读写分离策略,对流量进行治理。在实现上,需要设计一个流量治理机制,根据分片策略和读写分离策略将流量路由到正确的分片或从库。

  • 多租户支持:支持多租户架构,满足不同业务的需求。在实现上,需要设计一个多租户管理机制,确保不同租户之间的数据隔离和资源隔离。

ShardingSphere-JDBC

ShardingSphere-JDBC是一个连接池,它提供了以下功能:

  • 连接模式优化:优化连接模式,提高连接池的性能。在实现上,可以设计不同的连接模式,并根据业务需求选择合适的连接模式。

  • 多数据源聚合:支持多数据源聚合,实现数据的多维度查询。在实现上,可以设计一个多数据源聚合机制,将多个数据源的数据聚合起来,实现数据的多维度查询。

  • Hint管理器:通过Hint管理器,可以控制SQL语句的执行路径。在实现上,可以设计一个Hint管理器,将Hint信息与SQL语句关联起来,并控制SQL语句的执行路径。

CSDN

📥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CSDN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~

基于C#开发的一个稳定可靠的上位机系统,旨在满足工业控制的需求。该系统集成了多个功能界面,如操作界面、监控界面、工艺流显示界面、工艺表界面、工艺编辑界面、曲线界面和异常报警界面。每个界面都经过精心设计,以提高用户体验和工作效率。例如,操作界面和监控界面对触摸屏友好,支持常规点击和数字输入框;工艺流显示界面能够实时展示工艺步骤并变换颜色;工艺表界面支持Excel和加密文件的导入导出;工艺编辑界面采用树形编辑方式;曲线界面可展示八组曲线并自定义纵坐标数值;异常报警界面能够在工艺流程出现问题时及时报警。此外,该系统还支持与倍福TC2、TC3和西门子PLC1200/300等下位机设备的通信,确保生产线的顺畅运行。系统参考欧洲工艺软件开发,已稳定运行多年,证明了其可靠性和稳定性。 适合人群:从事工业自动化领域的工程师和技术人员,尤其是对C#编程有一定基础的人群。 使用场景及目标:适用于需要构建高效、稳定的工业控制系统的企业和个人开发者。主要目标是提升生产效率、确保生产安全、优化工艺流程管理和实现数据的有效管理与传输。 其他说明:文中提供了部分示例代码片段,帮助读者更好地理解具体实现方法。系统的复杂度较高,但凭借C#的强大功能和开发团队的经验,确保了系统的稳定性和可靠性。
《可靠UDP:.NET实现与应用详解》 在计算机网络通信中,TCP(Transmission Control Protocol)因其面向连接、可靠的数据传输特性而被广泛使用。然而,对于某些对实时性要求极高的应用场景,如在线游戏、视频会议等,TCP 的高延迟和拥塞控制策略可能并不适用。此时,UDP(User Datagram Protocol)由于其无连接、轻量级的特性成为首选,但UDP的不可靠性又成为一大挑战。为了解决这一问题,"ReliableUdp"应运而生,它是一种基于.NET实现的可靠UDP协议,旨在提供类似于TCP的可靠性,同时保持UDP的高效性。 我们要理解什么是可靠UDP。可靠UDP是在UDP基础上添加了一层机制,以确保数据包能够按序、无丢失地送达目标,同时还保持了UDP的低延迟特性。ReliableUdp库提供了这样的功能,它通过序列化、确认机制、重传策略等技术手段,实现了在UDP上构建的可靠数据传输。 1. 序列化:每个发送的数据包都会被赋予一个唯一的序列号,接收端根据序列号进行排序,确保数据包的顺序正确。 2. 确认机制:接收端在接收到数据包后,会返回一个确认消息,表明已成功接收。发送端在未收到确认时,将重发该数据包,直到收到确认或者达到重传上限。 3. 重传策略:除了简单的超时重传,ReliableUdp可能还采用了更复杂的策略,如快速重传、选择性重传等,以提高效率并减少不必要的等待。 4. 异步处理:作为完全异步的库,ReliableUdp在设计上充分利用了.NET的异步编程模型,使得应用程序可以在等待数据传输的同时执行其他任务,提高了系统资源利用率。 5. 友好的API:ReliableUdp库提供了易于使用的接口,使得开发者可以快速集成到自己的项目中,无需深入理解底层实现细节,降低了开发难度。 在实际应用中,可靠UDP特别适用于那些对实时性要求高、数据丢失容忍度低的场景,如多人在线游戏、实时音频视频传输等。通过.NET的实现,它能够无缝对接.NET生态中的各种组件和服务,为开发提供了极大的便利。 ReliableUdp是.NET环境下实现可靠UDP通信的一个优秀工具,它结合了UDP的高效性和TCP的可靠性,为需要高性能、低延迟且需保证数据完整性的应用提供了理想解决方案。开发者可以借助其提供的友好API,轻松地在项目中构建可靠的UDP通信机制,提升系统性能和用户体验。
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