SpringBoot+ShardingSphereJDBC实现读写分离!

本文讲述了如何使用MyBatisPlus+ShardingSphereJDBC进行读写分离,以及利用MySQL进行一主一从的主从复制


1 概述

本文讲述了如何使用MyBatisPlus+ShardingSphereJDBC进行读写分离,以及利用MySQL进行一主一从的主从复制。具体步骤包括:

  • MySQL主从复制环境准备(Docker
  • 搭建ShardingShpereJDBC+MyBatisPlus+Druid环境
  • 测试

2 环境

  • OpenJDK 17.0.3
  • Spring Boot 2.7.0
  • MyBatis Plus 3.5.1
  • MyBatis Plus Generator 3.5.2
  • Druid 1.2.10
  • ShardingSphereJDBC 5.1.1
  • MySQL 8.0.29Docker

3  一些基础理论

3.1 读写分离

读写分离,顾名思义就是读和写分开,更具体来说,就是:

  • 写操作在主数据库进行
  • 读操作在从数据库进行

使用读写分离的根本目的就是为了提高并发性能,如果读写都在同一台MySQL上实现,相信会不如一台MySQL写,另外两台MySQL读这样的配置性能高。另一方面,在很多时候都是读操作的请求要远远高于写操作,这样就显得读写分离非常有必要了。

3.2 主从复制

主从复制,顾名思义就是把主库的数据复制到从库中,因为读写分离之后,写操作都在主库进行,但是读操作是在从库进行的,也就是说,主库上的数据如果不能复制到从库中,那么从库就不会读到主库中的数据。严格意义上说,读写分离并不要求主从复制,只需要在主库写从库读即可,但是如果没有了主从复制,读写分离将失去了它的意义。因此读写分离通常与主从复制配合使用。因为本示例使用的是MySQL,这里就说一下MySQL主从复制的原理,如下图所示:

6400-00111.png

工作流程如下:

  • 主库修改数据后,将修改日志写入binlog
  • 从库的I/O线程读取主库的binlog,并拷贝到从库本地的binlog
  • 从库本地的binlogSQL线程读取,执行其中的内容并同步到从库中

3.3 数据库中间件简介

数据库中间件可以简化对读写分离以及分库分表的操作,并隐藏底层实现细节,可以像操作单库单表那样操作多库多表,主流的设计方案主要有两种:

  • 服务端代理:需要独立部署一个代理服务,该代理服务后面管理多个数据库实例,在应用中通过一个数据源与该代理服务器建立连接,由该代理去操作底层数据库,并返回相应结果。优点是支持多语言,对业务透明,缺点是实现复杂,实现难度大,同时代理需要确保自身高可用
  • 客户端代理:在连接池或数据库驱动上进行一层封装,内部与不同的数据库建立连接,并对SQL进行必要的操作,比如读写分离选择走主库还是从库,分库分表select后如何聚合结果。优点是实现简单,天然去中心化,缺点是支持语言较少,版本升级困难

一些常见的数据库中间件如下:

  • Cobar:阿里开源的关系型数据库分布式服务中间件,已停更
  • DRDS:脱胎于Cobar,全称分布式关系型数据库服务
  • MyCat:开源数据库中间件,目前更新了MyCat2版本
  • AtlasQihoo 360公司Web平台部基础架构团队开发维护的一个基于MySQL协议的数据中间层项目,同时还有一个NoSQL的版本,叫Pika
  • tddl:阿里巴巴自主研发的分布式数据库服务
  • Sharding-JDBCShardingShpere的一个子产品,一个轻量级Java框架

MySQL主从复制环境准备

看完了一些基础理论就可以进行动手了,本小节先准备好MySQL主从复制的环境,基于Docker+MySQL官方文档搭建。

4.1 主库操作

4.1.1 拉取镜像并创建容器运行

docker pull mysql
docker run -itd -p 3306:3306 -e MYSQL_ROOT_PASSWORD=123456 --name master mysql
docker exec -it master /bin/bash

在主库中进行更新镜像源,安装vim以及net-tools的操作:

cd /etc/apt
echo deb http://mirrors.aliyun.com/debian/ buster main non-free contrib deb-src http://mirrors.aliyun.com/debian/ buster main non-free contrib deb http://mirrors.aliyun.com/debian-security buster/updates main deb-src http://mirrors.aliyun.com/debian-security buster/updates main deb http://mirrors.aliyun.com/debian/ buster-updates main non-free contrib deb-src http://mirrors.aliyun.com/debian/ buster-updates main non-free contrib deb http://mirrors.aliyun.com/debian/ buster-backports main non-free contrib deb-src http://mirrors.aliyun.com/debian/ buster-backports main non-free contrib > sources.list
apt update && apt upgrade
apt install vim net-tools

4.1.2 修改配置文件

vim /etc/mysql/my.cnf

添加下面两行数据:

[mysqld]
server-id=1                # 全局唯一,取值[1,2^32-1],默认为1
binlog-do-db=test          # 表示需要复制的是哪个库

修改完成后重启。

4.1.3 准备数据源

CREATE DATABASE test;
USE test;
CREATE TABLE user(
    id BIGINT PRIMARY KEY,
    name VARCHAR(30NOT NULL,
);

4.1.4 创建一个复制操作的用户(可选但推荐)

注意创建用户需要加上mysql_native_password,否则会导致从库一直处于连接状态:

CREATE USER 'repl'@'172.17.0.3' IDENTIFIED WITH mysql_native_password BY '123456';
GRANT REPLICATION slave ON *.* TO 'repl'@'172.17.0.3';

具体的地址请根据从库的地址修改,可以先看后面的从库配置部分。

4.1.5 数据备份(可选)

如果原来的主库中是有数据的,那么这部分数据需要手动同步到从库中:

FLUSH TABLES WITH READ LOCK;

开启主库的另一个终端,使用mysqldump导出:

mysqldump -u root -p --all-databases --master-data > dbdump.db

导出完成后,解除读锁:

UNLOCK TABLES;

4.1.6 查看主库状态

SHOW MASTER STATUS;

640-01222.png


需要把File以及Position记录下来,后面从库的配置需要用到。

4.2 从库操作

4.2.1 拉取镜像并创建容器运行

docker pull mysql
docker run -itd -p 3307:3306 -e MYSQL_ROOT_PASSWORD=123456 --name slave mysql
docker exec -it slave /bin/bash

进入容器后,像主库一样更新源然后安装vimnet-tools

cd /etc/apt
echo deb http://mirrors.aliyun.com/debian/ buster main non-free contrib deb-src http://mirrors.aliyun.com/debian/ buster main non-free contrib deb http://mirrors.aliyun.com/debian-security buster/updates main deb-src http://mirrors.aliyun.com/debian-security buster/updates main deb http://mirrors.aliyun.com/debian/ buster-updates main non-free contrib deb-src http://mirrors.aliyun.com/debian/ buster-updates main non-free contrib deb http://mirrors.aliyun.com/debian/ buster-backports main non-free contrib deb-src http://mirrors.aliyun.com/debian/ buster-backports main non-free contrib > sources.list
apt update && apt upgrade
apt install vim net-tools

4.2.2 修改配置文件

vim /etc/mysql/my.cnf

添加如下两行:

[mysqld]
server-id=2            # 全局唯一,不能与主库相同
replicate-do-db=test   # 与主库相同,表示对该库进行复制

修改完成后重启。

4.2.3 查看ip地址

查看从库的ip地址,用于给主库设置同步的用户:

ifconfig

输出:

inet 172.17.0.3  netmask 255.255.0.0  broadcast 172.17.255.255

那么主库中用于复制的用户就可以是repl@172.17.0.3

4.2.4 导入数据(可选)

如果主库有数据可以先导入到从库:

mysqldump -u root -p --all-databases < dbdump.db

4.2.5 准备数据源

CREATE DATABASE test;
USE test;
CREATE TABLE user(
    id BIGINT PRIMARY KEY,
    name VARCHAR(30NOT NULL,
);

4.2.6 设置主库

可以使用change master to/change replication source to8.0.23+)命令:

CHANGE REPLICATION SOURCE TO
source_host='172.17.0.2',                   # 可以使用ifconfig查看主库ip
source_user='repl',                         # 之前主库创建的用户
source_password='123456',                   # 密码
source_log_file='binlog.000003',            # 之前在主库上使用show master status查看的日志文件
source_log_pos=594;                         # 同样使用show master status查看

4.2.7 开启从库

START SLAVE;
SHOW SLAVE STATUS\G

新版本(8.0.22+)可使用:

START REPLICA;
SHOW REPLICA STATUS\G

需要IOSQL线程显示Yes才算成功:

640-11211.png

4.3 测试

主库选择插入一条数据:

INSERT INTO user VALUES(1,"name",3);

然后从库就能select到了:

640-2211.png

5 搭建Spring Boot环境

5.1 新建项目并引入依赖

新建Spring Boot项目,并引入如下依赖:

implementation 'com.alibaba:druid:1.2.10'
implementation 'com.baomidou:mybatis-plus-boot-starter:3.5.1'
implementation 'org.freemarker:freemarker:2.3.31'
implementation 'com.baomidou:mybatis-plus-generator:3.5.2'
implementation 'org.apache.shardingsphere:shardingsphere-jdbc-core-spring-boot-starter:5.1.1'

Maven版本:

<dependency>
    <groupId>com.baomidou</groupId>
    <artifactId>mybatis-plus-boot-starter</artifactId>
    <version>3.5.1</version>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>com.baomidou</groupId>
    <artifactId>mybatis-plus-generator</artifactId>
    <version>3.5.2</version>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>org.freemarker</groupId>
    <artifactId>freemarker</artifactId>
    <version>2.3.31</version>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>com.alibaba</groupId>
    <artifactId>druid</artifactId>
    <version>1.2.10</version>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>org.apache.shardingsphere</groupId>
    <artifactId>sharding-jdbc-spring-boot-starter</artifactId>
    <version>5.1.1</version>
</dependency>

5.2 使用生成器

import com.baomidou.mybatisplus.generator.FastAutoGenerator;
import com.baomidou.mybatisplus.generator.engine.FreemarkerTemplateEngine;

public class Generator {
    public static void main(String[] args) {
        FastAutoGenerator.create("jdbc:mysql://localhost:3306/test""root""123456")
        .globalConfig(builder ->
            builder.author("author").outputDir(System.getProperty("user.dir") + "/src/main/java").build())
        .packageConfig(builder -> 
            builder.parent("com.example.demo").moduleName("user").build())
        .strategyConfig(builder -> 
            builder.addInclude("user").entityBuilder().enableLombok().disableSerialVersionUID().build())
        .templateEngine(new FreemarkerTemplateEngine())
        .execute();
    }
}

直接运行main方法即可生成代码,配置请根据个人需要进行更改。

5.3 配置文件

spring:
  shardingsphere:
    mode:
      type: Memory                                     # 内存模式,元数据保存在当前进程中
    datasource:
      names: master,slave                              # 数据源名称,这里有两个
      master:                                          # 跟上面的数据源对应
        type: com.alibaba.druid.pool.DruidDataSource   # 连接池
        url: jdbc:mysql://127.0.0.1:3306/test          # 连接url
        username: root
        password: 123456
      slave:                                           # 跟上面的数据源对应
        type: com.alibaba.druid.pool.DruidDataSource
        url: jdbc:mysql://127.0.0.1:3306/test
        username: root
        password: 123456
    rules:
      readwrite-splitting:                             # 读写分离规则
        data-sources:                                  # 数据源配置
          random:                                      # 这个名字随便起
            type: Static                               # 静态类型
            load-balancer-name: round_robin            # 负载均衡算法名字
            props:
              write-data-source-name: master           # 写数据源
              read-data-source-names: slave            # 读数据源
        load-balancers:                                # 负载均衡配置
          round_robin:                                 # 跟上面负载均衡算法的名字对应
            type: ROUND_ROBIN                          # 负载均衡算法
    props:
      sql-show: true                                   # 打印SQL

因为配置文件的内容比较多,以下进行分开说明。

5.3.1 模式

spring.shardingsphere.mode.type,模式有三种:

  • Memory:内存模式,初始化配置或执行SQL等操作均在当前进程生效
  • Standalone:单机模式,可以将数据源和规则等元数据信息持久化,但是这些元数据不会在集群中同步
  • Cluster:集群模式,提供了多个Apache ShardingSphere实例之间元数据共享以及分布式场景下的状态协调的能力,也提供水平扩展以及高可用的能力

这里使用内存模式,如果想将元数据等信息持久化,请使用单机模式,单机模式需要配置以下属性:

  • spring.shardingsphere.mode.type=Standalone:设置单机模式
  • spring.shardingsphere.mode.repository.type=:持久化仓库的类型,单机模式适用类型为File
  • spring.shardingsphere.mode.repository.props.path=:元数据存储路径,默认.shardingsphere
  • spring.shardingsphere.mode.overwrite=:是否覆盖

而采用集群模式,需要配置以下属性:

  • spring.shardingsphere.mode.type=Cluster:设置集群模式
  • spring.shardingsphere.mode.repository.type=:持久化仓库类型,集群模式支持ZooKeeper以及Etcd持久化
  • spring.shardingsphere.mode.repository.props.namespace=:注册中心命名空间
  • spring.shardingsphere.mode.repository.props.server-lists=:注册中心服务器列表
  • spring.shardingsphere.mode.overwrite=:是否覆盖
  • spring.shardingsphere.mode.repository.props.<key>=:注册中心的属性配置,对于ZooKeeper,可以配置retryIntervalMilliseconds(重试间隔毫秒)、maxRetries(客户端连接最大重试数)、timeToLiveSeconds(临时数据存活秒数)、operationTimeoutMilliseconds(客户端操作超时毫秒数)、digest(登录密码),对于Etcd,可以配置timeToLiveSeconds(临时数据存活秒数)、connectionTimeout(连接超时秒数)

5.3.2 数据源配置

spring.shardingsphere.datasource.names,后面接数据源的名称,使用,分隔,比如此处有两个数据源:

  • master
  • slave

然后每个数据源可以配置:

  • type:数据库连接池类型,这里使用的是Druid
  • username:用户名
  • password:密码
  • jdbc-url:连接url,注意,对于此处使用的Druid连接池,需要使用url而不是jdbc-url

5.3.3 读写分离规则配置

spring.shardingsphere.rules.readwrite-splitting,需要配置其中的数据源以及负载均衡类型:

  • spring.shardingsphere.rules.readwrite-splitting.data-sources
  • spring.shardingsphere.rules.readwrite-splitting.load-balancers
5.3.3.1 数据源配置

数据源配置首先需要添加一个数据源的名字,随便起一个,比如这里是random,然后需要配置三个属性:

  • spring.shardingsphere.rules.readwrite-splitting.data-sources.random.type:读写分离的类型,可选值为StaticDynamic,这里选择Static,如果选择Dynamic,也就是动态数据源,请配合dynamic-datasource-spring-boot-starter使用
  • spring.shardingsphere.rules.readwrite-splitting.data-sources.random.props.write-data-source-name:写数据源
  • spring.shardingsphere.rules.readwrite-splitting.data-sources.random.props.read-data-source-name:读数据源
  • spring.shardingsphere.rules.readwrite-splitting.data-sources.random.load-balancer-name:负载均衡算法的名称,这里写的是round_robin
5.3.3.2 负载均衡配置

负载均衡配置需要与上面的spring.shardingsphere.rules.readwrite-splitting.data-sources.random.load-balancer-name属性对应,比如这里是round_robin,那么需要配置的就是spring.shardingsphere.rules.readwrite-splitting.load-balancers.round_robin。然后下一步就是配置具体的负载均衡算法。内置的负载均衡算法有三个:

  • 轮询算法:ROUND_ROBIN,配置type=ROUND_ROBIN即可,也就是spring.shardingsphere.rules.readwrite-splitting.load-balancers.round_robin.type=ROUND_ROBIN
  • 随机访问算法:RANDOM,配置type=RANDOM
  • 权重访问算法:WEIGHT,配置type=WEIGHT,同时需要配置props,在其中配置各个读节点的权重

5.3.4 属性配置

属性的话这里只配置了一个spring.shardingsphere.props.sql-show=true,也就是打印SQL,其他支持的属性有:

  • spring.shardingsphere.props.sql-simple:是否打印简单风格的SQL,默认为false
  • spring.shardingsphere.props.kernel-exector-size:设置任务处理线程池大小,默认为infinite
  • spring.shardingsphere.props.max-connections-size-per-query:每次查询所能使用的最多数据库连接数,默认为1
  • spring.shardingsphere.props.check-table-metadata-enabled:启动时是否检查分片元数据的一致性,默认为false
  • spring.shardingsphere.props.check-duplicate-table-enabled:启动时是否检查重复表,默认为false
  • spring.shardingsphere.props.sql-federation-enabled:是否开启联邦查询,默认为false

5.4 准备Controller

@RestController
@RequestMapping("/user")
@RequiredArgsConstructor(onConstructor = @__(@Autowired))
public class UserController {
    private final UserServiceImpl userService;

    @GetMapping("/select")
    public User select() {
        return userService.getById(1);
    }

    @GetMapping("/insert")
    public boolean insert() {
        return userService.saveOrUpdate(User.builder().id(3L).name("name3").build());
    }
}

6 测试

访问http://localhost:8080/user/insert,可以看到写操作在主库进行:

640-33111.png

访问http://localhost:8080/user/select,可以看到读操作在从库进行:

640-44111.png

这样读写分离就算是完成了。


来源:segmentfault.com/a/1190000040242523

本文链接:https://www.jhelp.net/p/Qo1k4mKVtQzE0CCa (转载请保留)。
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