分库分表(一)

分库分表大文章

什么是分库分表

顾名思义，分库分表就是按照一定的规则，对原有的数据库和表进行拆分，把原本存储于一个库的数据分块存储到多个库上，把原本存储于一个表的数据分块存储到多个表上。

本文看java代码, 虽然我是C++程序员

为什么需要分库分表

随着时间和业务的发展，数据库中的数据量增长是不可控的，库和表中的数据会越来越大，随之带来的是更高的磁盘、IO、系统开销，甚至性能上的瓶颈，而一台服务的资源终究是有限的，因此需要对数据库和表进行拆分，从而更好的提供数据服务。

分库分表的方式

垂直分库/分表

垂直划分数据库是根据业务进行划分，例如将shop库中涉及商品、订单、用户的表分别划分出成一个库，通过降低单库（表）的大小来提高性能，但这种方式并没有解决高数据量带来的性能损耗。同样的，分表的情况就是将一个大表根据业务功能拆分成一个个子表，例如用户表可根据业务分成基本信息表和详细信息表等。

垂直分库/分表的优缺点

优点：

1. 拆分后业务清晰，达到专库专用。
2. 可以实现热数据和冷数据的分离，将不经常变化的数据和变动较大的数据分散再不同的库/表中。
3. 便于维护

缺点：

1. 不解决数据量大带来的性能损耗，读写压力依旧很大
2. 不同的业务无法跨库关联（join），只能通过业务来关联

水平分库/分表

水平划分是根据一定规则，例如时间或id序列值等进行数据的拆分。比如根据年份来拆分不同的数据库。每个数据库结构一致，但是数据得以拆分，从而提升性能。又比如根据用户id的值，根据规则分成若干个表。每个表结构一致,（*这点与垂直分库分表相反*）。

水平分库/分表的优缺点

优点：

1. 单库（表）的数据量得以减少，提高性能
2. 提高了系统的稳定性和负载能力
3. 切分出的表结构相同，程序改动较少

缺点：

1. 拆分规则较难抽象
2. 数据分片在扩容时需要迁移
3. 维护量增大
4. 依然存在跨库无法join等问题，同时涉及分布式事务，数据一致性等问题。

使用Sharding-JDBC进行分库分表

*简介*：

Sharding-JDBC是一个开源的分布式数据库中间件，它无需额外部署和依赖，完全兼容JDBC和各种ORM框架。Sharding-JDBC作为面向开发的微服务云原生基础类库，完整的实现了分库分表、读写分离和分布式主键功能，并初步实现了柔性事务。关于sj的详细配置和使用方法请参见官方文档

配置

Sharing-JDBC的springboot starter对springboot 2.0还不支持。我也是配置完项目启动失败才发现这个issue，懒得切换版本就暂且不使用starter pom吧，直接使用编程式配置。

准备

本Demo中使用的两个数据源是db0和db1，每个数据源之中包含了两组表t_order_0和t_order_1，t_order_item_0和t_order_item_1 。和官方文档的demo一致，这两组表的建表语句为：

CREATE TABLE IF NOT EXISTS t_order_x (
  order_id INT NOT NULL,
  user_id  INT NOT NULL,
  PRIMARY KEY (order_id)
);
CREATE TABLE IF NOT EXISTS t_order_item_x (
  item_id  INT NOT NULL,
  order_id INT NOT NULL,
  user_id  INT NOT NULL,
  PRIMARY KEY (item_id)
);

逻辑结构如下：

db0
  ├── t_order_0 
  └── t_order_1 
db1
  ├── t_order_0 
  └── t_order_1

首先引入依赖

 <dependency>
        <groupId>io.shardingjdbc</groupId>
        <artifactId>sharding-jdbc-core</artifactId>
        <version>2.0.3</version>
 </dependency>

配置表分片策略

     @Bean
    TableRuleConfiguration getOrderTableRuleConfiguration() {
        TableRuleConfiguration orderTableRuleConfig = new TableRuleConfiguration();
        //配置逻辑表名，并非数据库中真实存在的表名，而是sql中使用的那个，不受分片策略而改变.  
        //例如：select * frpm t_order where user_id = xxx
        orderTableRuleConfig.setLogicTable("t_order");
        //配置真实的数据节点，即数据库中真实存在的节点，由数据源名 + 表名组成
        //${} 是一个groovy表达式，[]表示枚举，{...}表示一个范围。  
        //整个inline表达式最终会是一个笛卡尔积，表示ds_0.t_order_0. ds_0.t_order_1
        // ds_1.t_order_0. ds_1.t_order_0
        orderTableRuleConfig.setActualDataNodes("ds_${0..1}.t_order_${0..1}");
        //主键生成列，默认的主键生成算法是snowflake
        orderTableRuleConfig.setKeyGeneratorColumnName("order_id");
       //设置分片策略，这里简单起见直接取模，也可以使用自定义算法来实现分片规则
        orderTableRuleConfig.setTableShardingStrategyConfig(new InlineShardingStrategyConfiguration("order_id","t_order_${order_id % 2}"));
        return orderTableRuleConfig;
    }

    @Bean
    TableRuleConfiguration getOrderItemTableRuleConfiguration() {
        TableRuleConfiguration orderItemTableRuleConfig = new TableRuleConfiguration();
        orderItemTableRuleConfig.setLogicTable("t_order_item");
        orderItemTableRuleConfig.setActualDataNodes("ds_${0..1}.t_order_item_${0..1}");
        orderItemTableRuleConfig.setTableShardingStrategyConfig(new InlineShardingStrategyConfiguration("order_item_id","t_order_item_${order_id % 2}"));

        return orderItemTableRuleConfig;
    }

配置数据源

   private Map<String, DataSource> createDataSourceMap() {
        Map<String, DataSource> result = new HashMap<>(2, 1);
        result.put("ds_0", createDataSource("ds_0"));
        result.put("ds_1", createDataSource("ds_1"));
        return result;
    }

    private DataSource createDataSource(final String dataSourceName) {
        DruidDataSource result = new DruidDataSource();
        result.setInitialSize(10);
        result.setMinIdle(10);
        result.setMaxActive(50);
        result.setDriverClassName(com.mysql.jdbc.Driver.class.getName());
        result.setUrl(String.format("jdbc:mysql://localhost:3306/%s?useSSL=false", dataSourceName));
        result.setUsername("root");
        result.setPassword("");
        return result;
    }

   @Bean
    DataSource getShardingDataSource() throws SQLException {
        ShardingRuleConfiguration shardingRuleConfig = new ShardingRuleConfiguration();
        shardingRuleConfig.getTableRuleConfigs().add(getOrderTableRuleConfiguration());
        shardingRuleConfig.getTableRuleConfigs().add(getOrderItemTableRuleConfiguration());
        shardingRuleConfig.getBindingTableGroups().add("t_order, t_order_item");
        shardingRuleConfig.setDefaultDatabaseShardingStrategyConfig(  
        new InlineShardingStrategyConfiguration("user_id", "ds_${user_id % 2}"));
        shardingRuleConfig.setDefaultTableShardingStrategyConfig(  
        new InlineShardingStrategyConfiguration("order_id", "t_order_${order_id % 2}"));
        return ShardingDataSourceFactory.createDataSource(createDataSourceMap(),  
        shardingRuleConfig, new HashMap<>(), null);
    }

结果

@SpringBootTest
@RunWith(SpringRunner.class)
public class OrderDaoTest {


    @Autowired private OrderDao orderDao;

    @Test
    public void addOrder() {
        Order order = new Order();
        order.setUserId(1);
        order.setOrderId(1);
        //insert into t_order (order_id, user_id) values(#{orderId}, #{userId})
        orderDao.addOrder(order);
    }
}

t_order这张表配置的分片策略是按照order_id与2取模，分库策略则是按照user_id与2取模，
所以最终的结果应该是插入在ds_1中的t_order_1中。