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ShardingSphere中配置體系是如何設計的

發布時間:2021-12-20 11:14:35 來源:億速云 閱讀:186 作者:小新 欄目:大數據

ShardingSphere中配置體系是如何設計的

引言

Apache ShardingSphere 是一款開源的分布式數據庫中間件,旨在為數據庫提供分片、讀寫分離、數據加密、影子庫壓測等功能。其核心設計理念是通過插件化的方式,提供靈活的配置體系,以滿足不同場景下的需求。本文將深入探討 ShardingSphere 的配置體系設計,包括其核心組件、配置方式、以及如何通過配置實現各種功能。

1. ShardingSphere 配置體系概述

ShardingSphere 的配置體系是其核心功能的基礎,它通過配置文件或代碼的方式,定義了數據源、分片規則、讀寫分離策略、數據加密規則等。配置體系的設計目標是靈活、易用、可擴展,能夠支持多種數據庫類型和復雜的業務場景。

1.1 配置體系的核心組件

ShardingSphere 的配置體系主要由以下幾個核心組件構成:

  • 數據源配置(DataSource Configuration):定義了數據庫連接的基本信息,如數據庫類型、連接地址、用戶名、密碼等。
  • 分片規則配置(Sharding Rule Configuration):定義了數據分片的規則,包括分片鍵、分片算法、分片表等。
  • 讀寫分離配置(Read/Write Splitting Configuration):定義了讀寫分離的策略,如主從數據庫的配置、負載均衡策略等。
  • 數據加密配置(Encrypt Rule Configuration):定義了數據加密的規則,包括加密算法、加密字段等。
  • 影子庫配置(Shadow Database Configuration):定義了影子庫的配置,用于壓測等場景。

1.2 配置方式

ShardingSphere 支持多種配置方式,包括:

  • YAML 配置文件:通過 YAML 文件定義配置,適用于大多數場景。
  • Java 代碼配置:通過 Java 代碼動態生成配置,適用于需要動態調整配置的場景。
  • Spring Boot 配置:通過 Spring Boot 的配置文件或注解進行配置,適用于 Spring Boot 項目。

2. 數據源配置

數據源配置是 ShardingSphere 配置體系的基礎,它定義了數據庫連接的基本信息。ShardingSphere 支持多種數據庫類型,如 MySQL、PostgreSQL、Oracle 等。

2.1 YAML 配置文件示例

dataSources:
  ds_0:
    url: jdbc:mysql://localhost:3306/db0
    username: root
    password: root
  ds_1:
    url: jdbc:mysql://localhost:3306/db1
    username: root
    password: root

2.2 Java 代碼配置示例

Map<String, DataSource> dataSourceMap = new HashMap<>();
dataSourceMap.put("ds_0", createDataSource("jdbc:mysql://localhost:3306/db0", "root", "root"));
dataSourceMap.put("ds_1", createDataSource("jdbc:mysql://localhost:3306/db1", "root", "root"));

private DataSource createDataSource(String url, String username, String password) {
    HikariDataSource dataSource = new HikariDataSource();
    dataSource.setJdbcUrl(url);
    dataSource.setUsername(username);
    dataSource.setPassword(password);
    return dataSource;
}

2.3 Spring Boot 配置示例

spring.shardingsphere.datasource.names=ds_0,ds_1

spring.shardingsphere.datasource.ds_0.type=com.zaxxer.hikari.HikariDataSource
spring.shardingsphere.datasource.ds_0.jdbc-url=jdbc:mysql://localhost:3306/db0
spring.shardingsphere.datasource.ds_0.username=root
spring.shardingsphere.datasource.ds_0.password=root

spring.shardingsphere.datasource.ds_1.type=com.zaxxer.hikari.HikariDataSource
spring.shardingsphere.datasource.ds_1.jdbc-url=jdbc:mysql://localhost:3306/db1
spring.shardingsphere.datasource.ds_1.username=root
spring.shardingsphere.datasource.ds_1.password=root

3. 分片規則配置

分片規則配置是 ShardingSphere 的核心功能之一,它定義了數據分片的規則。分片規則配置包括分片鍵、分片算法、分片表等。

3.1 YAML 配置文件示例

shardingRule:
  tables:
    t_order:
      actualDataNodes: ds_${0..1}.t_order_${0..1}
      tableStrategy:
        standard:
          shardingColumn: order_id
          preciseAlgorithmClassName: com.example.PreciseShardingAlgorithm
          rangeAlgorithmClassName: com.example.RangeShardingAlgorithm
      keyGenerateStrategy:
        column: order_id
        keyGenerator:
          type: SNOWFLAKE
          props:
            worker.id: 123

3.2 Java 代碼配置示例

ShardingRuleConfiguration shardingRuleConfig = new ShardingRuleConfiguration();
TableRuleConfiguration tableRuleConfig = new TableRuleConfiguration("t_order", "ds_${0..1}.t_order_${0..1}");
tableRuleConfig.setTableShardingStrategyConfig(new StandardShardingStrategyConfiguration("order_id", "com.example.PreciseShardingAlgorithm", "com.example.RangeShardingAlgorithm"));
tableRuleConfig.setKeyGenerateStrategyConfig(new KeyGenerateStrategyConfiguration("order_id", "SNOWFLAKE"));
shardingRuleConfig.getTableRuleConfigs().add(tableRuleConfig);

3.3 Spring Boot 配置示例

spring.shardingsphere.sharding.tables.t_order.actual-data-nodes=ds_${0..1}.t_order_${0..1}
spring.shardingsphere.sharding.tables.t_order.table-strategy.standard.sharding-column=order_id
spring.shardingsphere.sharding.tables.t_order.table-strategy.standard.precise-algorithm-class-name=com.example.PreciseShardingAlgorithm
spring.shardingsphere.sharding.tables.t_order.table-strategy.standard.range-algorithm-class-name=com.example.RangeShardingAlgorithm
spring.shardingsphere.sharding.tables.t_order.key-generate-strategy.column=order_id
spring.shardingsphere.sharding.tables.t_order.key-generate-strategy.key-generator.type=SNOWFLAKE
spring.shardingsphere.sharding.tables.t_order.key-generate-strategy.key-generator.props.worker.id=123

4. 讀寫分離配置

讀寫分離配置是 ShardingSphere 的另一個核心功能,它定義了讀寫分離的策略。讀寫分離配置包括主從數據庫的配置、負載均衡策略等。

4.1 YAML 配置文件示例

readWriteSplittingRule:
  dataSources:
    ds_0:
      writeDataSourceName: ds_0_master
      readDataSourceNames:
        - ds_0_slave_0
        - ds_0_slave_1
      loadBalancerName: roundRobin
    ds_1:
      writeDataSourceName: ds_1_master
      readDataSourceNames:
        - ds_1_slave_0
        - ds_1_slave_1
      loadBalancerName: random
  loadBalancers:
    roundRobin:
      type: ROUND_ROBIN
    random:
      type: RANDOM

4.2 Java 代碼配置示例

ReadWriteSplittingRuleConfiguration readWriteSplittingRuleConfig = new ReadWriteSplittingRuleConfiguration();
readWriteSplittingRuleConfig.getDataSources().add(new ReadWriteSplittingDataSourceRuleConfiguration("ds_0", "ds_0_master", Arrays.asList("ds_0_slave_0", "ds_0_slave_1"), "roundRobin"));
readWriteSplittingRuleConfig.getDataSources().add(new ReadWriteSplittingDataSourceRuleConfiguration("ds_1", "ds_1_master", Arrays.asList("ds_1_slave_0", "ds_1_slave_1"), "random"));
readWriteSplittingRuleConfig.getLoadBalancers().put("roundRobin", new LoadBalanceConfiguration("ROUND_ROBIN"));
readWriteSplittingRuleConfig.getLoadBalancers().put("random", new LoadBalanceConfiguration("RANDOM"));

4.3 Spring Boot 配置示例

spring.shardingsphere.readwrite-splitting.data-sources.ds_0.write-data-source-name=ds_0_master
spring.shardingsphere.readwrite-splitting.data-sources.ds_0.read-data-source-names=ds_0_slave_0,ds_0_slave_1
spring.shardingsphere.readwrite-splitting.data-sources.ds_0.load-balancer-name=roundRobin
spring.shardingsphere.readwrite-splitting.data-sources.ds_1.write-data-source-name=ds_1_master
spring.shardingsphere.readwrite-splitting.data-sources.ds_1.read-data-source-names=ds_1_slave_0,ds_1_slave_1
spring.shardingsphere.readwrite-splitting.data-sources.ds_1.load-balancer-name=random
spring.shardingsphere.readwrite-splitting.load-balancers.roundRobin.type=ROUND_ROBIN
spring.shardingsphere.readwrite-splitting.load-balancers.random.type=RANDOM

5. 數據加密配置

數據加密配置是 ShardingSphere 提供的一項安全功能,它定義了數據加密的規則。數據加密配置包括加密算法、加密字段等。

5.1 YAML 配置文件示例

encryptRule:
  encryptors:
    aes_encryptor:
      type: AES
      props:
        aes.key.value: 123456
  tables:
    t_user:
      columns:
        user_name:
          cipherColumn: user_name_cipher
          encryptorName: aes_encryptor

5.2 Java 代碼配置示例

EncryptRuleConfiguration encryptRuleConfig = new EncryptRuleConfiguration();
encryptRuleConfig.getEncryptors().put("aes_encryptor", new EncryptorConfiguration("AES", "aes.key.value=123456"));
encryptRuleConfig.getTables().put("t_user", new EncryptTableRuleConfiguration(Collections.singletonMap("user_name", new EncryptColumnRuleConfiguration("user_name_cipher", "aes_encryptor"))));

5.3 Spring Boot 配置示例

spring.shardingsphere.encrypt.encryptors.aes_encryptor.type=AES
spring.shardingsphere.encrypt.encryptors.aes_encryptor.props.aes.key.value=123456
spring.shardingsphere.encrypt.tables.t_user.columns.user_name.cipher-column=user_name_cipher
spring.shardingsphere.encrypt.tables.t_user.columns.user_name.encryptor-name=aes_encryptor

6. 影子庫配置

影子庫配置是 ShardingSphere 提供的一項壓測功能,它定義了影子庫的配置。影子庫配置包括影子庫的數據源、影子表等。

6.1 YAML 配置文件示例

shadowRule:
  dataSources:
    shadow_ds_0:
      sourceDataSourceName: ds_0
      shadowDataSourceName: ds_0_shadow
    shadow_ds_1:
      sourceDataSourceName: ds_1
      shadowDataSourceName: ds_1_shadow
  tables:
    t_order:
      shadowAlgorithmNames:
        - simple_hint
  shadowAlgorithms:
    simple_hint:
      type: SIMPLE_HINT
      props:
        foo: bar

6.2 Java 代碼配置示例

ShadowRuleConfiguration shadowRuleConfig = new ShadowRuleConfiguration();
shadowRuleConfig.getDataSources().add(new ShadowDataSourceConfiguration("shadow_ds_0", "ds_0", "ds_0_shadow"));
shadowRuleConfig.getDataSources().add(new ShadowDataSourceConfiguration("shadow_ds_1", "ds_1", "ds_1_shadow"));
shadowRuleConfig.getTables().put("t_order", new ShadowTableConfiguration(Collections.singletonList("simple_hint")));
shadowRuleConfig.getShadowAlgorithms().put("simple_hint", new ShadowAlgorithmConfiguration("SIMPLE_HINT", "foo=bar"));

6.3 Spring Boot 配置示例

spring.shardingsphere.shadow.data-sources.shadow_ds_0.source-data-source-name=ds_0
spring.shardingsphere.shadow.data-sources.shadow_ds_0.shadow-data-source-name=ds_0_shadow
spring.shardingsphere.shadow.data-sources.shadow_ds_1.source-data-source-name=ds_1
spring.shardingsphere.shadow.data-sources.shadow_ds_1.shadow-data-source-name=ds_1_shadow
spring.shardingsphere.shadow.tables.t_order.shadow-algorithm-names=simple_hint
spring.shardingsphere.shadow.shadow-algorithms.simple_hint.type=SIMPLE_HINT
spring.shardingsphere.shadow.shadow-algorithms.simple_hint.props.foo=bar

7. 配置體系的擴展性

ShardingSphere 的配置體系設計得非常靈活,支持通過插件化的方式擴展功能。用戶可以根據自己的需求,自定義分片算法、加密算法、負載均衡策略等。

7.1 自定義分片算法

用戶可以通過實現 PreciseShardingAlgorithmRangeShardingAlgorithm 接口,自定義分片算法。

public class CustomPreciseShardingAlgorithm implements PreciseShardingAlgorithm<Integer> {
    @Override
    public String doSharding(Collection<String> availableTargetNames, PreciseShardingValue<Integer> shardingValue) {
        // 自定義分片邏輯
        return availableTargetNames.iterator().next();
    }
}

7.2 自定義加密算法

用戶可以通過實現 EncryptAlgorithm 接口,自定義加密算法。

public class CustomEncryptAlgorithm implements EncryptAlgorithm {
    @Override
    public void init() {
        // 初始化邏輯
    }

    @Override
    public String encrypt(Object plaintext) {
        // 加密邏輯
        return null;
    }

    @Override
    public Object decrypt(String ciphertext) {
        // 解密邏輯
        return null;
    }

    @Override
    public String getType() {
        return "CUSTOM";
    }
}

7.3 自定義負載均衡策略

用戶可以通過實現 LoadBalanceAlgorithm 接口,自定義負載均衡策略。

public class CustomLoadBalanceAlgorithm implements LoadBalanceAlgorithm {
    @Override
    public String getType() {
        return "CUSTOM";
    }

    @Override
    public DataSource getDataSource(String name, Map<String, DataSource> dataSourceMap) {
        // 自定義負載均衡邏輯
        return dataSourceMap.values().iterator().next();
    }
}

8. 配置體系的最佳實踐

在實際使用中,配置體系的設計和使用需要遵循一些最佳實踐,以確保系統的穩定性和可維護性。

8.1 配置文件的版本控制

配置文件應該納入版本控制系統,以便于追蹤配置的變化和歷史記錄。

8.2 配置的模塊化

將配置按照功能模塊進行劃分,如數據源配置、分片規則配置、讀寫分離配置等,便于管理和維護。

8.3 配置的驗證

在應用啟動時,應該對配置進行驗證,確保配置的正確性和完整性。

8.4 配置的動態更新

在需要動態調整配置的場景下,可以通過代碼動態更新配置,而不需要重啟應用。

9. 總結

ShardingSphere 的配置體系設計得非常靈活和強大,能夠滿足各種復雜的業務場景需求。通過配置文件或代碼的方式,用戶可以輕松定義數據源、分片規則、讀寫分離策略、數據加密規則等。同時,ShardingSphere 還支持通過插件化的方式擴展功能,用戶可以根據自己的需求自定義分片算法、加密算法、負載均衡策略等。在實際使用中,遵循配置體系的最佳實踐,可以確保系統的穩定性和可維護性。

通過本文的介紹,相信讀者對 ShardingSphere 的配置體系有了更深入的理解,能夠在實際項目中更好地應用和擴展 ShardingSphere 的功能。

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