1. 介绍

问题分析:

随着互联网以及移动互联网的发展，应用系统的数据量也是成指数式增长，若采用单数据库进行数据存储，存在以下性能瓶颈：

IO瓶颈：热点数据太多，数据库缓存不足，产生大量磁盘IO，效率较低。请求数据太多，带宽不够，网络IO瓶颈。
CPU瓶颈：排序、分组、连接查询、聚合统计等SQL会耗费大量的CPU资源，请求数太多，CPU出现瓶颈。
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分库分表的中心思想就是将数据分散存储，使得单一数据库/表的数据量变小来缓解的单一数据库的性能问题，从而达到提升数据库性能的目的。

拆分策略

  1. 垂直拆分
    a. 垂直分库
    将业务拆分成几个独立的单元, 根据业务单元将原来的单库分成多个结构不同的库, 用外键相连,数据的并集是原来的单库
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    b. 垂直分表
    把原来支持多个业务的宽表拆分成多个窄表,每个窄表之间通过外键相连, 他们的并集是原来的那个宽表
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  2. 水平拆分
    a. 水平分库
    根据某个字段(比如自增id,时间戳)按照一定的策略(取模,范围,hash,枚举,应用指定,日期等)讲原来的单库拆分成多个结构相同的库
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    b. 水平分表
    根据某个字段(比如自增id,时间戳)按照一定的策略(取模,范围,hash,枚举,应用指定,日期等)讲原来的单库拆分成多个结构相同的库
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2. 实现技术

Mycat

Mycat是开源的、活跃的、基于Java语言编写的MySQL数据库中间件。它位于mysql与应用程序之间,经过相应的配置后,应用程序通过mycat来访问mysql,mycat通过分片规则来决定应用程序应该访问哪个分库, 而应用程序感觉不到.
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a. 下载

下载地址：http://dl.mycat.org.cn/

b. 安装

Mycat是采用Java语言开发的开源的数据库中间件，支持Windows和Linux运行环境，需要提前在准备好的服务器中安装如下软件：
⚪ MySQL
⚪ JDK
⚪ Mycat

  1. 利用工具上传Mycat压缩包到服务器
    Mycat-server-1.6.7.3-release-20210913163959-linux.tar.gz
  2. 解压Mycat的压缩包
    tar -zxvf Mycat-server-1.6.7.3-release-20210913163959-linux.tar.gz -C /usr/local/

mycat目录结构

[pmish@localhost mycat]$ ll /usr/local/mycat/
总用量 12
drwxr-xr-x. 2 root root  190 4月  11 09:53 bin
drwxrwxrwx. 2 root root    6 4月  15 2020 catlet
drwxrwxrwx. 4 root root 4096 4月  11 09:53 conf
drwxr-xr-x. 2 root root 4096 4月  11 09:53 lib
drwxrwxrwx. 2 root root    6 8月  31 2021 logs
-rwxrwxrwx. 1 root root  227 9月  13 2021 version.txt
目录 作用
bin 存放可执行文件，用于启动停止mycat
conf 存放mycat的配置文件
lib 存放mycat的项目依赖包（jar）
logs 存放mycat的日志文件

c. mycat架构图

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d.以三台服务器分片为例

  1. 环境准备:
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  2. 分片配置（/usr/local/mycat/conf/schema.xml）
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    2-1. 权限配置
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  3. 启动服务
cd /usr/local/mycat

bin/mycat start #启动

bin/mycat stop #停止

mycat启动之后占用端口8066
启动完毕之后，可以查看logs目录下的启动日志，查看Mycat是否启动完成。
tail -f logs/wrapper.log
通过如下指令，连接并登录Mycat
mysql -h -P 8066 -uroot -p

  1. 配置文件介绍

  • schema.xml: 定义逻辑表和逻辑数据库
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    schema.xml作为Mycat中最重要的配置文件之一，涵盖了MyCat的逻辑库、逻辑表、分片规则、分片节点及数据源的配置。
    ⚪ schema标签
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    <schema>标签用于定义MyCat实例中的逻辑库，一个MyCat实例中，可以有多个逻辑库，可以通过schema标签来划分不同的逻辑库。MyCat中的逻辑库的概念，等同于MySQL中的database概念，需要操作某个逻辑库下的表时，也需要切换逻辑库（use xxx）。
    核心属性：
    ● name：指定自定义的逻辑库库名
    ● checkSQLschema：在SQL语句操作时指定了数据库名称，执行时是否自动去除；true：自动去除，false：不自动去除
    ● sqlMaxLimit：如果未指定limit进行查询，列表查询模式查询多少条记录
    <table>标签定义了MyCat中逻辑库schema下的逻辑表，所有需要拆分的表都需要在table标签中定义。
    核心属性：
    ● name：定义逻辑表名，在该逻辑库下唯一
    ● dataNode：定义逻辑表所属的dataNode，该属性需要与dataNode标签中name对应；多个dataNode逗号分割
    ● rule：分片规则的名字，分片规则名字是在rule.xml中定义的
    ● primaryKey：逻辑表对应真实表的主键
    ● type：逻辑表的类型，目前逻辑表只有全局表和普通表，如果未配置，就是普通表；全局表，配置为global
    ⚪ datanode标签
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    <dataNode>标签中定义了MyCat中的数据节点，也就是数据分片。一个dataNode标签就是一个独立的数据分片。
    核心属性：
    ● name：定义数据节点名称
    ● dataHost：数据库实例主机名称，引用自dataHost标签中name属性
    ● database：定义分片所属数据库
    ⚪ datahost标签
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    该标签在MyCat逻辑库中作为底层标签存在，直接定义了具体的数据库实例、读写分离、心跳语句。
    核心属性：
    ● name：唯一标识，供上层标签使用
    ● maxCon/minCon：最大连接数/最小连接数
    ● balance：负载均衡策略，取值0，1，2，3
    ● writeType：写操作分发方式（0：写操作转发到第一个writeHost，第一个挂了，切换到第二个；1：写操作随机分发到配置的writeHost）
    ● dbDriver：数据库驱动，支持native、jdbc
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  • rule.xml: 用来定义分片规则
    rule.xml中定义所有拆分表的规则，在使用过程中可以灵活的使用分片算法，或者对同一个分片算法使用不同的参数，它让分片过程可配置化。主要包含两类标签：tableRule、Function。,
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  • server.xml: 用来配置mycat系统配置和用户配置
    server.xml配置文件包含了MyCat的系统配置信息，主要有两个标签：system、user。
    ⚪ system标签
    ⚪ user标签
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修改配置文件进行分片

1. 垂直拆分

⚪ 场景
在业务系统中，涉及以下表结构，但是由于用户与订单每天都会产生大量的数据，单台服务器的数据存储及处理能力是有限的，可以对数据库进行拆分，原有的数据库表如下。
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分别在三台MySQL中创建数据库shopping。
⚪ 配置
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⚪ 全局表配置
对于省、市、区/县表，是属于数据字典表，在多个业务模块中都可能会遇到，可以将其设为全局表，利于业务操作。
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2. 水平拆分

⚪ 场景
单表太大: 在业务系统中，有一张表（日志表），业务系统每天都会产生大量的日志数据，单台服务器的数据存储及处理能力是有限的，可以对数据库表进行拆分。
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⚪ 配置
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⚪ 分片规则
1. 按指定指端值的范围
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2. 对指定字段的值取模
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3. 枚举
通过在配置文件中配置可能的枚举值，指定数据分布到不同数据节点上，本规则适用于按照省份、性别、状态拆分数据等业务。
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4. 应用指定
运行阶段由应用自主决定路由到哪个分片，直接根据字符子串（必须是数字）计算分片号。
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5. 一致性hash
一致性hash，相同的哈希因子计算值总是被划分到相同的分区表中，不会因为分区节点的增加改变原来数据的分区位置。
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6. 固定分片hash算法
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7. 字符串hash解析
截取字符串中的指定位置的子字符串，进行hash算法，算出分片
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8. 按（天）日期分片
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9. 按(自然月)日期分片
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Mycat管理及监控

1. Mycat原理

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2. Mycat管理

Mycat默认开通2个端口，可以在server.xml中进行修改。
⚪ 8066数据访问端口，进行DML和DDL操作。
⚪ 9066数据库管理端口，mycat服务管理控制功能，用于管理mycat的整个集群状态
mysql -h 192.168.200.210 -p 9066 -uroot -proot
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3. Mycat-eye

⚪ 介绍
Mycat-web（Mycat-eye）是对mycat-server提供监控服务，功能不局限于对mycat-server使用。他通过JDBC连接对Mycat、Mysql监控，监控远程服务器（仅限于Linux系统）的cpu、内存、网络、磁盘。
Mycat-eye运行过程中需要依赖zookeeper，因此需要先安装zookeeper。
⚪ 安装

Zookeeper安装

1.上传安装包
zookeeper-3.4.6.tar.gz
2.解压
tar -zxcf zookeeper-3.4.6.tar.gz -C /usr/local/
3.创建数据存放目录

cd /usr/local/zookeeper-3.4.6/
mkdir data

4.修改配置文件名称并配置

cd config
mv zoo_sample.cfg zoo.cfg

5.配置数据存放目录
dataDir=/usr/local/zookeeper-3.4.6/data

6.启动zookeeper
bin/zkServer.sh start#启动
bin/zkServer.sh status#查看状态

Mycat-web安装

1.上传安装包
Mycat-web.tar.gz
2.解压
tar -zxvf Mycat-web.tar.gz -C /usr/local/
3.目录介绍

lib —> 依赖jar包
mycat-web —>mycat-web项目
readme.txt
start.jar —>启动jar
start.sh —>linux启动脚本

4.启动
sh start.sh

5.访问
http://192.168.200.210:8082/mycat