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ShardingJdbc基于Zookeeper實作分布式治理

2021-10-26 06:20:21 後端開發

隨著資料規模的不斷膨脹，使用多節點集群的分布式方式逐漸成為趨勢，在這種情況下，如何高效、自動化管理集群節點，實作不同節點的協同作業，配置一致性，狀態一致性，高可用性，可觀測性等，就成為一個重要的挑戰，

集群管理的復雜性體現在，一方面我們需要把所有的節點，不管是底層資料庫節點，還是中間件或者業務系統節點的狀態都統一管理起來，并且能實時探測到最新的配置變動情況，進一步為集群的調控和調度提供依據，

另一方面，不同節點之間的統一協調，分庫分表策略以及規則同步，也需要我們能夠設計一套在分布式情況下，進行全域事件通知機制以及獨占性操作的分布式協調鎖機制，在這方面，ShardingJDBC采用了Zookeeper/Etcd來實作配置的同步，狀態變更通知，以及分布式鎖來控制排他操作，

ShardingJDBC分布式治理

ShardingJDBC集成了Zookeeper/Etcd，用來實作ShardingJDBC的分布式治理，下面我們先通過一個應用程式來演示一下實作原理，

安裝Zookeeper

  • 通過這個地址下載Zookeeper

    https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/apache/zookeeper/zookeeper-3.6.3/apache-zookeeper-3.6.3-bin.tar.gz

  • 常用操作命令

    #啟動ZK服務:      
bin/zkServer.sh start
#查看ZK服務狀態: 
bin/zkServer.sh status
#停止ZK服務:    
bin/zkServer.sh stop
#重啟ZK服務:    
bin/zkServer.sh restart
#連接服務器
zkCli.sh -timeout 0 -r -server ip:port

  • 單機安裝

    初次使用zookeeper，需要將conf目錄下的zoo_sample.cfg檔案copy一份重命名為zoo.cfg

    修改dataDir目錄，dataDir表示日志檔案存放的路徑（關于zoo.cfg的其他配置資訊后面會講）

Sharding-JDBC集成Zookeeper

本階段演示的專案代碼：sharding-jdbc-split-zookeeper，專案結構如圖9-1所示，

image-20210729212359651

圖9-1 專案結構

添加jar包依賴

引入jar包依賴(只需要依賴下面兩個包即可)

<dependency>
    <groupId>org.apache.shardingsphere</groupId>
    <artifactId>shardingsphere-governance-repository-zookeeper-curator</artifactId>
    <version>5.0.0-alpha</version>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>org.apache.shardingsphere</groupId>
    <artifactId>shardingsphere-jdbc-governance-spring-boot-starter</artifactId>
    <version>5.0.0-alpha</version>
    <exclusions>
        <exclusion>
            <groupId>org.apache.shardingsphere</groupId>
            <artifactId>shardingsphere-test</artifactId>
        </exclusion>
    </exclusions>
</dependency>

其他基礎jar包（所有專案都是基于spring boot集成mybatis拷貝的）

<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>mysql</groupId>
    <artifactId>mysql-connector-java</artifactId>
    <scope>runtime</scope>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>com.baomidou</groupId>
    <artifactId>mybatis-plus-boot-starter</artifactId>
    <version>3.4.3</version>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>com.baomidou</groupId>
    <artifactId>mybatis-plus-generator</artifactId>
    <version>3.4.1</version>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>com.alibaba</groupId>
    <artifactId>fastjson</artifactId>
    <version>1.2.72</version>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>org.apache.commons</groupId>
    <artifactId>commons-lang3</artifactId>
    <version>3.9</version>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>org.projectlombok</groupId>
    <artifactId>lombok</artifactId>
    <version>1.18.12</version>
</dependency>

添加組態檔

增加基礎的分庫分表配置-application.properties

spring.shardingsphere.datasource.names=ds-0,ds-1
spring.shardingsphere.datasource.common.type=com.zaxxer.hikari.HikariDataSource
spring.shardingsphere.datasource.common.driver-class-name=com.mysql.jdbc.Driver

spring.shardingsphere.datasource.ds-0.username=root
spring.shardingsphere.datasource.ds-0.password=123456
spring.shardingsphere.datasource.ds-0.jdbc-url=jdbc:mysql://192.168.221.128:3306/shard01?serverTimezone=UTC&useSSL=false&useUnicode=true&characterEncoding=UTF-8

spring.shardingsphere.datasource.ds-1.username=root
spring.shardingsphere.datasource.ds-1.password=123456
spring.shardingsphere.datasource.ds-1.jdbc-url=jdbc:mysql://192.168.221.128:3306/shard02?serverTimezone=UTC&useSSL=false&useUnicode=true&characterEncoding=UTF-8

spring.shardingsphere.rules.sharding.default-database-strategy.standard.sharding-column=user_id
spring.shardingsphere.rules.sharding.default-database-strategy.standard.sharding-algorithm-name=database-inline

spring.shardingsphere.rules.sharding.tables.t_order.actual-data-nodes=ds-$->{0..1}.t_order_$->{0..1}
spring.shardingsphere.rules.sharding.tables.t_order.table-strategy.standard.sharding-column=order_id
spring.shardingsphere.rules.sharding.tables.t_order.table-strategy.standard.sharding-algorithm-name=t-order-inline

spring.shardingsphere.rules.sharding.tables.t_order.key-generate-strategy.column=order_id
spring.shardingsphere.rules.sharding.tables.t_order.key-generate-strategy.key-generator-name=snowflake

spring.shardingsphere.rules.sharding.sharding-algorithms.database-inline.type=INLINE
spring.shardingsphere.rules.sharding.sharding-algorithms.database-inline.props.algorithm-expression=ds-$->{user_id % 2}
spring.shardingsphere.rules.sharding.sharding-algorithms.t-order-inline.type=INLINE
spring.shardingsphere.rules.sharding.sharding-algorithms.t-order-inline.props.algorithm-expression=t_order_$->{order_id % 2}
spring.shardingsphere.rules.sharding.sharding-algorithms.t-order-item-inline.type=INLINE
spring.shardingsphere.rules.sharding.sharding-algorithms.t-order-item-inline.props.algorithm-expression=t_order_item_$->{order_id % 2}

spring.shardingsphere.rules.sharding.key-generators.snowflake.type=SNOWFLAKE
spring.shardingsphere.rules.sharding.key-generators.snowflake.props.worker-id=123

增加Zookeeper配置

# 治理名稱(在zookeeper上的節點名稱)
spring.shardingsphere.governance.name=sharding-jdbc-split-zookeeper
# 本地配置是否覆寫配置中心配置，如果可覆寫，每次啟動都以本地配置為準.
spring.shardingsphere.governance.overwrite=true

# Zookeeper/etcd
spring.shardingsphere.governance.registry-center.type=ZooKeeper
spring.shardingsphere.governance.registry-center.server-lists=192.168.221.131:2181
# 之所以加下面兩個引數，是因為默認的鏈接超時時間是1500毫秒，由于時間較短導致啟動時很容易超時，導致連接失敗
# 重試次數
spring.shardingsphere.governance.registry-center.props.maxRetries=4
# 重試間隔時間
spring.shardingsphere.governance.registry-center.props.retryIntervalMilliseconds=6000

啟動專案進行測驗

啟動程序中看到如下日志，表示配置zookeeper成功，啟動的時候會先把本地配置保存到zookeeper中，后續我們可以在zookeeper中修改相關配置，然后同步通知給到相關的應用節點，

2021-07-29 21:31:25.007  INFO 112916 --- [           main] org.apache.zookeeper.ZooKeeper           : Client environment:java.io.tmpdir=C:\Users\mayn\AppData\Local\Temp\
2021-07-29 21:31:25.007  INFO 112916 --- [           main] org.apache.zookeeper.ZooKeeper           : Client environment:java.compiler=<NA>
2021-07-29 21:31:25.007  INFO 112916 --- [           main] org.apache.zookeeper.ZooKeeper           : Client environment:os.name=Windows 10
2021-07-29 21:31:25.007  INFO 112916 --- [           main] org.apache.zookeeper.ZooKeeper           : Client environment:os.arch=amd64
2021-07-29 21:31:25.007  INFO 112916 --- [           main] org.apache.zookeeper.ZooKeeper           : Client environment:os.version=10.0
2021-07-29 21:31:25.007  INFO 112916 --- [           main] org.apache.zookeeper.ZooKeeper           : Client environment:user.name=mayn
2021-07-29 21:31:25.007  INFO 112916 --- [           main] org.apache.zookeeper.ZooKeeper           : Client environment:user.home=C:\Users\mayn
2021-07-29 21:31:25.007  INFO 112916 --- [           main] org.apache.zookeeper.ZooKeeper           : Client environment:user.dir=E:\教研-課件\vip課程\第五輪\03 高并發組件\09 ShardingSphere基于Zookeeper實作分布式治理\sharding-jdbc-readwrite-zookeeper
2021-07-29 21:31:25.007  INFO 112916 --- [           main] org.apache.zookeeper.ZooKeeper           : Client environment:os.memory.free=482MB
2021-07-29 21:31:25.007  INFO 112916 --- [           main] org.apache.zookeeper.ZooKeeper           : Client environment:os.memory.max=7264MB
2021-07-29 21:31:25.007  INFO 112916 --- [           main] org.apache.zookeeper.ZooKeeper           : Client environment:os.memory.total=501MB
2021-07-29 21:31:25.009  INFO 112916 --- [           main] org.apache.zookeeper.ZooKeeper           : Initiating client connection, connectString=192.168.221.131:2181 sessionTimeout=60000 watcher=org.apache.curator.ConnectionState@68e2d03e
2021-07-29 21:31:25.012  INFO 112916 --- [           main] org.apache.zookeeper.common.X509Util     : Setting -D jdk.tls.rejectClientInitiatedRenegotiation=true to disable client-initiated TLS renegotiation
2021-07-29 21:31:25.020  INFO 112916 --- [           main] org.apache.zookeeper.ClientCnxnSocket    : jute.maxbuffer value is 1048575 Bytes
2021-07-29 21:31:25.023  INFO 112916 --- [           main] org.apache.zookeeper.ClientCnxn          : zookeeper.request.timeout value is 0. feature enabled=false
2021-07-29 21:31:25.030  INFO 112916 --- [           main] o.a.c.f.imps.CuratorFrameworkImpl        : Default schema

接著訪問如下介面進行測驗，

@RestController
@RequestMapping("/t-order")
public class TOrderController {

    @Autowired
    ITOrderService orderService;

    @GetMapping
    public void init() throws SQLException {
        orderService.initEnvironment();
        orderService.processSuccess();
    }
}

配置中心的資料結構說明

注冊中心的資料結構如下

namespace： 就是spring.shardingsphere.governance.name

namespace
├──users                                     # 權限配置
├──props                                     # 屬性配置
├──schemas                                   # Schema 配置
├      ├──${schema_1}                        # Schema 名稱1
├      ├      ├──datasource                  # 資料源配置
├      ├      ├──rule                        # 規則配置
├      ├      ├──table                       # 表結構配置
├      ├──${schema_2}                        # Schema 名稱2
├      ├      ├──datasource                  # 資料源配置
├      ├      ├──rule                        # 規則配置
├      ├      ├──table                       # 表結構配置

rules全域配置規則

可包括訪問 ShardingSphere-Proxy 用戶名和密碼的權限配置

- !AUTHORITYusers:  - root@%:root  - [email protected]:shardingprovider:  type: NATIVE

props屬性配置

ShardingSphere相關屬性配置

executor-size: 20sql-show: true

/schemas/${schemeName}/dataSources

多個資料庫連接池的集合，不同資料庫連接池屬性自適配（例如：DBCP，C3P0，Druid, HikariCP），

ds_0:   dataSourceClassName: com.zaxxer.hikari.HikariDataSource  props:    url: jdbc:mysql://127.0.0.1:3306/demo_ds_0?serverTimezone=UTC&useSSL=false    password: null    maxPoolSize: 50    connectionTimeoutMilliseconds: 30000    idleTimeoutMilliseconds: 60000    minPoolSize: 1    username: root    maxLifetimeMilliseconds: 1800000ds_1:   dataSourceClassName: com.zaxxer.hikari.HikariDataSource  props:    url: jdbc:mysql://127.0.0.1:3306/demo_ds_1?serverTimezone=UTC&useSSL=false    password: null    maxPoolSize: 50    connectionTimeoutMilliseconds: 30000    idleTimeoutMilliseconds: 60000    minPoolSize: 1    username: root    maxLifetimeMilliseconds: 1800000

/schemas/${schemeName}/rule

規則配置，可包括資料分片、讀寫分離等配置規則

rules:- !SHARDING  defaultDatabaseStrategy:    standard:      shardingAlgorithmName: database-inline      shardingColumn: user_id  keyGenerators:    snowflake:      props:        worker-id: '123'      type: SNOWFLAKE  shardingAlgorithms:    t-order-inline:      props:        algorithm-expression: t_order_$->{order_id % 2}      type: INLINE    database-inline:      props:        algorithm-expression: ds-$->{user_id % 2}      type: INLINE    t-order-item-inline:      props:        algorithm-expression: t_order_item_$->{order_id % 2}      type: INLINE  tables:    t_order:      actualDataNodes: ds-$->{0..1}.t_order_$->{0..1}      keyGenerateStrategy:        column: order_id        keyGeneratorName: snowflake      logicTable: t_order      tableStrategy:        standard:          shardingAlgorithmName: t-order-inline          shardingColumn: order_id

/schemas/${schemeName}/table

表結構配置，暫時不支持動態修改

configuredSchemaMetaData:  tables:    t_order:      columns:        order_id:          caseSensitive: false          dataType: 0          generated: true          name: order_id          primaryKey: true        user_id:          caseSensitive: false          dataType: 0          generated: false          name: user_id          primaryKey: false        address_id:          caseSensitive: false          dataType: 0          generated: false          name: address_id          primaryKey: false        status:          caseSensitive: false          dataType: 0          generated: false          name: status          primaryKey: falseunconfiguredSchemaMetaDataMap:  ds-0:  - t_order_complex  - t_order_interval  - t_order_item_complex

動態生效

除了table相關的配置無法動態更改之外，其他配置在zookeeper上修改之后，在不重啟應用節點時，都會同步到相關服務節點，

比如，我們修改圖9-2所示的紅色部分的位置，把t_order_$->{0..1}修改成t_order_$->{0..4}，這樣就會生成4個分片，并且取模規則也做相應更改，

然后點擊保存后，在不重啟應用節點時，重新發起介面測驗請求，就可以看到修改成功后的結果，

http://localhost:8080/swagger-ui.html

image-20210729215100735
圖9-2 zookeeper配置中心

注冊中心節點

在zookeeper服務器上，還存在以下節點資訊，

namespace   ├──states   ├    ├──proxynodes   ├    ├     ├──${your_instance_ip_a}@${your_instance_pid_x}@${UUID}   ├    ├     ├──${your_instance_ip_b}@${your_instance_pid_y}@${UUID}   ├    ├     ├──....   ├    ├──datanodes   ├    ├     ├──${schema_1}   ├    ├     ├      ├──${ds_0}   ├    ├     ├      ├──${ds_1}   ├    ├     ├──${schema_2}   ├    ├     ├      ├──${ds_0}   ├    ├     ├      ├──${ds_1}   ├    ├     ├──....

這個是注冊中心節點，用來保存shardingsphere-proxy中間件的服務器實體資訊、以及實體運行情況，

運行實體標識由運行服務器的 IP 地址和 PID 構成，

運行實體標識均為臨時節點，當實體上線時注冊，下線時自動清理， 注冊中心監控這些節點的變化來治理運行中實體對資料庫的訪問等，

由于注冊中心會在后續的內容中講，所以這里暫時不展開，

分布式治理總結

引入zookeeper這樣一個角色，可以協助ShardingJDBC完成以下功能

  • 配置集中化：越來越多的運行時實體，使得散落的配置難于管理，配置不同步導致的問題十分嚴重，將配置集中于配置中心，可以更加有效進行管理，
  • 配置動態化：配置修改后的分發，是配置中心可以提供的另一個重要能力，它可支持資料源和規則的動態切換，
  • 存放運行時的動態/臨時狀態資料，比如可用的 ShardingSphere 的實體，需要禁用或熔斷的資料源等，
  • 提供熔斷資料庫訪問程式對資料庫的訪問和禁用從庫的訪問的編排治理能力，治理模塊仍然有大量未完成的功能（比如流控等），

到目前為止，ShardingSphere中Sharding-JDBC部分的內容就到這里結束了，另外一個組件Sharding-Proxy就沒有展開了，因為它相當于實作了資料庫層面的代理，也就是說，不需要開發者在應用程式中配置資料庫分庫分表的規則，而是直接把Sharding-Proxy當作資料庫源連接，Sharding-Proxy相當于Mysql資料庫的代理，當請求發送到Sharding-Proxy之后，在Sharding-Proxy上會配置相關的分片規則，然后根據分片規則進行相關處理，

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    uj5u.com 2020-09-10 01:00:19 more
  • C/C++編程筆記：關于C++的參考型別，專供新手入門使用

    今天要講的是C++中我最喜歡的一個用法——參考，也叫別名。 參考就是給一個變數名取一個變數名，方便我們間接地使用這個變數。我們可以給一個變數創建N個參考，這N + 1個變數共享了同一塊記憶體區域。(參考型別的變數會占用記憶體空間，占用的記憶體空間的大小和指標型別的大小是相同的。雖然參考是一個物件的別名，但 ......

    uj5u.com 2020-09-10 01:00:22 more
  • 【C/C++編程筆記】從頭開始學習C ++：初學者完整指南

    眾所周知，C ++的學習曲線陡峭，但是花時間學習這種語言將為您的職業帶來奇跡，并使您與其他開發人員區分開。您會更輕松地學習新語言，形成真正的解決問題的技能，并在編程的基礎上打下堅實的基礎。 C ++將幫助您養成良好的編程習慣（即清晰一致的編碼風格，在撰寫代碼時注釋代碼，并限制類內部的可見性），并且由 ......

    uj5u.com 2020-09-10 01:00:41 more
最新发布
  • Rust中的智能指標:Box<T> Rc<T> Arc<T> Cell<T> RefCell<T> Weak

    Rust中的智能指標是什么 智能指標（smart pointers）是一類資料結構，是擁有資料所有權和額外功能的指標。是指標的進一步發展 指標（pointer）是一個包含記憶體地址的變數的通用概念。這個地址參考，或 ” 指向”（points at）一些其 他資料 。參考以 & 符號為標志并借用了他們所 ......

    uj5u.com 2023-04-20 07:24:10 more
  • Java的值傳遞和參考傳遞

    值傳遞不會改變本身，參考傳遞（如果傳遞的值需要實體化到堆里）如果發生修改了會改變本身。 1.基本資料型別都是值傳遞 package com.example.basic; public class Test { public static void main(String[] args) { int ......

    uj5u.com 2023-04-20 07:24:04 more
  • [2]SpinalHDL教程——Scala簡單入門

    第一個 Scala 程式 shell里面輸入 $ scala scala> 1 + 1 res0: Int = 2 scala> println("Hello World!") Hello World! 檔案形式 object HelloWorld { /* 這是我的第一個 Scala 程式 * 以 ......

    uj5u.com 2023-04-20 07:23:58 more
  • 理解函式指標和回呼函式

    理解 函式指標 指向函式的指標。比如： 理解函式指標的偽代碼 void (*p)(int type, char *data); // 定義一個函式指標p void func(int type, char *data); // 宣告一個函式func p = func; // 將指標p指向函式func ......

    uj5u.com 2023-04-20 07:23:52 more
  • Django筆記二十五之資料庫函式之日期函式

    本文首發于公眾號：Hunter后端 原文鏈接：Django筆記二十五之資料庫函式之日期函式 日期函式主要介紹兩個大類，Extract() 和 Trunc() Extract() 函式作用是提取日期，比如我們可以提取一個日期欄位的年份，月份，日等資料 Trunc() 的作用則是截取，比如 2022-0 ......

    uj5u.com 2023-04-20 07:23:45 more
  • 一天吃透JVM面試八股文

    什么是JVM？ JVM，全稱Java Virtual Machine（Java虛擬機），是通過在實際的計算機上仿真模擬各種計算機功能來實作的。由一套位元組碼指令集、一組暫存器、一個堆疊、一個垃圾回收堆和一個存盤方法域等組成。JVM屏蔽了與作業系統平臺相關的資訊，使得Java程式只需要生成在Java虛擬機 ......

    uj5u.com 2023-04-20 07:23:31 more
  • 使用Java接入小程式訂閱訊息！

    更新完微信服務號的模板訊息之后，我又趕緊把微信小程式的訂閱訊息給實作了！之前我一直以為微信小程式也是要企業才能申請，沒想到小程式個人就能申請。 訊息推送平臺🔥推送下發【郵件】【短信】【微信服務號】【微信小程式】【企業微信】【釘釘】等訊息型別。 https://gitee.com/zhongfuch ......

    uj5u.com 2023-04-20 07:22:59 more
  • java -- 緩沖流、轉換流、序列化流

    緩沖流 緩沖流, 也叫高效流, 按照資料型別分類： 位元組緩沖流：BufferedInputStream，BufferedOutputStream 字符緩沖流：BufferedReader，BufferedWriter 緩沖流的基本原理，是在創建流物件時，會創建一個內置的默認大小的緩沖區陣列，通過緩沖 ......

    uj5u.com 2023-04-20 07:22:49 more
  • Java-SpringBoot-Range請求頭設定實作視頻分段傳輸

    老實說，人太懶了，現在基本都不喜歡寫筆記了，但是網上有關Range請求頭的文章都太水了 下面是抄的一段StackOverflow的代碼...自己大修改過的，寫的注釋挺全的，應該直接看得懂，就不解釋了 寫的不好...只是希望能給視頻網站開發的新手一點點幫助吧. 業務場景：視頻分段傳輸、視頻多段傳輸（理 ......

    uj5u.com 2023-04-20 07:22:42 more
  • Windows 10開發教程_編程入門自學教程_菜鳥教程-免費教程分享

    教程簡介 Windows 10開發入門教程 - 從簡單的步驟了解Windows 10開發，從基本到高級概念，包括簡介，UWP，第一個應用程式，商店，XAML控制元件，資料系結，XAML性能，自適應設計，自適應UI，自適應代碼，檔案管理，SQLite資料庫，應用程式到應用程式通信，應用程式本地化，應用程式 ......

    uj5u.com 2023-04-20 07:22:35 more

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