基于代理的数据库分库分表框架 Mycat 实践

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概述

在如今海量数据充斥的互联网环境下，分库分表的意义我想在此处就不用赘述了。而分库分表目前流行的方案最起码有两种：

方案一：基于应用层的分片，即应用层代码直接完成分片逻辑
方案二：基于代理层的分片，即在应用代码和底层数据库中间添加一层代理层，而分片的路由规则则由代理层来进行处理

而本文即将要实验的 MyCAT 框架就属于第二种方案的代表作品。

环境规划

在本文中，我拿出了三台 Linux 主机投入试验，各节点的角色分配如下表所示：

节点 | 部署组件 | 角色 | :---: | :---: | :---: | 192.168.199.75 | MySQL、MyCAT | master 192.168.199.74 | MySQL | slave 192.168.199.76 | MySQL | standby master

如果说上面这张表不足以说明实验模型，那接下来再给一张图好了，如下所示：

我想这样看来的话，各个节点布了哪些组件，节点间的角色关系应该一目了然了吧

实验环境规划好了以后，接下来进行具体的部署与实验过程，首先当然是 MyCAT 代理的部署

MyCAT 部署

关于该部分，网上教程实在太多了，但最好还是参考官方文档来吧，下面也简述一下部署过程

下载 MyCAT 并解压安装

这里安装的是 MyCAT 1.5

wget https://raw.githubusercontent.com/MyCATApache/Mycat-download/master/1.5-RELEASE/Mycat-server-1.5.1-RELEASE-20161130213509-linux.tar.gz
tar -zxvf Mycat-server-1.5.1-RELEASE-20161130213509-linux.tar.gz
mv mycat /usr/local/

启动 MyCAT

./mycat start

MyCAT 连接测试

mysql -utest -ptest -h127.0.0.1 -P8066 -DTESTDB

MyCAT 配置

官网上对于这一部分的描述是非常详细的，MyCAT 配置主要涉及三个 XML 配置文件：

server.xml：MyCAT 框架的系统参数 /用户参数配置文件
schema.xml：MyCAT 框架的逻辑库表与分片的配置文件
rule.xml ：MyCAT 框架的逻辑库表分片规则的配置文件

用如下图形可以形象地表示出这三个 XML 配置文件的配置内容和相互关系：

下面来进入具体的实验环节，这也是围绕 MyCAT 提供的几大主要功能展开的，主要涉及三个方面

分库分表
读写分离
主备切换

实验之前，我们先给出公共的 server.xml文件的配置，这部分后续实验过程中并不修改，其也就是定义了系统参数和用户参数：

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE mycat:server SYSTEM "server.dtd">
<mycat:server xmlns:mycat="http://org.opencloudb/">
	<system>
	<property name="defaultSqlParser">druidparser</property>
      <!--  <property /> 这块诸多的 property 配置在此就不配置了，参照官网按需配置 -->
	</system>
	<user name="test">
		<property name="password">test</property>
		<property name="schemas">TESTDB</property>
	</user>

	<user name="user">
		<property name="password">user</property>
		<property name="schemas">TESTDB</property>
		<property name="readOnly">true</property>
	</user>

</mycat:server>

分库分表实验

预期实验效果：通过 MyCAT 代理往一张逻辑表中插入的多条数据，在后端自动地分配在不同的物理数据库表上

我们按照本文 **第二节 [环境规划] **中给出的实验模型图来给出如下的 MyCAT 逻辑库配置文件 schema.xml 和分库分表规则配置文件 rule.xml

准备配置文件

schema.xml

<?xml version="1.0"?>
<!DOCTYPE mycat:schema SYSTEM "schema.dtd">
<mycat:schema xmlns:mycat="http://org.opencloudb/" >

	<schema name="TESTDB" checkSQLschema="false" sqlMaxLimit="100">
		<table name="travelrecord" dataNode="dn1,dn2" rule="sharding-by-month" />
	</schema>
	
	<dataNode name="dn1" dataHost="testhost" database="db1" />
	<dataNode name="dn2" dataHost="testhost" database="db2" />
	
	<dataHost name="testhost" maxCon="1000" minCon="10" balance="0"
		writeType="0" dbType="mysql" dbDriver="native" switchType="-1"  slaveThreshold="100">
		<heartbeat>select user()</heartbeat>
		<writeHost host="hostM1" url="localhost:3306" user="root" password="xxxxxx">
                <readHost host="hostS1" url="192.168.199.74:3306" user="root" password="xxxxxx" />
		</writeHost>
		<writeHost host="hostM2" url="192.168.199.76:3306" user="root" password="xxxxxx">
		</writeHost>
	</dataHost>

</mycat:schema>

其中定义了实验用到的 hostM1、hostS1 和 hostM2

rule.xml

	<tableRule name="sharding-by-month">
		<rule>
			<columns>create_date</columns>
			<algorithm>partbymonth</algorithm>
		</rule>
	</tableRule>

	<function name="partbymonth"
		class="org.opencloudb.route.function.PartitionByMonth">
		<property name="dateFormat">yyyy-MM-dd</property>
		<property name="sBeginDate">2018-11-01</property>
	</function>

这里配置了 sharding-by-month的分库分表规则，即按照表中的 create_date字段进行分割，从 2018-11-01日期开始，月份不同的数据落到不同的物理数据库表中

在三个物理节点数据库上分别创建两个库 db1 和 db2

create database db1;
create database db2;

连接 MyCAT

mysql -utest -ptest -h127.0.0.1 -P8066 -DTESTDB

通过 MyCAT 来创建数据库 travelrecord

create table travelrecord (id bigint not null primary key,city varchar(100),create_date DATE);

通过 MyCAT 来往travelrecord表中插入两条数据

insert into travelrecord(id,city,create_date)  values(1,'NanJing','2018-11-3');
insert into travelrecord(id,city,create_date)  values(2,'BeiJing','2018-12-3');

由于插入的这两条记录的 create_date分别是 2018-11-3和 2018-12-3，而我们配的分库分表的规则即是根据 2018-11-01这个日期为起始来进行递增的，按照前面我们配的分片规则，理论上这两条记录按照 create_date日期字段的不同，应该分别插入到 hostM1 的 db1 和 db2 两个不同的数据库中。

验证一下数据分片的效果

由于 hostM1和 hostS1组成了 主-从库 关系，因此刚插入的两条数据也应该相应自动同步到 hostS1的 db1和 db2两个数据库中，不妨也来验证一下：

读写分离实验

**预期实验效果：**开启了 MyCAT 的读写分离机制后，读写数据操作各行其道，互不干扰

此节实验用到的配置文件 schema.xml 和 rule.xml基本和上面的 [分库分表] 实验没什么不同，只是我们需要关注一下 schema.xml配置文件中 <dataHost />标签里的 balance字段，它是与读写分离息息相关的配置：

因此我们就需要弄清楚 <datahost> 标签中 balance 参数的含义：</datahost>

balance="0"：不开启读写分离机制，即读请求仅分发到 writeHost 上
balance="1"：读请求随机分发到当前 writeHost 对应的 readHost 和 standby writeHost 上
balance="2"：读请求随机分发到当前 dataHost 内所有的 writeHost / readHost 上
balance="3"：读请求随机分发到当前 writeHost 对应的 readHost 上

我们验证一下 balance="1"的情况，即开启读写分离机制，且读请求随机分发到当前 writeHost 对应的 readHost 和 standby writeHost 上，而对于本文来讲，也即：hostS1 和 hostM2 上

我们来做两次数据表的 SELECT读操作：

mysql> select * from travelrecord limit 6;
+----+----------+-------------+
| id | city     | create_date |
+----+----------+-------------+
|  3 | TianJing | 2018-11-04  |
|  5 | ShenYang | 2018-11-05  |
|  4 | Wuhan    | 2018-12-04  |
|  6 | Harbin   | 2018-12-05  |
+----+----------+-------------+
4 rows in set (0.08 sec)

mysql> select * from travelrecord limit 6;
+----+---------+-------------+
| id | city    | create_date |
+----+---------+-------------+
|  2 | BeiJing | 2018-12-03  |
|  8 | WuXi    | 2018-12-06  |
|  1 | NanJing | 2018-11-03  |
|  7 | SuZhou  | 2018-11-06  |
+----+---------+-------------+
4 rows in set (0.01 sec)

然后我们取出 mycat.log日志查看一下具体详情，我们发现第一次 select读操作分发到了 hostM2上：

而第二次 select读操作分发到了 hostS1上：

主备切换实验

**预期实验效果：**开启 MyCAT 的主备机制后，当主库宕机时，自动切换到备用机进行操作

关于主备切换，则需要弄清楚 <dataHost /> 标签中 switchType参数的含义：

switchType="-1"：不自动切换主备数据库
switchType="1"：自动切换主备数据库
switchType="2"：基于 MySQL 主从复制的状态来决定是否切换，需修改 heartbeat 语句：show slave status
switchType="3"：基于 Galera （集群多节点复制）的切换机制，需修改 heartbeat 语句：show status like 'wsrep%'

此处验证一下 Mycat 的主备自动切换效果。为此首先我们将 switchType="-1" 设置为 switchType="1"，并重启 MyCat 服务：

<dataHost name="testhost" maxCon="1000" minCon="10" balance="0"
        writeType="0" dbType="mysql" dbDriver="native" switchType="1"  slaveThreshold="100">

在本实验环境中，在 hostM1 和 hostM2均正常时，默认写数据时是写到 hostM1的

接下来手动停止 hostM1 上的 MySQL 数据库来模拟 hostM1 宕机：

systemctl stop mysqld.service

接下来再通过 MyCat 插入如下两条数据：

insert into travelrecord(id,city,create_date)  values(3,'TianJing','2018-11-4');
insert into travelrecord(id,city,create_date)  values(4,'Wuhan','2018-12-4');

效果如下：

此时，我们恢复 hostM1，但接下来的数据写入依然进入 hostM2

insert into travelrecord(id,city,create_date)  values(5,'ShenYang','2018-11-5');
insert into travelrecord(id,city,create_date)  values(6,'Harbin','2018-12-5');

接下来手动让 hostM2宕机，看 hostM1 是否能升级为主写节点

再插入两条数据：

insert into travelrecord(id,city,create_date)  values(7,'SuZhou','2018-11-6');
insert into travelrecord(id,city,create_date)  values(8,'WuXi','2018-12-6');

很明显，答案是肯定的

后记

由于能力有限，若有错误或者不当之处，还请大家批评指正，一起学习交流！

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