MyCAT 是什么?

MyCAT 是一个开源的数据库中间件系统,主要用于实现数据库的高性能、高可用和高扩展性。它的设计目标是通过数据库分库分表的策略,解决传统单一数据库服务器因数据量增大而导致的性能瓶颈问题。MyCAT 基于 Java 开发,可以看作是一个数据库代理,它位于客户端和数据库服务器之间,对外提供统一的数据库服务。

MyCAT 的原理

1. SQL解析与路由

  • 原理: MyCAT 接收到客户端发来的 SQL 语句后,首先进行解析,理解其意图(查询、更新、删除等)。然后根据配置的分片规则,决定这个请求需要发送到哪个数据库实例。

  • 源码层面 : 在 MyCAT 的源码中,ServerQueryHandler 类负责接收并解析客户端请求。解析过程中,使用 SQLParser 工具类来分析 SQL 语句,然后通过 RouteStrategy 接口实现的路由策略(如最简单的基于哈希的分片策略),确定目标数据库。

2. 读写分离

  • 原理: 通过配置,MyCAT 可以识别读操作和写操作,将它们分别路由到配置好的主库和从库。

  • 源码层面 : 在 MyCAT 中,读写分离主要是通过 ReadWriteSplittingStrategy 策略来实现的。这个策略会检查 SQL 语句的类型,根据类型以及配置的读写分离规则将请求分发到不同的数据库。

3. 分库分表

  • 原理: MyCAT 通过配置规则,将数据水平或垂直地分散到多个数据库或表中,以此来解决单一数据库的性能瓶颈问题。

  • 源码层面 : DataNodeDataHost 是 MyCAT 配置中重要的两个概念,分别代表了分片后的数据库节点和物理数据库实例。在 MyCAT 的配置文件中,你会定义每个 DataNode 如何映射到具体的 DataHost 上。分片的具体规则和算法在源码中通过实现 PartitioningStrategy 接口来定义。

4. 事务管理

  • 原理: MyCAT 提供了对分布式事务的基本支持,确保在分库分表的环境下,操作可以保持ACID特性。

  • 源码层面 : 在 MyCAT 中,事务的管理是通过 TransactionManager 类来实现的。这个类负责跨多个数据库节点维护事务的一致性和完整性。

5. 连接池管理

  • 原理: MyCAT 内部维护了一个连接池,用于管理和复用到后端数据库的连接,减少连接创建和销毁的开销。

  • 源码层面 : MyCATConnectionPool 类负责管理数据库连接池。这个类封装了连接的获取、释放逻辑,并且能够根据配置动态调整池大小。

6. 高可用性

  • 原理: MyCAT 支持配置主从复制和分片复制,通过心跳检测和自动故障转移机制确保服务的高可用。

  • 源码层面 : HAHeartbeat 类负责执行心跳检测逻辑,以监控后端数据库实例的健康状态。在检测到实例故障时,FailoverProcessor 类会被触发,执行故障转移逻辑。

案例代码

我们将创建一个简单的订单管理系统,其中订单数据根据订单ID分片存储在不同的数据库中,同时实现读写分离以提高查询效率。

环境准备

  1. MyCAT Server:已安装并配置好,包括分库分表规则和读写分离配置。
  2. 数据库:至少两个数据库实例(一个主库,一个或多个从库)。
  3. Spring Boot:创建一个 Spring Boot 应用。

MyCAT 配置

  1. schema.xml:配置分库分表规则。

  2. server.xml:配置读写分离和数据节点。

    schema.xml 配置示例

    此文件定义了数据库的逻辑架构,包括分片规则和数据节点。以下是一个分库分表的配置示例:

    xml 复制代码
    <?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
    <!DOCTYPE mycat:schema SYSTEM "schema.dtd">
    <mycat:schema xmlns:mycat="http://io.mycat/">
        <schema name="mydb" checkSQLschema="false" sqlMaxLimit="100">
            <!-- 定义分片规则 -->
            <table name="order" primaryKey="id" autoIncrement="true" dataNode="dn1,dn2" rule="order-rule" />
            
            <!-- 分片规则实现 -->
            <tableRule name="order-rule">
                <rule>
                    <columns>id</columns>
                    <algorithm>order-partition</algorithm>
                </rule>
            </tableRule>
            
            <!-- 分片函数实现 -->
            <function name="order-partition" class="io.mycat.route.function.PartitionByMod">
                <!-- 根据订单ID模2分片 -->
                <property name="count">2</property>
            </function>
        </schema>
        
        <!-- 数据节点配置 -->
        <dataNode name="dn1" dataHost="localhost1" database="mydb_1" />
        <dataNode name="dn2" dataHost="localhost2" database="mydb_2" />
        
        <!-- 数据主机配置,这里可以配置主从复制关系 -->
        <dataHost name="localhost1" maxCon="1000" minCon="10" balance="0"
                  writeType="0" dbType="mysql" dbDriver="native" switchType="1"  slaveThreshold="100">
            <heartbeat>select user()</heartbeat>
            <writeHost host="master1" url="jdbc:mysql://master_host:3306" user="root" password="password" />
            <!-- 从库配置 -->
            <readHost host="slave1" url="jdbc:mysql://slave_host1:3306" user="root" password="password" />
        </dataHost>
        
        <dataHost name="localhost2" maxCon="1000" minCon="10" balance="0"
                  writeType="0" dbType="mysql" dbDriver="native" switchType="1"  slaveThreshold="100">
            <heartbeat>select user()</heartbeat>
            <writeHost host="master2" url="jdbc:mysql://master_host2:3306" user="root" password="password" />
            <!-- 可以有多个从库 -->
            <readHost host="slave2" url="jdbc:mysql://slave_host2:3306" user="root" password="password" />
        </dataHost>
    </mycat:schema>

    server.xml 配置示例

    此文件主要用于配置 MyCAT 服务器的系统参数,包括用户权限、系统参数等。以下是读写分离的配置示例:

    xml 复制代码
    <?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
    <!DOCTYPE mycat:server SYSTEM "server.dtd">
    <mycat:server xmlns:mycat="http://io.mycat/">
        <system>
            <!-- 系统级参数配置 -->
        </system>
        
        <!-- 用户定义 -->
        <user name="root">
            <property name="password">password</property>
            <property name="schemas">mydb</property>
            
            <!-- 权限配置,这里配置为读写权限 -->
            <privileges check="false">
                <schema name="mydb" dml="0110" ddl="0100" others="0000" />
            </privileges>
        </user>
        
        <!-- 其他用户配置 -->
    </mycat:server>

    在这个示例中:

    • schema.xml 中定义了名为 mydb 的逻辑数据库,其中的 order 表根据 id 字段分片,使用模2的方式分配到 dn1dn2 两个数据节点。

    • 分片函数 PartitionByMod 用于实现模数分片逻辑。

    • 每个 dataNode 对应一个实际的数据库实例,dataHost 配置包含了连接到这些实例的详细信息,包括主从配置。

    • server.xml 中配置了用户权限和系统级参数,这里的用户 root 被授权访问 mydb 数据库。

Spring Boot 应用配置

假设你已根据上述步骤准备好环境,下面是在 Spring Boot 应用中整合 MyCAT 的步骤:

1. 配置数据源

application.properties 文件中配置数据源,指向 MyCAT 代理:

properties 复制代码
spring.datasource.url=jdbc:mysql://localhost:8066/mydb?useUnicode=true&characterEncoding=utf-8&autoReconnect=true
spring.datasource.username=myuser
spring.datasource.password=mypassword
spring.datasource.driver-class-name=com.mysql.cj.jdbc.Driver

2. 实体类和仓库接口

定义一个Order实体类和相应的JPA仓库接口OrderRepository

java 复制代码
@Entity
public class Order {
    @Id
    @GeneratedValue(strategy = GenerationType.IDENTITY)
    private Long id;
    private String customerName;
    private BigDecimal amount;
    private Date orderDate;
    // Getters and setters omitted for brevity
}

public interface OrderRepository extends JpaRepository<Order, Long> {
    List<Order> findByCustomerName(String customerName);
}

3. 服务层和控制层

创建OrderService类来处理业务逻辑,并通过OrderController暴露REST API:

java 复制代码
@Service
public class OrderService {

    @Autowired
    private OrderRepository orderRepository;

    public Order createOrder(Order order) {
        return orderRepository.save(order);
    }

    public List<Order> findOrdersByCustomerName(String customerName) {
        return orderRepository.findByCustomerName(customerName);
    }
}

@RestController
@RequestMapping("/orders")
public class OrderController {

    @Autowired
    private OrderService orderService;

    @PostMapping
    public Order createOrder(@RequestBody Order order) {
        return orderService.createOrder(order);
    }

    @GetMapping
    public List<Order> findOrdersByCustomerName(@RequestParam String customerName) {
        return orderService.findOrdersByCustomerName(customerName);
    }
}

运行和测试

  1. 启动 MyCAT Server:确保 MyCAT 正在运行并监听相应端口。
  2. 启动 Spring Boot 应用:运行 Spring Boot 应用。
  3. 测试功能
    • 使用 Postman 或任何 HTTP 客户端工具,发送 POST 请求到 /orders 创建新订单。
    • 发送 GET 请求到 /orders,带上 customerName 查询参数,获取特定客户的订单列表。

这个示例展示了如何在 Spring Boot 应用中通过 MyCAT 实现分库分表和读写分离的基本用法。实际应用中,你可能需要根据业务需求调整分片策略和读写分离规则,以及考虑事务管理、异常处理等高级功能。此外,还应该关注 MyCAT 的性能调优和高可用配置,以确保系统的稳定和高效运行。

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