ShardingSphere數(shù)據(jù)分片算法及測試源碼分析

這篇文章主要介紹“ShardingSphere數(shù)據(jù)分片算法及測試源碼分析”的相關(guān)知識，小編通過實(shí)際案例向大家展示操作過程，操作方法簡單快捷，實(shí)用性強(qiáng)，希望這篇“ShardingSphere數(shù)據(jù)分片算法及測試源碼分析”文章能幫助大家解決問題。

垂直分片

我們的一個(gè)數(shù)據(jù)庫中通常是有很多數(shù)據(jù)表的，不過可能由于我們的分類不到位，就會出現(xiàn)澇的澇死旱的旱死的局面，比如某些數(shù)據(jù)表的讀寫操作十分頻繁，而我的這個(gè)庫中大量的集中了這種 讀寫操作頻繁的表，那么整體的吞吐量就會降低，而某個(gè)庫中又集中了讀寫不頻繁的表，吞吐量十分的高(但是好像沒什么卵用)，所以我們應(yīng)該合理的分配，以保證整理的吞吐量達(dá)到最大值， 下圖將數(shù)據(jù)表各分到了一個(gè)數(shù)據(jù)庫中。

不過垂直分片不能從根本上解決讀寫瓶頸，因?yàn)椴还苣阍僭趺捶?，所有的?shù)據(jù)始終都集中在一張表里面，就算數(shù)據(jù)庫的性能再好，也解決不了這個(gè)問題。所以我們需要進(jìn)行 更加細(xì)粒度的劃分，下面我們來講解水平分片。

水平分片

水平分片又可以叫做橫向拆分，就是將一張大表拆分為若干張小表，比如我一張表中有1億條數(shù)據(jù)，那么我拆分為10張表，每張表中存1000萬條數(shù)據(jù)，那么效率就會變高， 還有些數(shù)據(jù)需要進(jìn)行分類和歸檔，那么我們也需要進(jìn)行分表，之前我們系統(tǒng)中一個(gè)表用來存儲文檔信息，有十多年因?yàn)閿?shù)據(jù)量十分龐大，在業(yè)務(wù)中需要對文檔進(jìn)行排序等操作，本來查詢就比較 耗時(shí)了，再加上需要進(jìn)行邏輯上的處理，所以就更加耗時(shí)，于是就進(jìn)行了分表，將每一年的數(shù)據(jù)存進(jìn)一個(gè)表，這樣就提高了查詢效率，并且更加容易對數(shù)據(jù)進(jìn)行追蹤和管理，如下就是水平 分片的圖例。

ShardingSphere數(shù)據(jù)分片實(shí)戰(zhàn)

使用ShardingSphere數(shù)據(jù)分片，我們只需通過簡單的配置就能實(shí)現(xiàn)，ShardingSphere幫我們屏蔽了底層邏輯，我們也可通過ShardingSphere預(yù)留的 接口和SPI進(jìn)行擴(kuò)展我們的需求，比如可以實(shí)現(xiàn)我們自己的分片算法，主鍵生成策略等等。

下面演示將文檔按照年份進(jìn)行分表，將文檔數(shù)據(jù)分表至2013年至2022年來存，一般我們的配置文件都是配置在nacos上面，所以能夠靈活的進(jìn)行配置， 當(dāng)?shù)搅?023年，我們可以添加一個(gè)2023年的表，改下nacos的配置，當(dāng)然，一般會先預(yù)留出數(shù)據(jù)表，nacos上面也留出空間，我們的是預(yù)留到2032年， 留出了10年。

yml文件

我們重點(diǎn)關(guān)注下面的一些配置，actual-data-nodes代表進(jìn)行分片的表，使用表達(dá)式，document.document_$->{2013..2022}代表document數(shù)據(jù)庫 下面的document_前綴的表進(jìn)行分片，如document_2022，document_2021，{2013..2022}代表2013到2022這個(gè)區(qū)間，sharding-column是分片列， 是我們數(shù)據(jù)表中的某個(gè)字段，就是根據(jù)它來進(jìn)行分片，sharding-algorithms是分片算法，我們可以通過SPI來實(shí)現(xiàn)自己的分片算法，接口是StandardShardingAlgorithm， 如下我們使用的是INLINE基于行表達(dá)式的分片算法，algorithm-expression是分片表達(dá)式，ShardingSphere底層會進(jìn)行解析表達(dá)式，然后分片到對應(yīng)的數(shù)據(jù)表上面， 我們的表達(dá)式是document_$->{year}，也就是根據(jù)年進(jìn)行分片，當(dāng)然，我們可以根據(jù)自己的需求去寫表達(dá)式，比如根據(jù)主鍵取模進(jìn)行分片等，需要根據(jù)我們的實(shí)際場景去做， key-generate-strategy是主鍵生成策略，ShardingSphere支持自定義主鍵生成策略，我們只需要通過SPI就可以實(shí)現(xiàn)，接口是KeyGenerateAlgorithm，已經(jīng) 實(shí)現(xiàn)了UUID和snowflake雪花算法等主鍵生成策略。

spring:
  shardingsphere:
    mode:
      type: Standalone
      repository:
        type: File
      overwrite: true
    datasource:
      names: document
      document:
        jdbc-url: jdbc:mysql://localhost:3306/document?serverTimezone=UTC&useSSL=false&useUnicode=true&characterEncoding=UTF-8
        type: com.zaxxer.hikari.HikariDataSource
        driver-class-name: com.mysql.jdbc.Driver
        username: root
        password: qwer123@
    rules:
      sharding:
        tables:
          document:
            actual-data-nodes: document.document_$->{2013..2022}
            table-strategy:
              standard:
                sharding-column: year #分片列
                sharding-algorithm-name: document-inline # 分片算法名稱
            key-generate-strategy:
              column: id # 主鍵列
              key-generator-name: timestamp #主鍵生成算法
        sharding-algorithms: #分片算法
          document-inline:
            type: INLINE
            props:
              algorithm-expression: document_$->{year}
        key-generators:
          timestamp:
            type: SNOWFLAKE

測試數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)分片

虛幻插入十次，每次都插入2013年到2022年的數(shù)據(jù)。

void addDocSliceYear(){
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        for (int year = 2013; year <= 2022; year++) {
            Document document = new Document()
                .setDocumentName("document year【" + year + "】")
                .setDocumentDetail("year【" + year + "】")
                .setYear(year);
            documentService.save(document);
        }
    }
}

我們可以看出，數(shù)據(jù)分片成功，我們看一下分片的數(shù)據(jù)怎么查詢的（此處只是單表查詢），我們看一下ShardingSphere-SQL輸出的sql語句

SELECT  id,document_name,document_detail,year  FROM document_2013 
UNION ALL SELECT  id,document_name,document_detail,year  FROM document_2014 
UNION ALL SELECT  id,document_name,document_detail,year  FROM document_2015 
UNION ALL SELECT  id,document_name,document_detail,year  FROM document_2016 
UNION ALL SELECT  id,document_name,document_detail,year  FROM document_2017 
UNION ALL SELECT  id,document_name,document_detail,year  FROM document_2018 
UNION ALL SELECT  id,document_name,document_detail,year  FROM document_2019 
UNION ALL SELECT  id,document_name,document_detail,year  FROM document_2020 
UNION ALL SELECT  id,document_name,document_detail,year  FROM document_2021 
UNION ALL SELECT  id,document_name,document_detail,year  FROM document_2022

從控制臺打印的SQL語句中看出，ShardingSphere分片查詢使用的是UNION ALL，UNION ALL實(shí)現(xiàn)把前后兩個(gè)SELECT集合的數(shù)據(jù)聯(lián)合起來，組成一個(gè)結(jié)果集查詢輸出， 聯(lián)合查詢需要每個(gè)表中的的字段相同，字段類型相同，數(shù)量相同，這也是分片的基本要求。

上面我們只演示了單表的數(shù)據(jù)分片查詢，如果是多表查詢，我們需要配置binding-tables綁定表，這樣能夠減少查詢的笛卡爾積，從而提升查詢效率，我們就不做 詳細(xì)的介紹，可去官網(wǎng)自己查看。

分片算法

ShardingSphere的分片算法有多種，我們也可以自己實(shí)現(xiàn)一套分片算法，通過SPI，分片算法的頂層接口是ShardingAlgorithm，目前實(shí)現(xiàn)了多種算法。

BoundaryBasedRangeShardingAlgorithm: 基于分片邊界的范圍分片算法

VolumeBasedRangeShardingAlgorithm: 基于分片容量的范圍分片算法

ComplexInlineShardingAlgorithm: 基于行表達(dá)式的復(fù)合分片算法

AutoIntervalShardingAlgorithm: 基于可變時(shí)間范圍的分片算法

ClassBasedShardingAlgorithm: 基于自定義類的分片算法

HintInlineShardingAlgorithm: 基于行表達(dá)式的 Hint 分片算法

IntervalShardingAlgorithm: 基于固定時(shí)間范圍的分片算法

HashModShardingAlgorithm: 基于哈希取模的分片算法

InlineShardingAlgorithm: 基于行表達(dá)式的分片算法

ModShardingAlgorithm: 基于取模的分片算法

CosIdModShardingAlgorithm: 基于 CosId 的取模分片算法

CosIdIntervalShardingAlgorithm: 基于 CosId 的固定時(shí)間范圍的分片算法

CosIdSnowflakeIntervalShardingAlgorithm: 基于 CosId 的雪花ID固定時(shí)間范圍的分片算法

分布式主鍵生成算法

ShardingSphere也可以自定義實(shí)現(xiàn)主鍵生成策略，通過SPI，頂層接口為KeyGenerateAlgorithm，目前實(shí)現(xiàn)的算法有。

SnowflakeKeyGenerateAlgorithm 基于雪花算法的分布式主鍵生成算法

UUIDKeyGenerateAlgorithm: 基于 UUID 的分布式主鍵生成算法

CosIdKeyGenerateAlgorithm: 基于 CosId 的分布式主鍵生成算法

CosIdSnowflakeKeyGenerateAlgorithm: 基于 CosId 的雪花算法分布式主鍵生成算法

NanoIdKeyGenerateAlgorithm: 基于 NanoId 的分布式主鍵生成算法

關(guān)于“ShardingSphere數(shù)據(jù)分片算法及測試源碼分析”的內(nèi)容就介紹到這里了，感謝大家的閱讀。如果想了解更多行業(yè)相關(guān)的知識，可以關(guān)注億速云行業(yè)資訊頻道，小編每天都會為大家更新不同的知識點(diǎn)。