深入解析 MySQL：基于 Apache ShardingSphere 的高性能架构详解

![工作流程图]

3.3 Docker 安装 ShardingSphere-Proxy

3.3.1 创建 Docker 容器

# JVM_OPTS="-Xms256m -Xmx256m -Xmn128m"
docker run -d \
-p 3307:3307 \
-v /org/shardingsphere/proxy/conf:/opt/shardingsphere-proxy/conf \
-v /org/shardingsphere/proxy/ext-lib:/opt/shardingsphere-proxy/ext-lib \
-v /org/shardingsphere/proxy/logs:/opt/shardingsphere-proxy/logs \
-e JVM_OPTS="-Xms256m -Xmx256m -Xmn128m" \
--name ss-proxy \
apache/shardingsphere-proxy:5.3.2

创建容器后还需要在 conf 和 ext-lib 目录下添加配置文件 (yaml) 和驱动程序 (jar)。可以从 Apache ShardingSphere 官网下载二进制包，然后提取出配置文件，避免手动创建配置文件。

3.3.2 配置 server.yaml

在 conf 目录下配置 server.yaml。

mode:
  type: Standalone # 单机模式
authority:
  users:
    - user: root@% # 配置一个用户，用户名为 root@%
      password: 123456 # 为用户指定密码
  privilege:
    type: ALL_PERMITTED # 授予用户所有权限
props:
  sql-show: true # 显示执行的 SQL 语句
  proxy-mysql-default-version: 8.0.44 # MySQL 版本号

3.3.3 上传 MySQL 驱动

ShardingSphere-Proxy 数据库代理服务连接 MySQL 数据库时，需要把 MySQL 驱动包放入宿主机映射扩展目录 /ext-lib 中。

3.3.4 日志配置

在 conf 目录下配置 logback.xml。

<?xml version="1.0"?>
<configuration>
  <!-- 日志输入到文件 -->
  <appender name="SHARDING_FILE" class="ch.qos.logback.core.rolling.RollingFileAppender">
    <!-- 日志路径 -->
    <file>./logs/shardingsphere.log</file>
    <encoder>
      <!-- 日志输入的样式 -->
      <pattern>[%-5level] %d{yyyy-MM-dd HH:mm:ss.SSS} [%thread] %-5level %logger{36} - %msg%n</pattern>
    </encoder>
    <rollingPolicy class="ch.qos.logback.core.rolling.TimeBasedRollingPolicy">
      <fileNamePattern>shardingsphere.%d{yyyy-MMdd}.%i.log</fileNamePattern>
      <timeBasedFileNamingAndTriggeringPolicy class="ch.qos.logback.core.rolling.SizeAndTimeBasedFNATP">
        <maxFileSize>100MB</maxFileSize>
      </timeBasedFileNamingAndTriggeringPolicy>
    </rollingPolicy>
  </appender>
  <root level="INFO">
    <appender-ref ref="SHARDING_FILE"/>
  </root>
</configuration>

3.3.5 测试连接

# 重新启动容器
docker restart ss-proxy
# 查看状态，启动成功
docker ps
# 指定主机和端口号进行连接
mysql -h 127.0.0.1 -P 3307 -u root -p123456

4. 实践 - 读写分离

4.1 架构图

![读写分离架构图]

4.2 服务器规划

4.3 创建数据库服务器

创建一个主服务器和两个从服务器，并开启主从复制。

4.4 配置读写分离

在 /org/shardingsphere/proxy/conf 目录下配置 config-readwrite-splitting.yaml 文件。

databaseName: org_proxy_db # shardingsphere 中代理的库名
dataSources:
  write_ds: # 主节点，写服务器
    url: jdbc:mysql://YOUR_IP_ADDRESS:53306/org_db?characterEncoding=utf8&serverTimezone=Asia/Shanghai&allowPublicKeyRetrieval=true&useSSL=false
    username: root
    password: 123456
    connectionTimeoutMilliseconds: 30000
    idleTimeoutMilliseconds: 60000
    maxLifetimeMilliseconds: 1800000
    maxPoolSize: 50
    minPoolSize: 1
  read_ds_0: # 从节点，读服务器
    url: jdbc:mysql://YOUR_IP_ADDRESS:53306/org_db?characterEncoding=utf8&serverTimezone=Asia/Shanghai&allowPublicKeyRetrieval=true&useSSL=false
    username: root
    password: 123456
    connectionTimeoutMilliseconds: 30000
    idleTimeoutMilliseconds: 60000
    maxLifetimeMilliseconds: 1800000
    maxPoolSize: 50
    minPoolSize: 1
  read_ds_1: # 从节点，读服务器
    url: jdbc:mysql://YOUR_IP_ADDRESS:53306/org_db?characterEncoding=utf8&serverTimezone=Asia/Shanghai&allowPublicKeyRetrieval=true&useSSL=false
    username: root
    password: 123456
    connectionTimeoutMilliseconds: 30000
    idleTimeoutMilliseconds: 60000
    maxLifetimeMilliseconds: 1800000
    maxPoolSize: 50
    minPoolSize: 1
rules:
  - !READWRITE_SPLITTING
    dataSources:
      readwrite_ds:
        staticStrategy:
          writeDataSourceName: write_ds
          readDataSourceNames:
            - read_ds_0
            - read_ds_1
        loadBalancerName: random # 负载均衡策略名，必须与下面配置的名字一致
    loadBalancers:
      # 分别为不的同负载均衡策略指定内置的类型
      random: # 随机，与上面的负载均衡策略名对应
        type: RANDOM # 内置类型，固定为 RANDOM
      round_robin: # 轮询
        type: ROUND_ROBIN # 固定为 ROUND_ROBIN
      weight: # 权重
        type: WEIGHT # 固定为 WEIGHT
        props:
          read_ds_0: 2.0
          read_ds_1: 1.0

4.5 启动 ShardingSphere

# 启动容器
docker start ss-proxy
# 查看容器是否启动成功
docker ps
# 连接 ShardingSphere
mysql -h 127.0.0.1 -P 3307 -u root -p

4.6 测试

# 进入容器
docker exec -it ss-proxy env LANG=C.UTF-8 /bin/bash
# 查看 ShardingSphere 的实时日志，以实际目录和文件名为准
tail -f /opt/shardingsphere-proxy/logs/shardingsphere.log

查看日志。

如果在事务中查询数据，所有的 SQL 操作都会被路由到主服务器，避免跨库事务。

操作数据库：

mysql> use org_proxy_db;
Database changed
mysql> INSERT INTO t_user VALUES (1,'张三'),(2,'李四'),(3,'王五');
Query OK, 3 rows affected (0.01 sec)
mysql> SELECT * FROM t_user;
+----+--------+
| id | name   |
+----+--------+
| 1  | 张三   |
| 2  | 李四   |
| 3  | 王五   |
+----+--------+
3 rows in set (0.01 sec)
mysql> SELECT * FROM t_user;
+----+--------+
| id | name   |
+----+--------+
| 1  | 张三   |
| 2  | 李四   |
| 3  | 王五   |
+----+--------+
3 rows in set (0.01 sec)

5. 实践 - 垂直分片

5.1 架构图

![垂直分片架构图]

5.2 服务器规划

5.3 创建 server-user 容器

创建数据库：

CREATE DATABASE IF NOT EXISTS user_db CHARACTER SET utf8mb4 COLLATE utf8mb4_0900_ai_ci;
USE user_db;
CREATE TABLE IF NOT EXISTS t_user (
  id BIGINT PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT,
  name VARCHAR(20)
);

进入 Docker 容器：

# 进入 Docker 容器
docker exec -it server-user env LANG=C.UTF-8 /bin/bash
# 运行 Mysql 客户端
mysql -uroot -p

# 修改密码
SET PASSWORD = '123456';

创建 server-user 容器：

docker run -d \
-p 53310:3306 \
-v /org/mysql/user/conf:/etc/mysql/conf.d \
-v /org/mysql/user/mysql:/var/lib/mysql \
-e MYSQL_ROOT_PASSWORD=123456 \
--name server-user \
mysql:8.0.44

5.4 创建 server-order 容器

创建数据库：

CREATE DATABASE IF NOT EXISTS order_db CHARACTER SET utf8mb4 COLLATE utf8mb4_0900_ai_ci;
USE order_db;
CREATE TABLE IF NOT EXISTS t_order (
  id BIGINT PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT,
  order_no VARCHAR(30) COMMENT '订单号',
  amount DECIMAL(12,2) COMMENT '订单金额',
  user_id BIGINT COMMENT '用户编号'
);

进入 Docker 容器：

# 进入 Docker 容器
docker exec -it server-order env LANG=C.UTF-8 /bin/bash
# 运行 Mysql 客户端
mysql -uroot -p

# 修改密码
SET PASSWORD = '123456';

创建 server-order 容器：

docker run -d \
-p 53311:3306 \
-v /org/mysql/order/conf:/etc/mysql/conf.d \
-v /org/mysql/order/mysql:/var/lib/mysql \
-e MYSQL_ROOT_PASSWORD=123456 \
--name server-order \
mysql:8.0.44

5.5 垂直分库配置

在 /org/shardingsphere/proxy/conf 目录下配置 config-sharding.yaml 文件。

databaseName: sharding_db
dataSources:
  server_user:
    url: jdbc:mysql://YOUR_IP_ADDRESS:53310/user_db?characterEncoding=utf8&serverTimezone=Asia/Shanghai&allowPublicKeyRetrieval=true&useSSL=false
    username: root
    password: 123456
    connectionTimeoutMilliseconds: 30000
    idleTimeoutMilliseconds: 60000
    maxLifetimeMilliseconds: 1800000
    maxPoolSize: 50
    minPoolSize: 1
  server_order:
    url: jdbc:mysql://YOUR_IP_ADDRESS:53311/order_db?characterEncoding=utf8&serverTimezone=Asia/Shanghai&allowPublicKeyRetrieval=true&useSSL=false
    username: root
    password: 123456
    connectionTimeoutMilliseconds: 30000
    idleTimeoutMilliseconds: 60000
    maxLifetimeMilliseconds: 1800000
    maxPoolSize: 50
    minPoolSize: 1
rules:
  - !SHARDING
    tables:
      t_user:
        actualDataNodes: server_user.t_user
      t_order:
        actualDataNodes: server_order.t_order

5.6 启动 ShardingSphere

# 启动容器
docker start ss-proxy
# 查看容器是否启动成功
docker ps
# 连接 ShardingSphere
mysql -h 127.0.0.1 -P 3307 -u root -p

6. 实践 - 水平分片

6.1 架构图

水平分库 + 水平分表

![水平分片架构图]

6.2 服务器规划

6.3 创建 server-order 容器

# 创建 server-order0
docker run -d \
-p 63310:3306 \
-v /org/mysql/order0/conf:/etc/mysql/conf.d \
-v /org/mysql/order0/mysql:/var/lib/mysql \
-e MYSQL_ROOT_PASSWORD=123456 \
--name server-order0 \
--restart always \
mysql:8.0.44

# 创建 server-order1
docker run -d \
-p 63311:3306 \
-v /org/mysql/order1/conf:/etc/mysql/conf.d \
-v /org/mysql/order1/mysql:/var/lib/mysql \
-e MYSQL_ROOT_PASSWORD=123456 \
--name server-order1 \
--restart always \
mysql:8.0.44

6.4 进入 Docker 容器

# 进入 Docker 容器
docker exec -it server-order0 env LANG=C.UTF-8 /bin/bash
# docker exec -it server-order1 env LANG=C.UTF-8 /bin/bash
# 运行 Mysql 客户端
mysql -uroot -p

# 修改 root 用户密码
SET PASSWORD = '123456';

6.5 创建数据库

-- 在两个 Docker 容器都执行相同的 SQL 语句
CREATE DATABASE IF NOT EXISTS order_db CHARACTER SET utf8mb4 COLLATE utf8mb4_0900_ai_ci;
USE order_db;

-- 创建订单表 t_order0
CREATE TABLE IF NOT EXISTS t_order0 (
  id BIGINT PRIMARY KEY,
  order_no VARCHAR(30) COMMENT '订单号',
  amount DECIMAL(12,2) COMMENT '订单金额',
  user_id BIGINT COMMENT '用户编号'
);

-- 创建订单表 t_order1
CREATE TABLE IF NOT EXISTS t_order1 (
  id BIGINT PRIMARY KEY,
  order_no VARCHAR(30) COMMENT '订单号',
  amount DECIMAL(12,2) COMMENT '订单金额',
  user_id BIGINT COMMENT '用户编号'
);

6.6 水平分片配置

databaseName: sharding_db
dataSources:
  server_order0:
    url: jdbc:mysql://YOUR_IP_ADDRESS:63310/order_db?characterEncoding=utf8&serverTimezone=Asia/Shanghai&allowPublicKeyRetrieval=true&useSSL=false
    username: root
    password: 123456
    connectionTimeoutMilliseconds: 30000
    idleTimeoutMilliseconds: 60000
    maxLifetimeMilliseconds: 1800000
    maxPoolSize: 50
    minPoolSize: 1
  server_order1:
    url: jdbc:mysql://YOUR_IP_ADDRESS:63311/order_db?characterEncoding=utf8&serverTimezone=Asia/Shanghai&allowPublicKeyRetrieval=true&useSSL=false
    username: root
    password: 123456
    connectionTimeoutMilliseconds: 30000
    idleTimeoutMilliseconds: 60000
    maxLifetimeMilliseconds: 1800000
    maxPoolSize: 50
    minPoolSize: 1
rules:
  - !SHARDING
    tables:
      t_order:
        actualDataNodes: server_order${0..1}.t_order${0..1}
    databaseStrategy:
      # 分库策略
      standard:
        shardingColumn: user_id # 分片列名称
        shardingAlgorithmName: alg_db_inline_userid # 分片算法名称
    tableStrategy:
      # 分表策略
      standard:
        shardingColumn: order_no # 分片列名称
        shardingAlgorithmName: alg_hash_mod # 分片算法名称
    # 配置分片算法
    shardingAlgorithms:
      alg_db_inline_userid:
        type: INLINE
        props:
          algorithm-expression: server_order${user_id % 2}
      alg_hash_mod:
        type: HASH_MOD
        props:
          sharding-count: 2

6.7 启动 ShardingSphere

# 启动容器
docker start ss-proxy
# 查看容器是否启动成功
docker ps
# 连接 ShardingSphere
mysql -h 127.0.0.1 -P 3307 -u root -p

6.8 测试

# 进入容器
docker exec -it ss-proxy env LANG=C.UTF-8 /bin/bash
# 查看 ShardingSphere 的实时日志，以实际目录和文件名为准
tail -f /opt/shardingsphere-proxy/logs/shardingsphere.log

-- 路由到 server-order1
INSERT INTO t_order (id, order_no, user_id, amount) VALUES (1,'BIT001',1,20.00);
INSERT INTO t_order (id, order_no, user_id, amount) VALUES (2,'BIT002',1,20.00);
INSERT INTO t_order (id, order_no, user_id, amount) VALUES (3,'BIT003',1,20.00);
INSERT INTO t_order (id, order_no, user_id, amount) VALUES (4,'BIT004',1,20.00);

-- 路由到 server-order0
INSERT INTO t_order (id, order_no, user_id, amount) VALUES (1,'BIT001',2,20.00);
INSERT INTO t_order (id, order_no, user_id, amount) VALUES (2,'BIT002',2,20.00);
INSERT INTO t_order (id, order_no, user_id, amount) VALUES (3,'BIT003',2,20.00);
INSERT INTO t_order (id, order_no, user_id, amount) VALUES (4,'BIT004',2,20.00);

-- 验证数据分布
SELECT * FROM t_order;

至此，基于 ShardingSphere 的水平分片读写测试完成。