ShardingSphere-Proxy 入门教程之三

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大纲

前言

学习资源

ShardingSphere-Proxy 使用

水平分库使用案例

提示

本节将演示 SpringBoot + MyBatis-Plus 如何基于 ShardingSphere-Proxy 实现 水平分库，即根据某个字段（或几个字段）通过特定规则，将数据分散到多个库或表中，每个分片只存储部分数据。例如，可按主键分片：偶数主键记录放入 0 库（或表），奇数主键记录放入 1 库（或表），如图所示。水平分库通常是在水平分表的基础上进一步进行，将原本分散到多张表的数据继续分布到多台数据库服务器上，以提升整体的并发处理能力。完整的案例代码可以直接从 GitHub 下载对应章节 shardingsphere-proxy-lesson-03。

准备工作

版本说明

本案例所使用的组件版本如下表所示：

组件版本说明
JDK11
MySQL8.0.29
SpringBoot2.7.18
MyBatis-Plus3.3.1
ShardingSphere-Proxy5.1.1
数据库规划

本案例是在两个 MySQL 数据库上实现的，数据库的规划如下图所示：

数据库服务器 IP 端口库的名称表的名称
订单数据库服务器一（server-order0）192.168.2.1913310db_ordert_order0、t_order1
订单数据库服务器二（server-order1）192.168.2.1913311db_ordert_order0、t_order1
ShardingSphere-Proxy 服务器 192.168.2.1913309sharding_db（逻辑库）t_user（逻辑表）、t_order（逻辑表）
数据库部署
  • 部署订单数据库服务器一（server-order0）
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# 创建并启动 MySQL 容器（Docker 会自动在宿主机上创建不存在的目录）
docker run -d \
    -p 3310:3306 \
    -v /data/server/order0/conf:/etc/mysql/conf.d \
    -v /data/server/order0/data:/var/lib/mysql \
    -e MYSQL_ROOT_PASSWORD=123456 \
  -e TZ=Asia/Shanghai \
    --name server-order0 \
    --restart always \
    mysql:8.0.29
  • 更改订单数据库服务器一（server-order0）的默认密码校验方式
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# 进入容器内，其中环境变量 "env LANG=C.UTF-8" 用于避免容器内显示中文乱码的问题
docker exec -it server-order0 env LANG=C.UTF-8 /bin/bash

# 在容器内执行 MySQL 命令行
mysql -uroot -p

# 修改 MySQL 超级管理员用户的默认密码校验方式
ALTER USER 'root'@'%' IDENTIFIED WITH mysql_native_password BY '123456';
  • 部署订单数据库服务器二（server-order1）
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# 创建并启动 MySQL 容器（Docker 会自动在宿主机上创建不存在的目录）
docker run -d \
    -p 3311:3306 \
    -v /data/server/order1/conf:/etc/mysql/conf.d \
    -v /data/server/order1/data:/var/lib/mysql \
    -e MYSQL_ROOT_PASSWORD=123456 \
  -e TZ=Asia/Shanghai \
    --name server-order1 \
    --restart always \
    mysql:8.0.29
  • 更改订单数据库服务器二（server-order1）的默认密码校验方式
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# 进入容器内，其中环境变量 "env LANG=C.UTF-8" 用于避免容器内显示中文乱码的问题
docker exec -it server-order1 env LANG=C.UTF-8 /bin/bash

# 在容器内执行 MySQL 命令行
mysql -uroot -p

# 修改 MySQL 超级管理员用户的默认密码校验方式
ALTER USER 'root'@'%' IDENTIFIED WITH mysql_native_password BY '123456';
数据库初始化
  • 在订单数据库服务器一（server-order0）中，执行以下 SQL 语句：
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-- 创建数据库
CREATE DATABASE db_order;

-- 切换数据库
USE db_order;

-- 创建表（水平分库时不能使用数据库的自增主键，否则不同库不同表之间会发生主键冲突）
CREATE TABLE t_order0 (
  id BIGINT,
  order_no VARCHAR(30),
  user_id BIGINT,
  amount DECIMAL(10,2),
  PRIMARY KEY(id) 
);

-- 创建表（水平分库时不能使用数据库的自增主键，否则不同库不同表之间会发生主键冲突）
CREATE TABLE t_order1 (
  id BIGINT,
  order_no VARCHAR(30),
  user_id BIGINT,
  amount DECIMAL(10,2),
  PRIMARY KEY(id) 
);
  • 在订单数据库服务器二（server-order1）中，执行以下 SQL 语句：
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-- 创建数据库
CREATE DATABASE db_order;

-- 切换数据库
USE db_order;

-- 创建表（水平分库时不能使用数据库的自增主键，否则不同库不同表之间会发生主键冲突）
CREATE TABLE t_order0 (
  id BIGINT,
  order_no VARCHAR(30),
  user_id BIGINT,
  amount DECIMAL(10,2),
  PRIMARY KEY(id) 
);

-- 创建表（水平分库时不能使用数据库的自增主键，否则不同库不同表之间会发生主键冲突）
CREATE TABLE t_order1 (
  id BIGINT,
  order_no VARCHAR(30),
  user_id BIGINT,
  amount DECIMAL(10,2),
  PRIMARY KEY(id) 
);

ShardingSphere-Proxy 配置

水平分库配置

ShardingSphere-Proxy 支持两种配置模式，包括 YAML 和 DistSQL，任意选择一种即可。

特别注意

无论 ShardingSphere-Proxy 是使用 YAML 配置 还是 DistSQL 配置，都必须注意 ShardingSphere-Proxy 的版本差异。不同版本之间支持的 DistSQL 命令、YAML 配置语法以及参数格式可能存在较大差异，同一份配置在不同版本下可能无法直接执行或行为不一致，因此在编写和迁移配置时必须结合 ShardingSphere-Proxy 具体版本进行验证。

YAML 模式
  • 创建或编辑 ShardingSphere-Proxy 的 conf/config-sharding.yaml 配置文件，添加以下水平分库的配置内容：
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# 逻辑数据库（Schema）的名称
schemaName: sharding_db

# 配置数据源
dataSources:
  # 配置第一个数据源
  ds_order0:
    url: jdbc:mysql://192.168.2.191:3310/db_order?serverTimezone=UTC&useSSL=false
    username: root
    password: 123456
    connectionTimeoutMilliseconds: 30000
    idleTimeoutMilliseconds: 60000
    maxLifetimeMilliseconds: 1800000
    maxPoolSize: 50
    minPoolSize: 1
  # 配置第二个数据源
  ds_order1:
    url: jdbc:mysql://192.168.2.191:3311/db_order?serverTimezone=UTC&useSSL=false
    username: root
    password: 123456
    connectionTimeoutMilliseconds: 30000
    idleTimeoutMilliseconds: 60000
    maxLifetimeMilliseconds: 1800000
    maxPoolSize: 50
    minPoolSize: 1

# 配置数据分片规则
rules:
- !SHARDING
  tables:
    t_order:
      # 标准分片表（数据节点）
      actualDataNodes: ds_order${0..1}.t_order${0..1}
      # 分库策略
      databaseStrategy:
        standard:
          shardingColumn: user_id
          shardingAlgorithmName: alg_mod
      # 分表策略
      tableStrategy:
        standard:
          shardingColumn: order_no
          shardingAlgorithmName: alg_hash_mod
      # 分布式序列策略
      keyGenerateStrategy:
        column: id
        keyGeneratorName: alg_snowflake
  
  # 分片算法
  shardingAlgorithms:
    # 取模算法
    alg_mod:
      type: MOD
      props:
        sharding-count: 2
    # 哈希取模算法
    alg_hash_mod:
      type: HASH_MOD
      props:
        sharding-count: 2
  
  # 分布式序列算法
  keyGenerators:
    alg_snowflake:
      type: SNOWFLAKE
      props:
        max-vibration-offset: 1
        max-tolerate-time-difference-milliseconds: 10
  • ShardingSphere-Proxy 水平分库的配置内容添加完成后，需要重启 ShardingSphere-Proxy 服务（假设这里是通过 Docker 部署 ShardingSphere-Proxy 服务），否则配置不会生效
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# 重启 Docker 容器
docker restart server-proxy
  • 验证 ShardingSphere-Proxy 中的配置规则是否生效（ShardingSphere-Proxy 启动时会从 YAML 配置文件中加载规则）
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# 远程连接 ShardingSphere-Proxy
mysql -h192.168.2.191 -P3309 -uroot -p
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-- 切换到逻辑数据库（Schema）
USE sharding_db;

-- 查询所有数据源
SHOW SCHEMA RESOURCES;

-- 查询所有数据分片规则
SHOW SHARDING TABLE RULES;

-- 查询所有分片算法
SHOW SHARDING ALGORITHMS;

-- 查询所有分布式序列算法
SHOW SHARDING KEY GENERATORS;
DistSQL 模式
  • 创建逻辑数据库（Schema）
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-- 创建逻辑数据库（Schema）
CREATE DATABASE sharding_db;

-- 切换到逻辑数据库（Schema）
USE sharding_db;
  • 添加数据源
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-- 添加第一个数据源
ADD RESOURCE ds_order0 (
  URL="jdbc:mysql://192.168.2.191:3310/db_order?serverTimezone=UTC&useSSL=false",
  USER=root,
  PASSWORD=123456,
  PROPERTIES(
    "connectionTimeoutMilliseconds"="30000",
    "idleTimeoutMilliseconds"="60000",
    "maxLifetimeMilliseconds"="1800000",
    "maxPoolSize"="50",
    "minPoolSize"="1"
  )
);
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-- 添加第二个数据源
ADD RESOURCE ds_order1 (
  URL="jdbc:mysql://192.168.2.191:3311/db_order?serverTimezone=UTC&useSSL=false",
  USER=root,
  PASSWORD=123456,
  PROPERTIES(
    "connectionTimeoutMilliseconds"="30000",
    "idleTimeoutMilliseconds"="60000",
    "maxLifetimeMilliseconds"="1800000",
    "maxPoolSize"="50",
    "minPoolSize"="1"
  )
);
  • 创建分片算法
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-- 取模算法
CREATE SHARDING ALGORITHM alg_mod (
  TYPE(NAME=MOD, PROPERTIES("sharding-count"="2"))
);
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-- 哈希取模算法
CREATE SHARDING ALGORITHM alg_hash_mod (
  TYPE(NAME=HASH_MOD, PROPERTIES("sharding-count"="2"))
);
  • 创建分布式序列算法
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-- 雪花算法
CREATE SHARDING KEY GENERATOR alg_snowflake (
  TYPE(NAME=SNOWFLAKE, PROPERTIES(
    "max-vibration-offset"="1",
    "max-tolerate-time-difference-milliseconds"="10"
  ))
);
  • 创建数据分片规则
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CREATE SHARDING TABLE RULE t_order (
  DATANODES("ds_order${0..1}.t_order${0..1}"),
  DATABASE_STRATEGY(
    TYPE=STANDARD,
    SHARDING_COLUMN=user_id,
    SHARDING_ALGORITHM=alg_mod
  ),
  TABLE_STRATEGY(
    TYPE=STANDARD,
    SHARDING_COLUMN=order_no,
    SHARDING_ALGORITHM=alg_hash_mod
  ),
  KEY_GENERATE_STRATEGY(
    COLUMN=id,
    KEY_GENERATOR=alg_snowflake
  )
);
  • 验证配置规则是否生效（使用 DistSQL 定义数据源和数据分片规则后，不需要重启 ShardingSphere-Proxy 服务，默认会自动生效）
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-- 查询所有数据源
SHOW SCHEMA RESOURCES;

-- 查询所有数据分片规则
SHOW SHARDING TABLE RULES;

-- 查询所有分片算法
SHOW SHARDING ALGORITHMS;

-- 查询所有分布式序列算法
SHOW SHARDING KEY GENERATORS;
查看日志信息
  • 查看 ShardingSphere-Proxy 运行的实时日志信息
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# 进入容器内，其中环境变量 "env LANG=C.UTF-8" 用于避免容器内显示中文乱码的问题
docker exec -it server-proxy env LANG=C.UTF-8 /bin/bash

# 查看日志信息
tail -f /opt/shardingsphere-proxy/logs/stdout.log
远程访问测试
  • 远程连接 ShardingSphere-Proxy
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mysql -h192.168.2.191 -P3309 -uroot -p
  • 查看所有数据库
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mysql> show databases;
+------------------------+
| schema_name            |
+------------------------+
| sharding_db            |
| mysql                  |
| information_schema     |
| performance_schema     |
| sys                    |
+------------------------+
  • 切换数据库
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mysql> use sharding_db;
  • 查看所有表
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mysql> show tables;
+-----------------------+------------+
| Tables_in_sharding_db | Table_type |
+-----------------------+------------+
| t_order               | BASE TABLE |
+-----------------------+------------+
  • 查询用户数据
1
mysql> select * from t_order;

提示

执行完上述 select 操作后，可以在 ShardingSphere-Proxy 的日志信息中，查看对应的逻辑 SQL 和真实 SQL，以此判断水平分库是否生效。

SpringBoot 实战使用案例

添加依赖
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<properties>
    <spring-boot.version>2.7.18</spring-boot.version>
    <mysql-connector.version>8.2.0</mysql-connector.version>
    <mybatis-plus.version>3.3.1</mybatis-plus.version>
</properties>

<dependencyManagement>
    <dependencies>
        <!-- SpringBoot -->
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-dependencies</artifactId>
            <version>${spring-boot.version}</version>
            <type>pom</type>
            <scope>import</scope>
        </dependency>
    </dependencies>
</dependencyManagement>

<dependencies>
    <!-- Web -->
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
    </dependency>
    <!-- MySQL -->
    <dependency>
        <groupId>com.mysql</groupId>
        <artifactId>mysql-connector-j</artifactId>
        <version>${mysql-connector.version}</version>
    </dependency>
    <!-- MyBatis Plus -->
    <dependency>
        <groupId>com.baomidou</groupId>
        <artifactId>mybatis-plus-boot-starter</artifactId>
        <version>${mybatis-plus.version}</version>
    </dependency>
    <!-- Lombok -->
    <dependency>
        <groupId>org.projectlombok</groupId>
        <artifactId>lombok</artifactId>
        <optional>true</optional>
    </dependency>
    <!-- Test -->
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId>
        <scope>test</scope>
        <exclusions>
            <exclusion>
                <groupId>org.junit.vintage</groupId>
                <artifactId>junit-vintage-engine</artifactId>
            </exclusion>
        </exclusions>
    </dependency>
</dependencies>
创建实体类
  • 订单实体类（特别注意：分库分表场景下不能使用数据库的自增主键，必须采用分布式全局唯一 ID，否则不同库不同表之间会发生主键冲突）
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import com.baomidou.mybatisplus.annotation.IdType;
import com.baomidou.mybatisplus.annotation.TableId;
import com.baomidou.mybatisplus.annotation.TableName;
import lombok.Data;

import java.math.BigDecimal;

@TableName("t_order") // 逻辑表名
@Data
public class Order {

    /**
     * MyBatis-Plus 的 ID 策略为 None <br>
     * 当 ShardingSphere-Proxy 配置了分布式序列策略，会自动注入 ID
     */
    @TableId(type = IdType.NONE)
    private Long id;

    private String orderNo;

    private Long userId;

    private BigDecimal amount;

}
创建 Mapper
  • 订单 Mapper
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import com.baomidou.mybatisplus.core.mapper.BaseMapper;
import com.clay.shardingjdbc.entity.Order;
import org.apache.ibatis.annotations.Mapper;

@Mapper
public interface OrderMapper extends BaseMapper<Order> {

}
配置数据源
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# 应用名称
spring.application.name=sharding-proxy-demo

# 配置数据源（这里连接的是 ShardingSphere-Proxy，而不是 MySQL）
spring.datasource.driver-class-name=com.mysql.cj.jdbc.Driver
spring.datasource.url=jdbc:mysql://192.168.2.191:3309/sharding_db?serverTimezone=GMT%2B8&useSSL=false
spring.datasource.username=root
spring.datasource.password=root

# 打印 MyBatis-Plus 日志
mybatis-plus.configuration.log-impl=org.apache.ibatis.logging.stdout.StdOutImpl

测试代码

插入数据
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@SpringBootTest
class ShardingTest {

    @Autowired
    OrderMapper orderMapper;

    /**
     * 水平分库：插入数据测试
     */
    @Test
    public void testInsertOrder() {
        for (int i = 1; i <= 5; i++) {
            Order order = new Order();
            order.setOrderNo("000" + i);
            order.setUserId((long) i);
            order.setAmount(new BigDecimal(100));
            orderMapper.insert(order);
        }
    }

}

测试代码运行后，ShardingSphere-Proxy 运行输出的日志信息如下：

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23:29:19.412 [ShardingSphere-Command-8] INFO ShardingSphere-SQL - Logic SQL: INSERT INTO t_order ( id, order_no, user_id, amount ) VALUES ( 2000588989745934337, '0001', 1, 100 )
23:29:19.412 [ShardingSphere-Command-8] INFO ShardingSphere-SQL - SQLStatement: MySQLInsertStatement(setAssignment=Optional.empty, onDuplicateKeyColumns=Optional.empty)
23:29:19.412 [ShardingSphere-Command-8] INFO ShardingSphere-SQL - Actual SQL: ds_order1 ::: INSERT INTO t_order1 ( id, order_no, user_id, amount ) VALUES (2000588989745934337, '0001', 1, 100)

23:29:19.451 [ShardingSphere-Command-8] INFO ShardingSphere-SQL - Logic SQL: INSERT INTO t_order ( id, order_no, user_id, amount ) VALUES ( 2000588991763394562, '0002', 2, 100 )
23:29:19.451 [ShardingSphere-Command-8] INFO ShardingSphere-SQL - SQLStatement: MySQLInsertStatement(setAssignment=Optional.empty, onDuplicateKeyColumns=Optional.empty)
23:29:19.451 [ShardingSphere-Command-8] INFO ShardingSphere-SQL - Actual SQL: ds_order0 ::: INSERT INTO t_order0 ( id, order_no, user_id, amount ) VALUES (2000588991763394562, '0002', 2, 100)

23:29:19.470 [ShardingSphere-Command-9] INFO ShardingSphere-SQL - Logic SQL: INSERT INTO t_order ( id, order_no, user_id, amount ) VALUES ( 2000588991843086337, '0003', 3, 100 )
23:29:19.470 [ShardingSphere-Command-9] INFO ShardingSphere-SQL - SQLStatement: MySQLInsertStatement(setAssignment=Optional.empty, onDuplicateKeyColumns=Optional.empty)
23:29:19.470 [ShardingSphere-Command-9] INFO ShardingSphere-SQL - Actual SQL: ds_order1 ::: INSERT INTO t_order1 ( id, order_no, user_id, amount ) VALUES (2000588991843086337, '0003', 3, 100)

23:29:19.490 [ShardingSphere-Command-9] INFO ShardingSphere-SQL - Logic SQL: INSERT INTO t_order ( id, order_no, user_id, amount ) VALUES ( 2000588991926972418, '0004', 4, 100 )
23:29:19.490 [ShardingSphere-Command-9] INFO ShardingSphere-SQL - SQLStatement: MySQLInsertStatement(setAssignment=Optional.empty, onDuplicateKeyColumns=Optional.empty)
23:29:19.490 [ShardingSphere-Command-9] INFO ShardingSphere-SQL - Actual SQL: ds_order0 ::: INSERT INTO t_order0 ( id, order_no, user_id, amount ) VALUES (2000588991926972418, '0004', 4, 100)

23:29:19.514 [ShardingSphere-Command-9] INFO ShardingSphere-SQL - Logic SQL: INSERT INTO t_order ( id, order_no, user_id, amount ) VALUES ( 2000588992027635713, '0005', 5, 100 )
23:29:19.514 [ShardingSphere-Command-9] INFO ShardingSphere-SQL - SQLStatement: MySQLInsertStatement(setAssignment=Optional.empty, onDuplicateKeyColumns=Optional.empty)
23:29:19.514 [ShardingSphere-Command-9] INFO ShardingSphere-SQL - Actual SQL: ds_order1 ::: INSERT INTO t_order1 ( id, order_no, user_id, amount ) VALUES (2000588992027635713, '0005', 5, 100)
查询所有数据
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@SpringBootTest
class ShardingTest {

    @Autowired
    OrderMapper orderMapper;

    /**
     * 水平分库：查询所有数据 <br>
     * 查询了两个数据源，每个数据源中使用 UNION ALL 连接两个表
     */
    @Test
    public void testShardingSelectAll() {
        List<Order> orders = orderMapper.selectList(null);
    }

}

测试代码运行后，ShardingSphere-Proxy 运行输出的日志信息如下：

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23:33:26.195 [ShardingSphere-Command-10] INFO ShardingSphere-SQL - Logic SQL: SELECT  id,order_no,user_id,amount  FROM t_order
23:33:26.195 [ShardingSphere-Command-10] INFO ShardingSphere-SQL - SQLStatement: MySQLSelectStatement(table=Optional.empty, limit=Optional.empty, lock=Optional.empty, window=Optional.empty)
23:33:26.195 [ShardingSphere-Command-10] INFO ShardingSphere-SQL - Actual SQL: ds_order0 ::: SELECT  id,order_no,user_id,amount  FROM t_order0 UNION ALL SELECT  id,order_no,user_id,amount  FROM t_order1
23:33:26.195 [ShardingSphere-Command-10] INFO ShardingSphere-SQL - Actual SQL: ds_order1 ::: SELECT  id,order_no,user_id,amount  FROM t_order0 UNION ALL SELECT  id,order_no,user_id,amount  FROM t_order1
根据条件查询数据
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@SpringBootTest
class ShardingTest {

    @Autowired
    OrderMapper orderMapper;

    /**
     * 水平分库：根据 user_id（分片键）查询记录 <br>
     * 查询了一个数据源，每个数据源中使用 UNION ALL 连接两个表
     */
    @Test
    public void testShardingSelectByUserId() {
        QueryWrapper<Order> orderQueryWrapper = new QueryWrapper<>();
        orderQueryWrapper.eq("user_id", 1L);
        List<Order> orders = orderMapper.selectList(orderQueryWrapper);
        orders.forEach(System.out::println);
    }

}

测试代码运行后，ShardingSphere-Proxy 运行输出的日志信息如下：

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23:36:37.364 [ShardingSphere-Command-11] INFO ShardingSphere-SQL - Logic SQL: SELECT id,order_no,user_id,amount FROM t_order WHERE (user_id = 1)
23:36:37.364 [ShardingSphere-Command-11] INFO ShardingSphere-SQL - SQLStatement: MySQLSelectStatement(table=Optional.empty, limit=Optional.empty, lock=Optional.empty, window=Optional.empty)
23:36:37.364 [ShardingSphere-Command-11] INFO ShardingSphere-SQL - Actual SQL: ds_order1 ::: SELECT id,order_no,user_id,amount FROM t_order0 WHERE (user_id = 1) UNION ALL SELECT id,order_no,user_id,amount FROM t_order1 WHERE (user_id = 1)