ShardingSphere中配置体系是如何设计的

发布时间：2021-12-20 11:14:35 作者：小新
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ShardingSphere中配置体系是如何设计的

引言

Apache ShardingSphere 是一款开源的分布式数据库中间件，旨在为数据库提供分片、读写分离、数据加密、影子库压测等功能。其核心设计理念是通过插件化的方式，提供灵活的配置体系，以满足不同场景下的需求。本文将深入探讨 ShardingSphere 的配置体系设计，包括其核心组件、配置方式、以及如何通过配置实现各种功能。

1. ShardingSphere 配置体系概述

ShardingSphere 的配置体系是其核心功能的基础，它通过配置文件或代码的方式，定义了数据源、分片规则、读写分离策略、数据加密规则等。配置体系的设计目标是灵活、易用、可扩展，能够支持多种数据库类型和复杂的业务场景。

1.1 配置体系的核心组件

ShardingSphere 的配置体系主要由以下几个核心组件构成：

数据源配置（DataSource Configuration）：定义了数据库连接的基本信息，如数据库类型、连接地址、用户名、密码等。
分片规则配置（Sharding Rule Configuration）：定义了数据分片的规则，包括分片键、分片算法、分片表等。
读写分离配置（Read/Write Splitting Configuration）：定义了读写分离的策略，如主从数据库的配置、负载均衡策略等。
数据加密配置（Encrypt Rule Configuration）：定义了数据加密的规则，包括加密算法、加密字段等。
影子库配置（Shadow Database Configuration）：定义了影子库的配置，用于压测等场景。

1.2 配置方式

ShardingSphere 支持多种配置方式，包括：

YAML 配置文件：通过 YAML 文件定义配置，适用于大多数场景。
Java 代码配置：通过 Java 代码动态生成配置，适用于需要动态调整配置的场景。
Spring Boot 配置：通过 Spring Boot 的配置文件或注解进行配置，适用于 Spring Boot 项目。

2. 数据源配置

数据源配置是 ShardingSphere 配置体系的基础，它定义了数据库连接的基本信息。ShardingSphere 支持多种数据库类型，如 MySQL、PostgreSQL、Oracle 等。

2.1 YAML 配置文件示例

dataSources:
  ds_0:
    url: jdbc:mysql://localhost:3306/db0
    username: root
    password: root
  ds_1:
    url: jdbc:mysql://localhost:3306/db1
    username: root
    password: root

2.2 Java 代码配置示例

Map<String, DataSource> dataSourceMap = new HashMap<>();
dataSourceMap.put("ds_0", createDataSource("jdbc:mysql://localhost:3306/db0", "root", "root"));
dataSourceMap.put("ds_1", createDataSource("jdbc:mysql://localhost:3306/db1", "root", "root"));

private DataSource createDataSource(String url, String username, String password) {
    HikariDataSource dataSource = new HikariDataSource();
    dataSource.setJdbcUrl(url);
    dataSource.setUsername(username);
    dataSource.setPassword(password);
    return dataSource;
}

2.3 Spring Boot 配置示例

spring.shardingsphere.datasource.names=ds_0,ds_1

spring.shardingsphere.datasource.ds_0.type=com.zaxxer.hikari.HikariDataSource
spring.shardingsphere.datasource.ds_0.jdbc-url=jdbc:mysql://localhost:3306/db0
spring.shardingsphere.datasource.ds_0.username=root
spring.shardingsphere.datasource.ds_0.password=root

spring.shardingsphere.datasource.ds_1.type=com.zaxxer.hikari.HikariDataSource
spring.shardingsphere.datasource.ds_1.jdbc-url=jdbc:mysql://localhost:3306/db1
spring.shardingsphere.datasource.ds_1.username=root
spring.shardingsphere.datasource.ds_1.password=root

3. 分片规则配置

分片规则配置是 ShardingSphere 的核心功能之一，它定义了数据分片的规则。分片规则配置包括分片键、分片算法、分片表等。

3.1 YAML 配置文件示例

shardingRule:
  tables:
    t_order:
      actualDataNodes: ds_${0..1}.t_order_${0..1}
      tableStrategy:
        standard:
          shardingColumn: order_id
          preciseAlgorithmClassName: com.example.PreciseShardingAlgorithm
          rangeAlgorithmClassName: com.example.RangeShardingAlgorithm
      keyGenerateStrategy:
        column: order_id
        keyGenerator:
          type: SNOWFLAKE
          props:
            worker.id: 123

3.2 Java 代码配置示例

ShardingRuleConfiguration shardingRuleConfig = new ShardingRuleConfiguration();
TableRuleConfiguration tableRuleConfig = new TableRuleConfiguration("t_order", "ds_${0..1}.t_order_${0..1}");
tableRuleConfig.setTableShardingStrategyConfig(new StandardShardingStrategyConfiguration("order_id", "com.example.PreciseShardingAlgorithm", "com.example.RangeShardingAlgorithm"));
tableRuleConfig.setKeyGenerateStrategyConfig(new KeyGenerateStrategyConfiguration("order_id", "SNOWFLAKE"));
shardingRuleConfig.getTableRuleConfigs().add(tableRuleConfig);

3.3 Spring Boot 配置示例

spring.shardingsphere.sharding.tables.t_order.actual-data-nodes=ds_${0..1}.t_order_${0..1}
spring.shardingsphere.sharding.tables.t_order.table-strategy.standard.sharding-column=order_id
spring.shardingsphere.sharding.tables.t_order.table-strategy.standard.precise-algorithm-class-name=com.example.PreciseShardingAlgorithm
spring.shardingsphere.sharding.tables.t_order.table-strategy.standard.range-algorithm-class-name=com.example.RangeShardingAlgorithm
spring.shardingsphere.sharding.tables.t_order.key-generate-strategy.column=order_id
spring.shardingsphere.sharding.tables.t_order.key-generate-strategy.key-generator.type=SNOWFLAKE
spring.shardingsphere.sharding.tables.t_order.key-generate-strategy.key-generator.props.worker.id=123

4. 读写分离配置

读写分离配置是 ShardingSphere 的另一个核心功能，它定义了读写分离的策略。读写分离配置包括主从数据库的配置、负载均衡策略等。

4.1 YAML 配置文件示例

readWriteSplittingRule:
  dataSources:
    ds_0:
      writeDataSourceName: ds_0_master
      readDataSourceNames:
        - ds_0_slave_0
        - ds_0_slave_1
      loadBalancerName: roundRobin
    ds_1:
      writeDataSourceName: ds_1_master
      readDataSourceNames:
        - ds_1_slave_0
        - ds_1_slave_1
      loadBalancerName: random
  loadBalancers:
    roundRobin:
      type: ROUND_ROBIN
    random:
      type: RANDOM

4.2 Java 代码配置示例

ReadWriteSplittingRuleConfiguration readWriteSplittingRuleConfig = new ReadWriteSplittingRuleConfiguration();
readWriteSplittingRuleConfig.getDataSources().add(new ReadWriteSplittingDataSourceRuleConfiguration("ds_0", "ds_0_master", Arrays.asList("ds_0_slave_0", "ds_0_slave_1"), "roundRobin"));
readWriteSplittingRuleConfig.getDataSources().add(new ReadWriteSplittingDataSourceRuleConfiguration("ds_1", "ds_1_master", Arrays.asList("ds_1_slave_0", "ds_1_slave_1"), "random"));
readWriteSplittingRuleConfig.getLoadBalancers().put("roundRobin", new LoadBalanceConfiguration("ROUND_ROBIN"));
readWriteSplittingRuleConfig.getLoadBalancers().put("random", new LoadBalanceConfiguration("RANDOM"));

4.3 Spring Boot 配置示例

spring.shardingsphere.readwrite-splitting.data-sources.ds_0.write-data-source-name=ds_0_master
spring.shardingsphere.readwrite-splitting.data-sources.ds_0.read-data-source-names=ds_0_slave_0,ds_0_slave_1
spring.shardingsphere.readwrite-splitting.data-sources.ds_0.load-balancer-name=roundRobin
spring.shardingsphere.readwrite-splitting.data-sources.ds_1.write-data-source-name=ds_1_master
spring.shardingsphere.readwrite-splitting.data-sources.ds_1.read-data-source-names=ds_1_slave_0,ds_1_slave_1
spring.shardingsphere.readwrite-splitting.data-sources.ds_1.load-balancer-name=random
spring.shardingsphere.readwrite-splitting.load-balancers.roundRobin.type=ROUND_ROBIN
spring.shardingsphere.readwrite-splitting.load-balancers.random.type=RANDOM

5. 数据加密配置

数据加密配置是 ShardingSphere 提供的一项安全功能，它定义了数据加密的规则。数据加密配置包括加密算法、加密字段等。

5.1 YAML 配置文件示例

encryptRule:
  encryptors:
    aes_encryptor:
      type: AES
      props:
        aes.key.value: 123456
  tables:
    t_user:
      columns:
        user_name:
          cipherColumn: user_name_cipher
          encryptorName: aes_encryptor

5.2 Java 代码配置示例

EncryptRuleConfiguration encryptRuleConfig = new EncryptRuleConfiguration();
encryptRuleConfig.getEncryptors().put("aes_encryptor", new EncryptorConfiguration("AES", "aes.key.value=123456"));
encryptRuleConfig.getTables().put("t_user", new EncryptTableRuleConfiguration(Collections.singletonMap("user_name", new EncryptColumnRuleConfiguration("user_name_cipher", "aes_encryptor"))));

5.3 Spring Boot 配置示例

spring.shardingsphere.encrypt.encryptors.aes_encryptor.type=AES
spring.shardingsphere.encrypt.encryptors.aes_encryptor.props.aes.key.value=123456
spring.shardingsphere.encrypt.tables.t_user.columns.user_name.cipher-column=user_name_cipher
spring.shardingsphere.encrypt.tables.t_user.columns.user_name.encryptor-name=aes_encryptor

6. 影子库配置

影子库配置是 ShardingSphere 提供的一项压测功能，它定义了影子库的配置。影子库配置包括影子库的数据源、影子表等。

6.1 YAML 配置文件示例

shadowRule:
  dataSources:
    shadow_ds_0:
      sourceDataSourceName: ds_0
      shadowDataSourceName: ds_0_shadow
    shadow_ds_1:
      sourceDataSourceName: ds_1
      shadowDataSourceName: ds_1_shadow
  tables:
    t_order:
      shadowAlgorithmNames:
        - simple_hint
  shadowAlgorithms:
    simple_hint:
      type: SIMPLE_HINT
      props:
        foo: bar

6.2 Java 代码配置示例

ShadowRuleConfiguration shadowRuleConfig = new ShadowRuleConfiguration();
shadowRuleConfig.getDataSources().add(new ShadowDataSourceConfiguration("shadow_ds_0", "ds_0", "ds_0_shadow"));
shadowRuleConfig.getDataSources().add(new ShadowDataSourceConfiguration("shadow_ds_1", "ds_1", "ds_1_shadow"));
shadowRuleConfig.getTables().put("t_order", new ShadowTableConfiguration(Collections.singletonList("simple_hint")));
shadowRuleConfig.getShadowAlgorithms().put("simple_hint", new ShadowAlgorithmConfiguration("SIMPLE_HINT", "foo=bar"));

6.3 Spring Boot 配置示例

spring.shardingsphere.shadow.data-sources.shadow_ds_0.source-data-source-name=ds_0
spring.shardingsphere.shadow.data-sources.shadow_ds_0.shadow-data-source-name=ds_0_shadow
spring.shardingsphere.shadow.data-sources.shadow_ds_1.source-data-source-name=ds_1
spring.shardingsphere.shadow.data-sources.shadow_ds_1.shadow-data-source-name=ds_1_shadow
spring.shardingsphere.shadow.tables.t_order.shadow-algorithm-names=simple_hint
spring.shardingsphere.shadow.shadow-algorithms.simple_hint.type=SIMPLE_HINT
spring.shardingsphere.shadow.shadow-algorithms.simple_hint.props.foo=bar

7. 配置体系的扩展性

ShardingSphere 的配置体系设计得非常灵活，支持通过插件化的方式扩展功能。用户可以根据自己的需求，自定义分片算法、加密算法、负载均衡策略等。

7.1 自定义分片算法

用户可以通过实现 PreciseShardingAlgorithm 和 RangeShardingAlgorithm 接口，自定义分片算法。

public class CustomPreciseShardingAlgorithm implements PreciseShardingAlgorithm<Integer> {
    @Override
    public String doSharding(Collection<String> availableTargetNames, PreciseShardingValue<Integer> shardingValue) {
        // 自定义分片逻辑
        return availableTargetNames.iterator().next();
    }
}

7.2 自定义加密算法

用户可以通过实现 EncryptAlgorithm 接口，自定义加密算法。

public class CustomEncryptAlgorithm implements EncryptAlgorithm {
    @Override
    public void init() {
        // 初始化逻辑
    }

    @Override
    public String encrypt(Object plaintext) {
        // 加密逻辑
        return null;
    }

    @Override
    public Object decrypt(String ciphertext) {
        // 解密逻辑
        return null;
    }

    @Override
    public String getType() {
        return "CUSTOM";
    }
}

7.3 自定义负载均衡策略

用户可以通过实现 LoadBalanceAlgorithm 接口，自定义负载均衡策略。

public class CustomLoadBalanceAlgorithm implements LoadBalanceAlgorithm {
    @Override
    public String getType() {
        return "CUSTOM";
    }

    @Override
    public DataSource getDataSource(String name, Map<String, DataSource> dataSourceMap) {
        // 自定义负载均衡逻辑
        return dataSourceMap.values().iterator().next();
    }
}

8. 配置体系的最佳实践

在实际使用中，配置体系的设计和使用需要遵循一些最佳实践，以确保系统的稳定性和可维护性。

8.1 配置文件的版本控制

配置文件应该纳入版本控制系统，以便于追踪配置的变化和历史记录。

8.2 配置的模块化

将配置按照功能模块进行划分，如数据源配置、分片规则配置、读写分离配置等，便于管理和维护。

8.3 配置的验证

在应用启动时，应该对配置进行验证，确保配置的正确性和完整性。

8.4 配置的动态更新

在需要动态调整配置的场景下，可以通过代码动态更新配置，而不需要重启应用。

9. 总结

ShardingSphere 的配置体系设计得非常灵活和强大，能够满足各种复杂的业务场景需求。通过配置文件或代码的方式，用户可以轻松定义数据源、分片规则、读写分离策略、数据加密规则等。同时，ShardingSphere 还支持通过插件化的方式扩展功能，用户可以根据自己的需求自定义分片算法、加密算法、负载均衡策略等。在实际使用中，遵循配置体系的最佳实践，可以确保系统的稳定性和可维护性。

通过本文的介绍，相信读者对 ShardingSphere 的配置体系有了更深入的理解，能够在实际项目中更好地应用和扩展 ShardingSphere 的功能。

ShardingSphere中配置体系是如何设计的

ShardingSphere中配置体系是如何设计的

引言

1. ShardingSphere 配置体系概述

1.1 配置体系的核心组件

1.2 配置方式

2. 数据源配置

2.1 YAML 配置文件示例

2.2 Java 代码配置示例

2.3 Spring Boot 配置示例

3. 分片规则配置

3.1 YAML 配置文件示例

3.2 Java 代码配置示例

3.3 Spring Boot 配置示例

4. 读写分离配置

4.1 YAML 配置文件示例

4.2 Java 代码配置示例

4.3 Spring Boot 配置示例

5. 数据加密配置

5.1 YAML 配置文件示例

5.2 Java 代码配置示例

5.3 Spring Boot 配置示例

6. 影子库配置

6.1 YAML 配置文件示例

6.2 Java 代码配置示例

6.3 Spring Boot 配置示例

7. 配置体系的扩展性

7.1 自定义分片算法

7.2 自定义加密算法

7.3 自定义负载均衡策略

8. 配置体系的最佳实践

8.1 配置文件的版本控制

8.2 配置的模块化

8.3 配置的验证

8.4 配置的动态更新

9. 总结

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