中间件使用

分库分表中间件屏蔽了底层分片逻辑，让应用像操作单库单表一样操作分布式数据库。

中间件架构模式 ⭐⭐⭐⭐⭐

客户端分片 vs 代理分片

特性	客户端分片	代理分片
架构	应用内嵌分片逻辑	独立代理服务器
性能	高（直连数据库）	稍低（多一跳）
运维	复杂（需升级应用）	简单（统一管理）
语言支持	特定语言（如 Java）	所有语言
代表	ShardingSphere-JDBC	ShardingSphere-Proxy、MyCAT

客户端分片架构：

Application (集成 JDBC)
    ↓ 直连
┌────────┬────────┬────────┐
│  DB 0  │  DB 1  │  DB 2  │
└────────┴────────┴────────┘

代理分片架构：

Application
    ↓
Proxy (分片代理)
    ↓
┌────────┬────────┬────────┐
│  DB 0  │  DB 1  │  DB 2  │
└────────┴────────┴────────┘

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ShardingSphere ⭐⭐⭐⭐⭐

简介

ShardingSphere 是 Apache 顶级项目，包含三个产品：

• ShardingSphere-JDBC：客户端分片（推荐）

• ShardingSphere-Proxy：代理分片

• ShardingSphere-Sidecar：Service Mesh 分片（规划中）

ShardingSphere-JDBC 使用

Maven 依赖：

<dependency>
    <groupId>org.apache.shardingsphere</groupId>
    <artifactId>shardingsphere-jdbc-core</artifactId>
    <version>5.3.0</version>
</dependency>

配置示例（YAML）：

spring:
  shardingsphere:
    datasource:
      names: ds0,ds1
      ds0:
        type: com.zaxxer.hikari.HikariDataSource
        jdbc-url: jdbc:mysql://localhost:3306/db0
      ds1:
        type: com.zaxxer.hikari.HikariDataSource
        jdbc-url: jdbc:mysql://localhost:3306/db1

    rules:
      sharding:
        tables:
          t_user:
            actual-data-nodes: ds$->{0..1}.t_user_$->{0..3}
            # 分库策略
            database-strategy:
              standard:
                sharding-column: user_id
                sharding-algorithm-name: database-inline
            # 分表策略
            table-strategy:
              standard:
                sharding-column: user_id
                sharding-algorithm-name: table-inline

        sharding-algorithms:
          database-inline:
            type: INLINE
            props:
              algorithm-expression: ds$->{user_id % 2}
          table-inline:
            type: INLINE
            props:
              algorithm-expression: t_user_$->{user_id % 4}

Java 代码：

// 直接使用 JPA/MyBatis，无需修改业务代码
@Autowired
private UserRepository userRepository;

// ShardingSphere 自动路由到正确的库表
User user = userRepository.findById(123L);

ShardingSphere 核心功能

1. 数据分片

• 支持多种分片算法（取模、范围、哈希、自定义）

• 支持分库分表、读写分离

• 支持强制路由（Hint）

2. 分布式事务

• XA 事务（强一致性）

• Seata（最终一致性）

• BASE 柔性事务

3. 读写分离

rules:
  readwrite-splitting:
    data-sources:
      ds:
        write-data-source-name: master
        read-data-source-names: slave0,slave1
        load-balancer-name: round-robin

4. 数据加密

rules:
  encrypt:
    tables:
      t_user:
        columns:
          phone:
            cipher-column: phone_cipher
            encryptor-name: phone-encryptor

优点

• 无代理，高性能：直连数据库，无额外网络开销

• 功能丰富：分片、读写分离、加密、影子库

• 生态好：支持 MyBatis、JPA、Spring Boot

• 社区活跃：Apache 顶级项目，持续迭代

缺点

• 客户端升级成本高：需要修改所有应用

• 多语言支持差：主要支持 Java

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MyCAT ⭐⭐⭐⭐

简介

MyCAT 是开源的数据库分片中间件，模拟 MySQL 协议，应用无需改动代码。

架构：

Application
    ↓ MySQL 协议
MyCAT (8066端口)
    ↓
┌────────┬────────┬────────┐
│  DB 0  │  DB 1  │  DB 2  │
└────────┴────────┴────────┘

配置示例

server.xml（用户配置）：

<user name="mycat">
    <property name="password">123456</property>
    <property name="schemas">testdb</property>
</user>

schema.xml（分片规则）：

<schema name="testdb" checkSQLschema="false">
    <table name="t_user" dataNode="dn0,dn1,dn2,dn3" rule="mod-long"/>
</schema>

<dataNode name="dn0" dataHost="localhost1" database="db0"/>
<dataNode name="dn1" dataHost="localhost1" database="db1"/>

<dataHost name="localhost1" maxCon="1000" minCon="10" ...>
    <writeHost host="hostM1" url="localhost:3306" user="root" password="123456">
        <readHost host="hostS1" url="localhost:3307" .../>
    </writeHost>
</dataHost>

rule.xml（分片算法）：

<tableRule name="mod-long">
    <rule>
        <columns>user_id</columns>
        <algorithm>mod-long</algorithm>
    </rule>
</tableRule>

<function name="mod-long" class="io.mycat.route.function.PartitionByMod">
    <property name="count">4</property>
</function>

使用方式

// 应用连接 MyCAT，像使用单库一样
DataSource ds = new DruidDataSource();
ds.setUrl("jdbc:mysql://localhost:8066/testdb");
ds.setUsername("mycat");
ds.setPassword("123456");

// 业务代码不变
Connection conn = ds.getConnection();
PreparedStatement ps = conn.prepareStatement("SELECT * FROM t_user WHERE user_id = ?");
ps.setLong(1, 123);
ResultSet rs = ps.executeQuery();

优点

• 应用零改动：支持所有语言，只需修改连接地址

• 成熟稳定：社区使用广泛

• 支持分布式 JOIN：有限支持跨分片 JOIN

缺点

• 单点风险：MyCAT 本身可能成为瓶颈（需做高可用）

• 性能损耗：多一层代理，延迟增加

• 复杂 SQL 支持有限：如子查询、窗口函数

• 社区不活跃：近年更新缓慢

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ShardingSphere vs MyCAT ⭐⭐⭐⭐⭐

对比总结

对比项	ShardingSphere-JDBC	ShardingSphere-Proxy	MyCAT
架构	客户端	代理	代理
性能	⭐⭐⭐⭐⭐	⭐⭐⭐⭐	⭐⭐⭐⭐
多语言	❌ (Java)	✅	✅
运维复杂度	高	低	低
功能丰富度	⭐⭐⭐⭐⭐	⭐⭐⭐⭐⭐	⭐⭐⭐
社区活跃度	⭐⭐⭐⭐⭐	⭐⭐⭐⭐⭐	⭐⭐⭐
分布式事务	✅ (XA/Seata)	✅ (XA/Seata)	❌
推荐度	⭐⭐⭐⭐⭐	⭐⭐⭐⭐	⭐⭐⭐

选型建议

选择 ShardingSphere-JDBC：

• Java 项目

• 追求性能

• 不介意升级应用

选择 ShardingSphere-Proxy：

• 多语言项目

• 追求运维简单

• 可接受少许性能损耗

选择 MyCAT：

• 老项目，不想大改

• 社区方案成熟

• 功能需求简单

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常见问题 ⭐⭐⭐⭐

Q1: 如何处理跨分片 JOIN？

方案1：数据冗余（推荐）

// order 表冗余 user_name
// 避免 JOIN user 表

方案2：应用层 JOIN

List<User> users = userDao.selectByIds(userIds);
List<Order> orders = orderDao.selectByUserIds(userIds);
// 应用层合并

方案3：全局表

# 小表在每个分片都存一份
rules:
  sharding:
    broadcast-tables: t_config,t_dict

Q2: 如何强制路由到指定分片？

ShardingSphere Hint：

// 强制路由到 ds0
HintManager.getInstance().setDatabaseShardingValue("ds0");
userRepository.findById(123L);
HintManager.clear();

Q3: 如何平滑扩容？

双写方案：

1. 新库开始同时写入（双写）
2. 数据迁移工具同步历史数据
3. 校验数据一致性
4. 切换读流量到新库
5. 停止双写，下线旧库

Q4: 如何监控分片性能？

ShardingSphere：

• 内置 Metrics，支持 Prometheus

• 慢 SQL 日志

• 分片路由信息

MyCAT：

• 管理端口（9066）查看统计信息

• show @@datasource

• show @@connection

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面试要点 ⭐⭐⭐⭐⭐

Q1: 客户端分片和代理分片的区别？

• 客户端：嵌入应用，性能高，运维复杂

• 代理：独立服务，运维简单，性能稍低

Q2: ShardingSphere 和 MyCAT 如何选择？

• Java 项目优先 ShardingSphere-JDBC

• 多语言或运维简单优先 ShardingSphere-Proxy

• 老项目迁移成本低选 MyCAT

Q3: 如何保证分片中间件的高可用？

• 客户端分片：天然高可用（应用多实例）

• 代理分片：部署多个 Proxy，前置 LVS/Nginx

Q4: 分片后如何执行分布式事务？

• XA 事务（强一致性，性能差）

• Seata（最终一致性，推荐）

• 业务补偿（人工兜底）

Q5: 如何选择分片键？

• 数据均匀分布

• 查询条件包含分片键

• 业务相关性强

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参考资料

1. ShardingSphere 官网：https://shardingsphere.apache.org/

2. MyCAT 官网：http://www.mycat.org.cn/

3. 书籍推荐：《ShardingSphere 核心原理精讲》