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当下,随着数据量的不断增长和互联网应用的不断扩展,数据库成为了很多企业和团队不可或缺的一部分。然而,随着数据库规模的不断扩大,数据库的性能和扩展性也成为了很多企业和团队需要面对的挑战。而mycat中间件作为一个开源的、高性能的数据库中间件,为解决这些问题提供了一种可行的方案。 Mycat用于解决数据库单机性能瓶颈问题和数据分片问题、跨数据库应用问题、提高数据库的可用性和可扩展性等方面,具有许多优势和特点。

        本文将介绍mycat中间件的原理、应用场景及DEMO以及注意事项。

 

01

Mycat的原理

    Mycat的原理是将一个大的MySQL数据库分成多个小的MySQL数据库,每个小的MySQL数据库称为一个分片,每个分片都可以独立扩展和管理。Mycat作为中间件,位于应用程序和MySQL数据库之间,接收应用程序的SQL请求,将SQL请求解析后路由到相应的分片上执行,然后将结果返回给应用程序。Mycat还支持读写分离、数据分片、数据备份等功能,提高了MySQL数据库的可用性和可扩展性。

Mycat作为分布式数据库中间件,其执行过程如下图所示:

总的来说Mycat支持以下几个特性:

(1)读写分离: 读写分离是建立在主从结构之上,让主节点去承载写操作,从节点承载读操作,这样做的目的就是可以分担主节点的压力,提升主从结构的整体效率。

 

(2)垂直拆分: 简单来说就是mycat中的表(不同的表)可以对接多个不同的数据库。

(3)水平拆分:mycat中的表(一张表)是由多个数据库中的表组合而成。

 

目前Mycat支持大部分主流的数据库:

  • MySQL

  • MariaDB

  • Oracle

  • SQL Server

  • PostgreSQL

  • MongoDB

  • redis

  • HBase

  • ClickHouse

  • OceanBase

  • TiDB

  • Elasticsearch

  • InfluxDB

  • Vertica

  • Greenplum

 

02

Mycat的使用案例

 

(1)实现数据分片

        Mycat可以将一个大的MySQL数据库分成多个小的MySQL数据库,每个小的MySQL数据库称为一个分片。数据分片可以解决MySQL单机性能瓶颈问题和数据分散问题。例如,一个电商网站的订单数据可以分成多个分片存储,提高了系统的并发性能和扩展性。

        以下是一个简单的Mycat数据分片的示例:

首先,我们需要创建两个MySQL数据库实例,例如db1和db2,并将它们配置为主从复制。确保两个实例的数据相同。

然后,我们需要在Mycat中配置数据分片规则。在Mycat的server.xml中,添加以下配置:

<dataHost name="db1" maxCon="1000" minCon="10" balance="0" writeType="0" dbType="mysql" dbDriver="native" switchType="1" slaveThreshold="100"> <heartbeat>select user()</heartbeat> <writeHost host="host1" url="jdbc:mysql://host1:3306/test" user="root" password="123456"/> <readHost host="host1" url="jdbc:mysql://host1:3306/test" user="root" password="123456"/> </dataHost>


    <dataHost name="db2" maxCon="1000" minCon="10" balance="0"            writeType="0" dbType="mysql" dbDriver="native" switchType="1" slaveThreshold="100">        <heartbeat>select user()</heartbeat>        <writeHost host="host2" url="jdbc:mysql://host2:3306/test" user="root" password="123456"/>        <readHost host="host2" url="jdbc:mysql://host2:3306/test" user="root" password="123456"/>    </dataHost>

    <dataNode name="dn1" dataHost="db1" database="test" />    <dataNode name="dn2" dataHost="db2" database="test" />

    <rule name="rule1">        <table name="user" primaryKey="id" />        <ruleColumn name="id" />        <rule>            <when>                <condition column="id" algorithm="mod" value="2" />            </when>            <then>                <dataNode name="dn1" />            </then>            <otherwise>                <dataNode name="dn2" />            </otherwise>        </rule>    </rule>

 

        在上述配置中,我们定义了两个数据节点(dataNode),分别对应db1和db2数据库实例。我们还定义了一个名为“rule1”的规则,它将user表根据id字段进行分片。如果id是偶数,则将数据插入到dn1(即db1)中,否则将数据插入到dn2(即db2)中。

        接着,我们可以测试配置是否正常工作。我们可以使用以下命令在Mycat中查询user表:

  • select * from user;

 

        根据id字段的值,查询将转发到相应的数据库实例。如果id为偶数,则查询将在db1中进行,否则将在db2中进行。

 

(2)实现读写分离

    读写分离是实现高可用、高性能的重要手段之一。Mycat通过读写分离可以提高了数据库的读写性能,下面是使用Mycat和MySQL实现读写分离的例子。

首先需要安装Mycat和MySQL,并配置好相关参数。具体的安装过程这里不再赘述。

接着,配置Mycat的server.xml

在Mycat的conf目录下,找到server.xml文件,配置如下:

<?xml version="1.0"?><!DOCTYPE server SYSTEM "server.dtd"><server> <!--配置MyCat支持的所有数据源--> <dataHost name="db1" maxCon="1000" minCon="10" balance="0" writeType="0" dbType="mysql" dbDriver="native" switchType="1"> <heartbeat>select user()</heartbeat> <writeHost host="master" url="127.0.0.1:3306" user="root" password="123456"> <readHost host="slave1" url="127.0.0.1:3307" user="root" password="123456"/> <readHost host="slave2" url="127.0.0.1:3308" user="root" password="123456"/> </writeHost> </dataHost> <!--定义数据源路由规则--> <dataNode name="dn1" dataHost="db1" database="test" /> <!--定义表分片规则--> <tableRule name="user" dataNode="dn1" ruleType="hash"> <rule> <column>id</column> <algorithm>mod</algorithm> </rule> </tableRule></server>

        配置了一个名为db1的数据源,包含一个写库和两个读库。定义了一个数据源路由规则,将数据源路由到dn1节点上。还定义了一个表分片规则,将user表按照id列进行hash分片。

另外,还需要在MySQL的配置文件my.cnf中配置如下参数:

主数据库配置

[mysqld]log-bin=mysql-bin #开启二进制日志server-id=1 #配置MySQL实例的ID,必须唯一

 从数据库配置

[mysqld]relay-log=mysql-relay-bin #从库开启中继日志read-only=1 #从库只读server-id=2 #配置MySQL实例的ID,必须唯一

      需要注意的是,每个MySQL实例需要配置不同的server-id参数,保证唯一性。

      通过以上配置,我们已经完成了Mycat和MySQL的相关配置。当向MySQL中写入数据时,需要使用Mycat的写库。当从MySQL中读取数据时,可以使用Mycat的任意一个读库。

 

(3)数据备份

        Mycat支持数据备份,可以将数据备份到多个MySQL服务器上,提高了数据库的可用性和可靠性。例如,一个电商网站的订单数据可以备份到多个MySQL服务器上,即使其中一个服务器出现故障,数据依然可以恢复。这里提供一个简单的Demo,演示如何在Mycat中进行数据备份,并将备份数据复制到多台MySQL服务器上:

首先,在Mycat的conf/目录下创建一个新的文件夹 backup,用于存储备份数据。

接着,修改conf/schema.xml文件,添加以下配置:

<schema name="TESTDB" checkSQLschema="false" sqlMaxLimit="100" dataNode="dn1,dn2">    <table name="t_order"/>    <dataNode name="dn1" dataHost="localhost" database="test" />    <dataNode name="dn2" dataHost="192.168.1.100" database="test" />    <dataHost name="localhost" maxCon="1000" minCon="10" balance="0" writeType="0" dbType="mysql" dbDriver="native" switchType="1"  slaveThreshold="100">        <heartbeat>select user()</heartbeat>        <writeHost host="hostM1" url="jdbc:mysql://localhost:3306/test" user="root" password="123456">            <readHost host="hostS1" url="jdbc:mysql://localhost:3306/test" user="root" password="123456" />            <readHost host="hostS2" url="jdbc:mysql://localhost:3306/test" user="root" password="123456" />        </writeHost>    </dataHost>    <dataHost name="192.168.1.100" maxCon="1000" minCon="10" balance="0" writeType="0" dbType="mysql" dbDriver="native" switchType="1"  slaveThreshold="100">        <heartbeat>select user()</heartbeat>        <writeHost host="hostM2" url="jdbc:mysql://192.168.1.100:3306/test" user="root" password="123456">            <readHost host="hostS3" url="jdbc:mysql://192.168.1.100:3306/test" user="root" password="123456" />            <readHost host="hostS4" url="jdbc:mysql://192.168.1.100:3306/test" user="root" password="123456" />        </writeHost>    </dataHost>    <backupNode name="backup" basePath="/data/backup">        <dataHost host="localhost" name="backup1" />        <dataHost host="192.168.1.100" name="backup2" />    </backupNode></schema>

 

接着,在conf/server.xml文件中,添加以下配置:

<system> <property name="user" value="root"/> <property name="password" value="123456"/> <property name="useSqlStat" value="true"/> <property name="sequnceHandlerType" value="1"/> <property name="useGlobleTableCheck" value="false" /> <property name="useHeartbeat" value="true" /> <property name="heartBeatPeriod" value="3000" /> <property name="backupTime" value="03:00:00" /> <property name="backupPath" value="/data/backup"/> <property name="backupNode" value="backup"/></system>

以上配置中,backupTime属性用于设置备份时间,backupPath属性用于设置备份数据存储路径,backupNode属性用于指定备份数据存储节点。

最后, 启动Mycat服务,当备份时间到达时,Mycat会自动将数据备份到指定的备份节点。可以通过SCP或其他工具将备份数据从备份节点复制到多个MySQL服务器上。

 

(4)分布式事务

        Mycat支持分布式事务,可以将多个MySQL数据库上的事务合并为一个分布式事务,保证数据的一致性和可靠性。

      下面是一个简单的Mycat分布式事务的DEMO。假设我们有两个MySQL数据库,在Mycat的server.xml中配置两个数据源:

<dataHost name="db1" ...> <heartbeat>...</heartbeat> <writeHost host="host1" url="jdbc:mysql://host1:3306/db1?useUnicode=true" user="root" password="root"/> <readHost host="host2" url="jdbc:mysql://host2:3306/db1?useUnicode=true" user="root" password="root"/></dataHost>


<dataHost name="db2" ...>    <heartbeat>...</heartbeat>    <writeHost host="host3" url="jdbc:mysql://host3:3306/db2?useUnicode=true" user="root" password="root"/>    <readHost host="host4" url="jdbc:mysql://host4:3306/db2?useUnicode=true" user="root" password="root"/></dataHost>

 

然后在Mycat的schema.xml中定义两个schema,每个schema使用一个数据源:

<schema name="db1_schema" dataNode="dn1,dn2" group="group1">    <table name="t_order" primaryKey="id" dataNode="dn1,dn2"/></schema>

<schema name="db2_schema" dataNode="dn3,dn4" group="group1">    <table name="t_order_item" primaryKey="id" dataNode="dn3,dn4"/></schema>

        Mycat使用2PC(Two-Phase Commit)协议来实现分布式事务。当一个事务跨越多个MySQL数据库时,Mycat会将这个事务分成多个子事务,每个子事务对应一个MySQL数据库上的事务。Mycat会作为分布式事务的协调者,负责协调各个子事务的提交或回滚。

        在Mycat中,每个数据源对应一个DataNode,每个DataNode对应一个MySQL数据库。当一个事务涉及到多个DataNode时,Mycat会将这些DataNode放到同一个Group中。在Mycat中,Group是一个逻辑概念,用来表示一组具有相同特性的DataNode。Mycat将Group看作一个整体,对外提供统一的服务。当一个事务涉及到多个DataNode时,Mycat会将这些DataNode放到同一个Group中,然后在Group内部进行协调。

        当一个事务涉及到多个DataNode时,Mycat会将这个事务分成多个子事务,每个子事务对应一个DataNode上的事务。Mycat会将这些子事务放到一个分布式事务中,然后将分布式事务提交或回滚。在分布式事务提交或回滚时,Mycat会使用2PC协议来保证数据的一致性和可靠性。

        下面是一个JAVA调用Mycat实现分布式事务的DEMO。

public void test() throws Exception {    Connection conn = null;    try {        // 获取Mycat连接        Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver");        conn = DriverManager.getConnection("jdbc:mysql://127.0.0.1:8066/testdb?user=user1&password=123456&useUnicode=true&characterEncoding=utf8");        conn.setAutoCommit(false);

        // 在db1中插入一条订单记录        Statement stmt1 = conn.createStatement();        stmt1.executeUpdate("insert into t_order (id, user_id, amount) values (1, 1, 100)");        stmt1.close();

        // 获取db2连接        Connection conn2 = DriverManager.getConnection("jdbc:mysql://127.0.0.1:8066/testdb2?user=user1&password=123456&useUnicode=true&characterEncoding=utf8");        conn2.setAutoCommit(false);

        // 在db2中插入一条订单明细记录        Statement stmt2 = conn2.createStatement();        stmt2.executeUpdate("insert into t_order_item (id, order_id, product_id, price, quantity) values (1, 1, 1, 50, 2)");        stmt2.close();

        // 提交事务        conn.commit();        conn2.commit();    } catch (Exception e) {        // 回滚事务        if (conn != null) {            conn.rollback();        }        if (conn2 != null) {            conn2.rollback();        }        throw e;    } finally {        // 关闭连接        if (conn != null) {            conn.close();        }        if (conn2 != null) {            conn2.close();        }    }}

        在这个DEMO中,我们先获取Mycat连接,然后在db1中插入一条订单记录,在db2中插入一条订单明细记录。最后提交事务。如果在提交事务过程中发生异常,我们就回滚事务。在回滚事务时,我们需要对每个数据源都进行回滚。

 

03

Mycat的缺陷和注意事项

    mycat中间件作为一个开源的、高性能的数据库中间件,在使用过程中需要注意以下几点缺陷和注意事项:

(1). 数据一致性问题:由于mycat采用的是分片复制的方式,数据的复制和同步存在一定的延迟,可能会导致数据不一致的问题。

(2). 连接池问题:mycat采用的是自己的连接池,需要在配置文件中进行配置,如果连接池设置不当,可能会导致连接池满了无法连接的情况。

(3). SQL转换问题:mycat对SQL进行了转换,可能会导致某些SQL无法正确执行,需要在配置文件中进行相应的设置。

(4). 负载均衡问题:mycat的负载均衡算法可能存在一定的不均衡,需要根据实际情况进行调整。

(5). 安全问题:mycat作为一个中间件,需要在配置文件中进行相应的安全设置,防止数据泄露或者被攻击。

    mycat作为一个开源的、高性能的数据库中间件,需要在使用过程中根据实际情况进行相应的配置和调整,才能达到最优的效果。

总结

        Mycat是一款开源的分布式数据库中间件,可以解决MySQL单机性能瓶颈问题和数据分片问题,提高了数据库的可用性和可扩展性。Mycat支持数据分片、读写分离、数据备份和分布式事务等功能,适用于高并发、海量数据的应用场景。

        但在使用中也需要结合实际,理解Mycat的缺点和可能存在的问题,根据具体场景和需求选择是否使用,配置适合的参数。

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