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:
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MySQL
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MariaDB
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Oracle
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SQL Server
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PostgreSQL
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MongoDB
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redis
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HBase
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ClickHouse
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OceanBase
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TiDB
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Elasticsearch
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InfluxDB
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Vertica
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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。