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浅谈订单重构之MySQL分库分表实战篇

2023-09-02 246
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本文涉及的产品
云数据库 RDS MySQL，集群系列 2核4GB
推荐场景：
搭建个人博客
RDS MySQL Serverless 基础系列，0.5-2RCU 50GB
推荐场景：
学生管理系统数据库设计 搭建个人博客
云数据库 RDS PostgreSQL，集群系列 2核4GB
简介： 浅谈订单重构之MySQL分库分表实战篇

一、背景

发布上篇文章浅谈订单重构之路之后，有很多小伙伴想知道，分库分表具体是如何实现的。那么这篇文章具体介绍下，分库分表实战。

二、目标

1.本文将完成如下目标:

* 分表数量: 256    分库数量: 4

* 以用户ID(user_id) 为数据库分片Key

* 最后测试订单创建，更新，删除, 单订单号查询，根据user_id查询列表操作。

架构图:


表结构如下:

CREATE TABLE `order_XXX` (
  `order_id` bigint(20) unsigned NOT NULL,
  `user_id` int(11) DEFAULT '0' COMMENT '订单id',
  `status` int(11) DEFAULT '0' COMMENT '订单状态',
  `booking_date` datetime DEFAULT NULL,
  `create_time` datetime DEFAULT NULL,
  `update_time` datetime DEFAULT NULL,
  PRIMARY KEY (`order_id`),
  KEY `idx_user_id` (`user_id`),
  KEY `idx_bdate` (`booking_date`),
  KEY `idx_ctime` (`create_time`),
  KEY `idx_utime` (`update_time`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8;

注:  000<= XXX <= 255, 本文重点在于分库分表实践, 只保留具有代表性字段，其它场景可以在此基础上做改进。

全局唯一ID设计

要求:1.全局唯一 2:粗略有序 3:可反解出库编号

  • 1bit + 39bit时间差 + 8bit机器号 + 8bit用户编号(库号) + 8bit自增序列
订单号组成项 保留字段 毫秒级时间差 机器数 用户编号(表编号) 自增序列
所占字节(单位bit) 1 39 8 8 8

单机最大QPS: 256000 使用寿命: 17年

订单号生成规则说明详见浅谈分布式唯一Id生成器之最佳实践

三、环境准备

1.基本信息

项 版本 备注
SpringBoot 2.1.10.RELEASE
Mango 1.6.16 wiki地址:https://github.com/jfaster/mango
HikariCP 3.2.0
Mysql 5.7 测试使用docker一键搭建

2.数据库环境准备

温馨提示：使用docker-compose快速搭建了4主4从数据库集群，实现本地快速一键部署

3.建库 & 导入分表

* 在mysql master实例分别建库

172.30.1.21(order_db_1), 172.30.1.22(order_db_2),

172.30.1.23(order_db_3),   172.30.1.24(order_db_4)

*  依次导入建表SQL 命令为

mysql -uroot -pbytearch -h172.30.1.21 order_db_1<fast-cloud-mysql-sharding/doc/sql/order_db_1.sql;
mysql -uroot -pbytearch -h172.30.1.22 order_db_2<fast-cloud-mysql-sharding/doc/sql/order_db_2.sql;
mysql -uroot -pbytearch -h172.30.1.23 order_db_3<fast-cloud-mysql-sharding/doc/sql/order_db_3.sql;
mysql -uroot -pbytearch -h172.30.1.24 order_db_4<fast-cloud-mysql-sharding/doc/sql/order_db_4.sql;

四、配置&实践

1.pom文件

  <!-- mango 分库分表中间件 --> 
            <dependency>
                <groupId>org.jfaster</groupId>
                <artifactId>mango-spring-boot-starter</artifactId>
                <version>2.0.1</version>
            </dependency>
             <!-- 分布式ID生成器 -->
            <dependency>
                <groupId>com.bytearch</groupId>
                <artifactId>fast-cloud-id-generator</artifactId>
                <version>${version}</version>
            </dependency>
            <!-- https://mvnrepository.com/artifact/mysql/mysql-connector-java -->
            <dependency>
                <groupId>mysql</groupId>
                <artifactId>mysql-connector-java</artifactId>
                <version>6.0.6</version>
            </dependency>

2.常量配置

package com.bytearch.fast.cloud.mysql.sharding.common;
/**
 * 分库分表策略常用常量
 */
public class ShardingStrategyConstant {
    /**
     * database 逻辑名称 ，真实库名为 order_db_XXX
     */
    public static final String LOGIC_ORDER_DATABASE_NAME = "order_db";
    /**
     * 分表数 256，一旦确定不可更改
     */
    public static final int SHARDING_TABLE_NUM = 256;
    /**
     * 分库数, 不建议更改， 可以更改，但是需要DBA迁移数据
     */
    public static final int SHARDING_DATABASE_NODE_NUM = 4;
}

3.yml 配置

4主4从数据库配置， 这里仅测试默认使用root用户密码，生产环境不建议使用root用户。

mango:
  scan-package: com.bytearch.fast.cloud.mysql.sharding.dao
  datasources:
    - name: order_db_1
      master:
        driver-class-name: com.mysql.cj.jdbc.Driver
        jdbc-url: jdbc:mysql://172.30.1.21:3306/order_db_1?useUnicode=true&characterEncoding=utf8&autoReconnect=true&rewriteBatchedState&connectTimeout=1000&socketTimeout=5000&useSSL=false
        user-name: root
        password: bytearch
        maximum-pool-size: 10
        connection-timeout: 3000
      slaves:
        - driver-class-name: com.mysql.cj.jdbc.Driver
          jdbc-url: jdbc:mysql://172.30.1.31:3306/order_db_1?useUnicode=true&characterEncoding=utf8&autoReconnect=true&rewriteBatchedState&connectTimeout=1000&socketTimeout=5000&useSSL=false
          user-name: root
          password: bytearch
          maximum-pool-size: 10
          connection-timeout: 3000
    - name: order_db_2
      master:
        driver-class-name: com.mysql.cj.jdbc.Driver
        jdbc-url: jdbc:mysql://172.30.1.22:3306/order_db_2?useUnicode=true&characterEncoding=utf8&autoReconnect=true&rewriteBatchedState&connectTimeout=1000&socketTimeout=5000&useSSL=false
        user-name: root
        password: bytearch
        maximum-pool-size: 10
        connection-timeout: 3000
      slaves:
        - driver-class-name: com.mysql.cj.jdbc.Driver
          jdbc-url: jdbc:mysql://172.30.1.32:3306/order_db_2?useUnicode=true&characterEncoding=utf8&autoReconnect=true&rewriteBatchedState&connectTimeout=1000&socketTimeout=5000&useSSL=false
          user-name: root
          password: bytearch
          maximum-pool-size: 10
          connection-timeout: 3000
    - name: order_db_3
      master:
        driver-class-name: com.mysql.cj.jdbc.Driver
        jdbc-url: jdbc:mysql://172.30.1.23:3306/order_db_3?useUnicode=true&characterEncoding=utf8&autoReconnect=true&rewriteBatchedState&connectTimeout=1000&socketTimeout=5000&useSSL=false
        user-name: root
        password: bytearch
        maximum-pool-size: 10
        connection-timeout: 3000
      slaves:
        - driver-class-name: com.mysql.cj.jdbc.Driver
          jdbc-url: jdbc:mysql://172.30.1.33:3306/order_db_3?useUnicode=true&characterEncoding=utf8&autoReconnect=true&rewriteBatchedState&connectTimeout=1000&socketTimeout=5000&useSSL=false
          user-name: root
          password: bytearch
          maximum-pool-size: 10
          connection-timeout: 3000
    - name: order_db_4
      master:
        driver-class-name: com.mysql.cj.jdbc.Driver
        jdbc-url: jdbc:mysql://172.30.1.24:3306/order_db_4?useUnicode=true&characterEncoding=utf8&autoReconnect=true&rewriteBatchedState&connectTimeout=1000&socketTimeout=5000&useSSL=false
        user-name: root
        password: bytearch
        maximum-pool-size: 10
        connection-timeout: 3000
      slaves:
        - driver-class-name: com.mysql.cj.jdbc.Driver
          jdbc-url: jdbc:mysql://172.30.1.34:3306/order_db_4?useUnicode=true&characterEncoding=utf8&autoReconnect=true&rewriteBatchedState&connectTimeout=1000&socketTimeout=5000&useSSL=false
          user-name: root
          password: bytearch
          maximum-pool-size: 10
          connection-timeout: 300

4.分库分表策略

1). 根据order_id为shardKey分库分表策略

package com.bytearch.fast.cloud.mysql.sharding.strategy;
import com.bytearch.fast.cloud.mysql.sharding.common.ShardingStrategyConstant;
import com.bytearch.id.generator.IdEntity;
import com.bytearch.id.generator.SeqIdUtil;
import org.jfaster.mango.sharding.ShardingStrategy;
/**
 * 订单号分库分表策略
 */
public class OrderIdShardingStrategy implements ShardingStrategy<Long, Long> {
    @Override
    public String getDataSourceFactoryName(Long orderId) {
        if (orderId == null || orderId < 0L) {
            throw new IllegalArgumentException("order_id is invalid!");
        }
        IdEntity idEntity = SeqIdUtil.decodeId(orderId);
        if (idEntity.getExtraId() >= ShardingStrategyConstant.SHARDING_TABLE_NUM) {
            throw new IllegalArgumentException("sharding table Num is invalid, tableNum:" + idEntity.getExtraId());
        }
        //1. 计算步长
        int step = ShardingStrategyConstant.SHARDING_TABLE_NUM / ShardingStrategyConstant.SHARDING_DATABASE_NODE_NUM;
        //2. 计算出库编号
        long dbNo = Math.floorDiv(idEntity.getExtraId(), step) + 1;
        //3. 返回数据源名
        return String.format("%s_%s", ShardingStrategyConstant.LOGIC_ORDER_DATABASE_NAME, dbNo);
    }
    @Override
    public String getTargetTable(String logicTableName, Long orderId) {
        if (orderId == null || orderId < 0L) {
            throw new IllegalArgumentException("order_id is invalid!");
        }
        IdEntity idEntity = SeqIdUtil.decodeId(orderId);
        if (idEntity.getExtraId() >= ShardingStrategyConstant.SHARDING_TABLE_NUM) {
            throw new IllegalArgumentException("sharding table Num is invalid, tableNum:" + idEntity.getExtraId());
        }
        // 基于约定，真实表名为 logicTableName_XXX， XXX不足三位补0
        return String.format("%s_%03d", logicTableName, idEntity.getExtraId());
    }
}

2). 根据user_id 为shardKey分库分表策略

package com.bytearch.fast.cloud.mysql.sharding.strategy;
import com.bytearch.fast.cloud.mysql.sharding.common.ShardingStrategyConstant;
import org.jfaster.mango.sharding.ShardingStrategy;
/**
 * 指定分片KEY 分库分表策略
 */
public class UserIdShardingStrategy implements ShardingStrategy<Integer, Integer> {
    @Override
    public String getDataSourceFactoryName(Integer userId) {
        //1. 计算步长 即单库放得表数量
        int step = ShardingStrategyConstant.SHARDING_TABLE_NUM / ShardingStrategyConstant.SHARDING_DATABASE_NODE_NUM;
        //2. 计算出库编号
        long dbNo = Math.floorDiv(userId % ShardingStrategyConstant.SHARDING_TABLE_NUM, step) + 1;
        //3. 返回数据源名
        return String.format("%s_%s", ShardingStrategyConstant.LOGIC_ORDER_DATABASE_NAME, dbNo);
    }
    @Override
    public String getTargetTable(String logicTableName, Integer userId) {
        // 基于约定，真实表名为 logicTableName_XXX， XXX不足三位补0
        return String.format("%s_%03d", logicTableName, userId % ShardingStrategyConstant.SHARDING_TABLE_NUM);
    }
}

5.dao层编写

1). OrderPartitionByIdDao

package com.bytearch.fast.cloud.mysql.sharding.dao;
import com.bytearch.fast.cloud.mysql.sharding.common.ShardingStrategyConstant;
import com.bytearch.fast.cloud.mysql.sharding.pojo.entity.OrderEntity;
import com.bytearch.fast.cloud.mysql.sharding.strategy.OrderIdShardingStrategy;
import org.jfaster.mango.annotation.*;
@DB(name = ShardingStrategyConstant.LOGIC_ORDER_DATABASE_NAME, table = "order")
@Sharding(shardingStrategy = OrderIdShardingStrategy.class)
public interface OrderPartitionByIdDao {
    @SQL("INSERT INTO #table (order_id, user_id, status, booking_date, create_time, update_time) VALUES" +
            "(:orderId,:userId,:status,:bookingDate,:createTime,:updateTime)"
    )
    int insertOrder(@TableShardingBy("orderId") @DatabaseShardingBy("orderId") OrderEntity orderEntity);
    @SQL("UPDATE #table set update_time = now()" +
            "#if(:bookingDate != null),booking_date = :bookingDate #end " +
            "#if (:status != null), status = :status #end" +
            "WHERE order_id = :orderId"
    )
    int updateOrderByOrderId(@TableShardingBy("orderId") @DatabaseShardingBy("orderId") OrderEntity orderEntity);
    @SQL("SELECT * FROM #table WHERE order_id = :1")
    OrderEntity getOrderById(@TableShardingBy @DatabaseShardingBy Long orderId);
    @SQL("SELECT * FROM #table WHERE order_id = :1")
    @UseMaster
    OrderEntity getOrderByIdFromMaster(@TableShardingBy @DatabaseShardingBy Long orderId);

6.单元测试

@SpringBootTest(classes = {Application.class})
@RunWith(SpringJUnit4ClassRunner.class)
public class ShardingTest {
    @Autowired
    OrderPartitionByIdDao orderPartitionByIdDao;
    @Autowired
    OrderPartitionByUserIdDao orderPartitionByUserIdDao;
    @Test
    public void testCreateOrderRandom() {
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            int userId = ThreadLocalRandom.current().nextInt(1000,1000000);
            OrderEntity orderEntity = new OrderEntity();
            orderEntity.setOrderId(SeqIdUtil.nextId(userId % ShardingStrategyConstant.SHARDING_TABLE_NUM));
            orderEntity.setStatus(1);
            orderEntity.setUserId(userId);
            orderEntity.setCreateTime(new Date());
            orderEntity.setUpdateTime(new Date());
            orderEntity.setBookingDate(new Date());
            int ret = orderPartitionByIdDao.insertOrder(orderEntity);
            Assert.assertEquals(1, ret);
        }
    }
    @Test
    public void testOrderAll() {
        //insert
        int userId = ThreadLocalRandom.current().nextInt(1000,1000000);
        OrderEntity orderEntity = new OrderEntity();
        orderEntity.setOrderId(SeqIdUtil.nextId(userId % ShardingStrategyConstant.SHARDING_TABLE_NUM));
        orderEntity.setStatus(1);
        orderEntity.setUserId(userId);
        orderEntity.setCreateTime(new Date());
        orderEntity.setUpdateTime(new Date());
        orderEntity.setBookingDate(new Date());
        int i = orderPartitionByIdDao.insertOrder(orderEntity);
        Assert.assertEquals(1, i);
        //get from master
        OrderEntity orderInfo = orderPartitionByIdDao.getOrderByIdFromMaster(orderEntity.getOrderId());
        Assert.assertNotNull(orderInfo);
        Assert.assertEquals(orderInfo.getOrderId(), orderEntity.getOrderId());
        //get from slave
        OrderEntity slaveOrderInfo = orderPartitionByIdDao.getOrderById(orderEntity.getOrderId());
        Assert.assertNotNull(slaveOrderInfo);
        //update
        OrderEntity updateEntity = new OrderEntity();
        updateEntity.setOrderId(orderInfo.getOrderId());
        updateEntity.setStatus(2);
        updateEntity.setUpdateTime(new Date());
        int affectRows = orderPartitionByIdDao.updateOrderByOrderId(updateEntity);
        Assert.assertTrue( affectRows > 0);
    }
    @Test
    public void testGetListByUserId() {
        int userId = ThreadLocalRandom.current().nextInt(1000,1000000);
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            OrderEntity orderEntity = new OrderEntity();
            orderEntity.setOrderId(SeqIdUtil.nextId(userId % ShardingStrategyConstant.SHARDING_TABLE_NUM));
            orderEntity.setStatus(1);
            orderEntity.setUserId(userId);
            orderEntity.setCreateTime(new Date());
            orderEntity.setUpdateTime(new Date());
            orderEntity.setBookingDate(new Date());
            orderPartitionByIdDao.insertOrder(orderEntity);
        }
        try {
            //防止主从延迟引起的校验错误
            Thread.sleep(1000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        List<OrderEntity> orderListByUserId = orderPartitionByUserIdDao.getOrderListByUserId(userId);
        Assert.assertNotNull(orderListByUserId);
        Assert.assertTrue(orderListByUserId.size() == 5);
    }
}

大功告成:


以上源码已开源至: https://gitee.com/bytearch_admin/fast-cloud/tree/master/fast-cloud-mysql-sharding 欢迎点赞收藏。


五、总结

本篇主要介绍Java版使用Mango框架实现Mysql分库分表实战，分库分表中间件也可以使用类似于ShardingJDBC，或者自研。

以上分库分表数量仅供演示参考，实际工作中分表数量、分库数量、是根据公司实际业务数据增长速度, 高峰期QPS,物理机器配置等等因素计算。


文章标签：
云数据库 RDS MySQL 版
关系型数据库
MySQL
数据库
Java
中间件
关键词：
云数据库 RDS MySQL 版实战
云数据库 RDS MySQL 版分库分表
云数据库 RDS MySQL 版分库分表实战
云数据库 RDS MySQL 版重构
相关实践学习
如何在云端创建MySQL数据库
开始实验后，系统会自动创建一台自建MySQL的 源数据库 ECS 实例和一台 目标数据库 RDS。
全面了解阿里云能为你做什么
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canal 关系型数据库 MySQL
"揭秘阿里数据同步黑科技Canal：从原理到实战，手把手教你玩转MySQL数据秒级同步，让你的数据处理能力瞬间飙升，成为技术界的新晋网红！"
【8月更文挑战第18天】Canal是一款由阿里巴巴开源的高性能数据同步系统，它通过解析MySQL的增量日志（Binlog），提供低延迟、可靠的数据订阅和消费功能。Canal模拟MySQL Slave与Master间的交互协议来接收并解析Binary Log，支持数据的增量同步。配置简单直观，包括Server和Instance两层配置。在实战中，Canal可用于数据库镜像、实时备份等多种场景，通过集成Canal Client可实现数据的消费和处理，如更新缓存或写入消息队列。
东方睿赢
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