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Spring读写分离

誓言今生
 誓言今生
发布于 2017/03/20 13:14
字数 2859
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1.   背景

我们一般应用对数据库而言都是“读多写少”,也就说对数据库读取数据的压力比较大,有一个思路就是说采用数据库集群的方案,

其中一个是主库,负责写入数据,我们称之为:写库;

其它都是从库,负责读取数据,我们称之为:读库;

 

那么,对我们的要求是:

1、读库和写库的数据一致;

2、写数据必须写到写库;

3、读数据必须到读库;

2.   方案

解决读写分离的方案有两种:应用层解决和中间件解决。

 

2.1. 应用层解决:

 

优点:

1、多数据源切换方便,由程序自动完成;

2、不需要引入中间件;

3、理论上支持任何数据库;

缺点:

1、由程序员完成,运维参与不到;

2、不能做到动态增加数据源;

 

2.2. 中间件解决

优缺点:

 

优点:

1、源程序不需要做任何改动就可以实现读写分离;

2、动态添加数据源不需要重启程序;

 

缺点:

1、程序依赖于中间件,会导致切换数据库变得困难;

2、由中间件做了中转代理,性能有所下降;

 

相关中间件产品使用:

mysql-proxy:http://hi.baidu.com/geshuai2008/item/0ded5389c685645f850fab07

Amoeba for MySQL:http://www.iteye.com/topic/188598http://www.iteye.com/topic/1113437

3.   使用Spring基于应用层实现

3.1. 原理

 

在进入Service之前,使用AOP来做出判断,是使用写库还是读库,判断依据可以根据方法名判断,比如说以query、find、get等开头的就走读库,其他的走写库。

3.2. DynamicDataSource

import org.springframework.jdbc.datasource.lookup.AbstractRoutingDataSource;

 

/**

 * 定义动态数据源,实现通过集成Spring提供的AbstractRoutingDataSource,只需要实现determineCurrentLookupKey方法即可

 *

 * 由于DynamicDataSource是单例的,线程不安全的,所以采用ThreadLocal保证线程安全,由DynamicDataSourceHolder完成。

 *

 * @authorzhijun

 *

 */

publicclassDynamicDataSourceextends AbstractRoutingDataSource{

 

@Override

protected Object determineCurrentLookupKey() {

// 使用DynamicDataSourceHolder保证线程安全,并且得到当前线程中的数据源key

return DynamicDataSourceHolder.getDataSourceKey();

    }

 

}

3.3. DynamicDataSourceHolder

/**

 *

 * 使用ThreadLocal技术来记录当前线程中的数据源的key

 *

 * @authorzhijun

 *

 */

publicclass DynamicDataSourceHolder {

 

//写库对应的数据源key

privatestaticfinal String MASTER = "master";

 

//读库对应的数据源key

privatestaticfinal String SLAVE = "slave";

 

//使用ThreadLocal记录当前线程的数据源key

privatestaticfinal ThreadLocal<String>holder = new ThreadLocal<String>();

 

/**

     * 设置数据源key

     * @paramkey

     */

publicstaticvoid putDataSourceKey(String key) {

holder.set(key);

    }

 

/**

     * 获取数据源key

     * @return

     */

publicstatic String getDataSourceKey() {

returnholder.get();

    }

 

/**

     * 标记写库

     */

publicstaticvoid markMaster(){

putDataSourceKey(MASTER);

    }

 

/**

     * 标记读库

     */

publicstaticvoid markSlave(){

putDataSourceKey(SLAVE);

    }

 

}

3.4. DataSourceAspect

import org.apache.commons.lang3.StringUtils;

import org.aspectj.lang.JoinPoint;

 

/**

 * 定义数据源的AOP切面,通过该Service的方法名判断是应该走读库还是写库

 *

 * @authorzhijun

 *

 */

publicclassDataSourceAspect {

 

/**

     * 在进入Service方法之前执行

     *

     * @param point 切面对象

     */

publicvoid before(JoinPoint point) {

// 获取到当前执行的方法名

        String methodName = point.getSignature().getName();

if (isSlave(methodName)) {

// 标记为读库

            DynamicDataSourceHolder.markSlave();

        } else {

// 标记为写库

            DynamicDataSourceHolder.markMaster();

        }

    }

 

/**

     * 判断是否为读库

     *

     * @param methodName

     * @return

     */

private Boolean isSlave(String methodName) {

// 方法名以queryfindget开头的方法名走从库

return StringUtils.startsWithAny(methodName, "query", "find", "get");

    }

 

}

 

3.5. 配置2个数据源

3.5.1.   jdbc.properties

jdbc.master.driver=com.mysql.jdbc.Driver

jdbc.master.url=jdbc:mysql://127.0.0.1:3306/mybatis_1128?useUnicode=true&characterEncoding=utf8&autoReconnect=true&allowMultiQueries=true

jdbc.master.username=root

jdbc.master.password=123456

 

 

jdbc.slave01.driver=com.mysql.jdbc.Driver

jdbc.slave01.url=jdbc:mysql://127.0.0.1:3307/mybatis_1128?useUnicode=true&characterEncoding=utf8&autoReconnect=true&allowMultiQueries=true

jdbc.slave01.username=root

jdbc.slave01.password=123456

3.5.2.   定义连接池

    <!-- 配置连接池 -->

    <beanid="masterDataSource"class="com.jolbox.bonecp.BoneCPDataSource"

       destroy-method="close">

       <!-- 数据库驱动 -->

       <propertyname="driverClass"value="${jdbc.master.driver}"/>

       <!-- 相应驱动的jdbcUrl -->

       <propertyname="jdbcUrl"value="${jdbc.master.url}"/>

       <!-- 数据库的用户名 -->

       <propertyname="username"value="${jdbc.master.username}"/>

       <!-- 数据库的密码 -->

       <propertyname="password"value="${jdbc.master.password}"/>

       <!-- 检查数据库连接池中空闲连接的间隔时间,单位是分,默认值:240,如果要取消则设置为0 -->

       <propertyname="idleConnectionTestPeriod"value="60"/>

       <!-- 连接池中未使用的链接最大存活时间,单位是分,默认值:60,如果要永远存活设置为0 -->

       <propertyname="idleMaxAge"value="30"/>

       <!-- 每个分区最大的连接数 -->

       <propertyname="maxConnectionsPerPartition"value="150"/>

       <!-- 每个分区最小的连接数 -->

       <propertyname="minConnectionsPerPartition"value="5"/>

    </bean>

   

    <!-- 配置连接池 -->

    <beanid="slave01DataSource"class="com.jolbox.bonecp.BoneCPDataSource"

       destroy-method="close">

       <!-- 数据库驱动 -->

       <propertyname="driverClass"value="${jdbc.slave01.driver}"/>

       <!-- 相应驱动的jdbcUrl -->

       <propertyname="jdbcUrl"value="${jdbc.slave01.url}"/>

       <!-- 数据库的用户名 -->

       <propertyname="username"value="${jdbc.slave01.username}"/>

       <!-- 数据库的密码 -->

       <propertyname="password"value="${jdbc.slave01.password}"/>

       <!-- 检查数据库连接池中空闲连接的间隔时间,单位是分,默认值:240,如果要取消则设置为0 -->

       <propertyname="idleConnectionTestPeriod"value="60"/>

       <!-- 连接池中未使用的链接最大存活时间,单位是分,默认值:60,如果要永远存活设置为0 -->

       <propertyname="idleMaxAge"value="30"/>

       <!-- 每个分区最大的连接数 -->

       <propertyname="maxConnectionsPerPartition"value="150"/>

       <!-- 每个分区最小的连接数 -->

       <propertyname="minConnectionsPerPartition"value="5"/>

    </bean>

3.5.3.   定义DataSource

    <!-- 定义数据源,使用自己实现的数据源 -->

    <beanid="dataSource"class="cn.itcast.usermanage.spring.DynamicDataSource">

       <!-- 设置多个数据源 -->

       <propertyname="targetDataSources">

           <mapkey-type="java.lang.String">

              <!-- 这个key需要和程序中的key一致 -->

              <entrykey="master"value-ref="masterDataSource"/>

              <entrykey="slave"value-ref="slave01DataSource"/>

           </map>

       </property>

        <!-- 设置默认的数据源,这里默认走写库 -->

       <propertyname="defaultTargetDataSource"ref="masterDataSource"/>

    </bean>

3.6. 配置事务管理以及动态切换数据源切面

3.6.1.   定义事务管理器

    <!-- 定义事务管理器 -->

    <beanid="transactionManager"

       class="org.springframework.jdbc.datasource.DataSourceTransactionManager">

       <propertyname="dataSource"ref="dataSource"/>

    </bean>

3.6.2.   定义事务策略

    <!-- 定义事务策略 -->

    <tx:adviceid="txAdvice"transaction-manager="transactionManager">

       <tx:attributes>

           <!--定义查询方法都是只读的 -->

           <tx:methodname="query*"read-only="true"/>

           <tx:methodname="find*" read-only="true"/>

           <tx:methodname="get*"read-only="true"/>

 

           <!-- 主库执行操作,事务传播行为定义为默认行为 -->

           <tx:methodname="save*"propagation="REQUIRED"/>

           <tx:methodname="update*"propagation="REQUIRED"/>

           <tx:methodname="delete*"propagation="REQUIRED"/>

 

           <!--其他方法使用默认事务策略 -->

           <tx:methodname="*"/>

       </tx:attributes>

    </tx:advice>

3.6.3.   定义切面

    <!-- 定义AOP切面处理器 -->

    <beanclass="cn.itcast.usermanage.spring.DataSourceAspect"id="dataSourceAspect"/>

 

    <aop:config>

       <!-- 定义切面,所有的service的所有方法 -->

       <aop:pointcutid="txPointcut"expression="execution(* xx.xxx.xxxxxxx.service.*.*(..))"/>

       <!-- 应用事务策略到Service切面 -->

       <aop:advisoradvice-ref="txAdvice"pointcut-ref="txPointcut"/>

      

       <!-- 将切面应用到自定义的切面处理器上,-9999保证该切面优先级最高执行 -->

       <aop:aspectref="dataSourceAspect"order="-9999">

           <aop:beforemethod="before"pointcut-ref="txPointcut"/>

       </aop:aspect>

    </aop:config>

4.   改进切面实现,使用事务策略规则匹配

之前的实现我们是将通过方法名匹配,而不是使用事务策略中的定义,我们使用事务管理策略中的规则匹配。

 

4.1. 改进后的配置

    <!-- 定义AOP切面处理器 -->

    <beanclass="cn.itcast.usermanage.spring.DataSourceAspect"id="dataSourceAspect">

       <!-- 指定事务策略 -->

       <propertyname="txAdvice"ref="txAdvice"/>

       <!-- 指定slave方法的前缀(非必须) -->

       <propertyname="slaveMethodStart"value="query,find,get"/>

    </bean>

4.2. 改进后的实现

import java.lang.reflect.Field;

import java.util.ArrayList;

import java.util.List;

import java.util.Map;

 

import org.apache.commons.lang3.StringUtils;

import org.aspectj.lang.JoinPoint;

import org.springframework.transaction.interceptor.NameMatchTransactionAttributeSource;

import org.springframework.transaction.interceptor.TransactionAttribute;

import org.springframework.transaction.interceptor.TransactionAttributeSource;

import org.springframework.transaction.interceptor.TransactionInterceptor;

import org.springframework.util.PatternMatchUtils;

import org.springframework.util.ReflectionUtils;

 

/**

 * 定义数据源的AOP切面,该类控制了使用Master还是Slave

 *

 * 如果事务管理中配置了事务策略,则采用配置的事务策略中的标记了ReadOnly的方法是用Slave,其它使用Master

 *

 * 如果没有配置事务管理的策略,则采用方法名匹配的原则,以queryfindget开头方法用Slave,其它用Master

 *

 * @authorzhijun

 *

 */

publicclass DataSourceAspect {

 

private List<String>slaveMethodPattern = new ArrayList<String>();

 

privatestaticfinalString[] defaultSlaveMethodStart = newString[]{ "query", "find", "get" };

 

privateString[] slaveMethodStart;

 

/**

     * 读取事务管理中的策略

     *

     * @param txAdvice

     * @throws Exception

     */

@SuppressWarnings("unchecked")

publicvoid setTxAdvice(TransactionInterceptor txAdvice) throws Exception {

if (txAdvice == null) {

// 没有配置事务管理策略

return;

        }

//txAdvice获取到策略配置信息

        TransactionAttributeSource transactionAttributeSource = txAdvice.getTransactionAttributeSource();

if (!(transactionAttributeSourceinstanceof NameMatchTransactionAttributeSource)) {

return;

        }

//使用反射技术获取到NameMatchTransactionAttributeSource对象中的nameMap属性值

        NameMatchTransactionAttributeSource matchTransactionAttributeSource = (NameMatchTransactionAttributeSource) transactionAttributeSource;

        Field nameMapField = ReflectionUtils.findField(NameMatchTransactionAttributeSource.class, "nameMap");

nameMapField.setAccessible(true); //设置该字段可访问

//获取nameMap的值

        Map<String, TransactionAttribute>map = (Map<String, TransactionAttribute>) nameMapField.get(matchTransactionAttributeSource);

 

//遍历nameMap

for (Map.Entry<String, TransactionAttribute>entry : map.entrySet()) {

if (!entry.getValue().isReadOnly()) {//判断之后定义了ReadOnly的策略才加入到slaveMethodPattern

continue;

            }

slaveMethodPattern.add(entry.getKey());

        }

    }

 

/**

     * 在进入Service方法之前执行

     *

     * @param point 切面对象

     */

publicvoid before(JoinPoint point) {

// 获取到当前执行的方法名

StringmethodName = point.getSignature().getName();

 

booleanisSlave = false;

 

if (slaveMethodPattern.isEmpty()) {

// 当前Spring容器中没有配置事务策略,采用方法名匹配方式

isSlave = isSlave(methodName);

        } else {

// 使用策略规则匹配

for (StringmappedName : slaveMethodPattern) {

if (isMatch(methodName, mappedName)) {

isSlave = true;

break;

                }

            }

        }

 

if (isSlave) {

// 标记为读库

            DynamicDataSourceHolder.markSlave();

        } else {

// 标记为写库

            DynamicDataSourceHolder.markMaster();

        }

    }

 

/**

     * 判断是否为读库

     *

     * @param methodName

     * @return

     */

private Boolean isSlave(StringmethodName) {

// 方法名以queryfindget开头的方法名走从库

return StringUtils.startsWithAny(methodName, getSlaveMethodStart());

    }

 

/**

     * 通配符匹配

     *

     * Return if the given method name matches the mapped name.

     * <p>

     * The default implementation checks for "xxx*", "*xxx" and "*xxx*" matches, as well as direct

     * equality. Can be overridden in subclasses.

     *

     * @param methodName the method name of the class

     * @param mappedName the name in the descriptor

     * @return if the names match

     * @see org.springframework.util.PatternMatchUtils#simpleMatch(String, String)

     */

protectedboolean isMatch(StringmethodName, StringmappedName) {

return PatternMatchUtils.simpleMatch(mappedName, methodName);

    }

 

/**

     * 用户指定slave的方法名前缀

     * @param slaveMethodStart

     */

publicvoid setSlaveMethodStart(String[] slaveMethodStart) {

this.slaveMethodStart = slaveMethodStart;

    }

 

publicString[] getSlaveMethodStart() {

if(this.slaveMethodStart == null){

// 没有指定,使用默认

returndefaultSlaveMethodStart;

        }

returnslaveMethodStart;

    }

 

}

5.   一主多从的实现

很多实际使用场景下都是采用“一主多从”的架构的,所有我们现在对这种架构做支持,目前只需要修改DynamicDataSource即可。

 

5.1. 实现

import java.lang.reflect.Field;

import java.util.ArrayList;

import java.util.List;

import java.util.Map;

import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;

 

import javax.sql.DataSource;

 

import org.slf4j.Logger;

import org.slf4j.LoggerFactory;

import org.springframework.jdbc.datasource.lookup.AbstractRoutingDataSource;

import org.springframework.util.ReflectionUtils;

 

/**

 * 定义动态数据源,实现通过集成Spring提供的AbstractRoutingDataSource,只需要实现determineCurrentLookupKey方法即可

 *

 * 由于DynamicDataSource是单例的,线程不安全的,所以采用ThreadLocal保证线程安全,由DynamicDataSourceHolder完成。

 *

 * @authorzhijun

 *

 */

publicclass DynamicDataSource extends AbstractRoutingDataSource {

 

privatestaticfinal Logger LOGGER = LoggerFactory.getLogger(DynamicDataSource.class);

 

private Integer slaveCount;

 

// 轮询计数,初始为-1,AtomicInteger是线程安全的

private AtomicInteger counter = new AtomicInteger(-1);

 

// 记录读库的key

private List<Object>slaveDataSources = new ArrayList<Object>(0);

 

@Override

protected Object determineCurrentLookupKey() {

// 使用DynamicDataSourceHolder保证线程安全,并且得到当前线程中的数据源key

if (DynamicDataSourceHolder.isMaster()) {

            Object key = DynamicDataSourceHolder.getDataSourceKey();

if (LOGGER.isDebugEnabled()) {

LOGGER.debug("当前DataSourcekey: " + key);

            }

returnkey;

        }

        Object key = getSlaveKey();

if (LOGGER.isDebugEnabled()) {

LOGGER.debug("当前DataSourcekey: " + key);

        }

returnkey;

 

    }

 

@SuppressWarnings("unchecked")

@Override

publicvoid afterPropertiesSet() {

super.afterPropertiesSet();

 

// 由于父类的resolvedDataSources属性是私有的子类获取不到,需要使用反射获取

        Field field = ReflectionUtils.findField(AbstractRoutingDataSource.class, "resolvedDataSources");

field.setAccessible(true); // 设置可访问

 

try {

            Map<Object, DataSource>resolvedDataSources = (Map<Object, DataSource>) field.get(this);

// 读库的数据量等于数据源总数减去写库的数量

this.slaveCount = resolvedDataSources.size() - 1;

for (Map.Entry<Object, DataSource>entry : resolvedDataSources.entrySet()) {

if (DynamicDataSourceHolder.MASTER.equals(entry.getKey())) {

continue;

                }

slaveDataSources.add(entry.getKey());

            }

        } catch (Exception e) {

LOGGER.error("afterPropertiesSet error! ", e);

        }

    }

 

/**

     * 轮询算法实现

     *

     * @return

     */

public Object getSlaveKey() {

// 得到的下标为:0123……

        Integer index = counter.incrementAndGet() % slaveCount;

if (counter.get() > 9999) { // 以免超出Integer范围

counter.set(-1); // 还原

        }

returnslaveDataSources.get(index);

    }

 

}

6.   MySQL主从复制

6.1. 原理

http://hi.csdn.net/attachment/201202/28/0_1330439010P7lI.gif

 

mysql主(称master)从(称slave)复制的原理:

1、master将数据改变记录到二进制日志(binary log)中,也即是配置文件log-bin指定的文件(这些记录叫做二进制日志事件,binary log events)

2、slave将master的binary log events拷贝到它的中继日志(relay log)

3、slave重做中继日志中的事件,将改变反映它自己的数据(数据重演)

6.2. 主从配置需要注意的地方

1、主DB server和从DB server数据库的版本一致

2、主DB server和从DB server数据库数据一致[ 这里就会可以把主的备份在从上还原,也可以直接将主的数据目录拷贝到从的相应数据目录]

3、主DB server开启二进制日志,主DB server和从DB server的server_id都必须唯一

6.3. 主库配置(windows,Linux下也类似)

在my.ini修改:

 

#开启主从复制,主库的配置

log-bin = mysql3306-bin

#指定主库serverid

server-id=101

#指定同步的数据库,如果不指定则同步全部数据库

binlog-do-db=mybatis_1128

 

执行SQL语句查询状态:
SHOW MASTER STATUS

 

 

需要记录下Position值,需要在从库中设置同步起始值。

6.4. 在主库创建同步用户

#授权用户slave01使用123456密码登录mysql

grant replication slave on *.* to 'slave01'@'127.0.0.1' identified by '123456';

flush privileges;

 

6.5. 从库配置

在my.ini修改:

 

#指定serverid,只要不重复即可,从库也只有这一个配置,其他都在SQL语句中操作

server-id=102

 

以下执行SQL:

CHANGE MASTER TO

 master_host='127.0.0.1',

 master_user='slave01',

 master_password='123456',

 master_port=3306,

 master_log_file='mysql3306-bin.000006',

 master_log_pos=1120;

 

#启动slave同步

START SLAVE;

 

#查看同步状态

SHOW SLAVE STATUS;

 

 

 

7.   参考资料

http://www.iteye.com/topic/1127642

http://634871.blog.51cto.com/624871/1329301

 

 

 

© 著作权归作者所有

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