ShardingSphere 分片利器 AutoTable:为用户带来「管家式」分片配置体验

原创
09/15 16:21
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《DistSQL:像数据库一样使用 Apache ShardingSphere》一文中,Committer 孟浩然为大家介绍了 DistSQL 的设计初衷和语法体系,并通过实战操作展示了一条 SQL 创建分布式数据库表的强大能力,展现了 Apache ShardingSphere 在新形态下的交互体验。

在前文发布后,小助手陆续收到热心读者的私信,询问使用 DistSQL 配置分片规则的细节,以及使用 YAML、Namespace 等形式的配置时,是否可以像 DistSQL 一样快速方便的完成分布式表的配置和创建?本文将为大家解答这些疑问。

作者|江龙滔

SphereEx 中间件研发工程师,Apache ShardingSphere contributor。目前专注于 ShardingSphere 数据库中间件研发及开源社区建设。

背景

Sharding 是 Apache ShardingSphere 的核心特性,也是 ShardingSphere 最被人们熟知的一项能力。在过去,用户若需要进行分库分表,一种典型的实施流程(不含数据迁移)如下:

图1 Sharding 实施流程示意图

在这一过程中,用户需要准确的理解每一张数据表的分片策略、明确的知晓每张表的实际表名和所在数据库,并根据这些信息来配置分片规则。

以上述分库分表场景为例,实际的数据表分布情况可能如下:

图2 8 库 * 4 表分布示意图

痛点

在前述的分库分表场景中,作为 Sharding 功能的用户,必须要对数据表的分布情况了然于心,才能写出正确的 actualDataNodes 规则。如上述 t_order 表对应的分片配置如下:

tables:
  t_order:
    actualDataNodes: ds_${0..7}.t_order_${0..3}
    databaseStrategy: 
      standard:
        shardingColumn: order_id
        shardingAlgorithmName: database_inline
    tableStrategy: 
      standard:
        shardingColumn: order_id
        shardingAlgorithmName: table_inline
shardingAlgorithms:
  database_inline:
    type: INLINE
    props:
      algorithm-expression: ds_${order_id % 8}
  table_inline:
    type: INLINE
    props:
      algorithm-expression: t_order_${order_id % 4}

尽管 ShardingSphere 的配置规则已经非常的规范和简洁,但仍有用户在使用中遇到各种麻烦:

  • 不理解分片策略或配置规则,无从下手

  • 分片配置与数据表实际分布不匹配

  • 配置表达式格式不正确

  • 等等

如这位用户提出的 issue:

AutoTable 横空出世

为了帮助用户更好的使用分片功能,降低配置复杂度和提升使用体验,Apache ShardingSphere 5.0.0 版本推出了一种新的分片配置方式:AutoTable

顾名思义,AutoTable 类型的数据表,交由 ShardingSphere 自动管理分片,用户只需要指定分片数量和使用的数据源,无需再关心表的具体分布,配置格式如下:

autoTables:
  t_order:
    # 指定使用的数据源
    actualDataSources: ds_${0..7}
    shardingStrategy:
      standard:
        shardingColumn: order_id
        shardingAlgorithmName: mod
shardingAlgorithms:
  mod:
    type: MOD
    props:
      # 指定分片数量
      sharding-count: 32

通过以上配置,ShardingSphere 识别出逻辑表 t_order 需要分为 32 片且使用 8 个数据源,则自动计算出 8 库 * 4 表的分布关系,实现和传统方式等效的配置结果。

与 DistSQL 结合

通过前一节的配置对比,相信读者已经感受到了 AutoTable 带来的变革。不过,随着 DistSQL 的公开,ShardingSphere 还能带给我们更多。

在使用 DistSQL 进行数据管理的场景下,AutoTable 能够极大的降低分片配置复杂度。并且,与传统文件配置形式相比,通过 DistSQL 来配置分片规则是即时生效的,无需重启,这样也就完全不用担心单张表的规则调整影响其他在线业务。

除了新增分片配置,DistSQL 也提供了修改和删除分片规则的语法,格式如下:

# 新增分片规则
CREATE SHARDING TABLE RULE t_order (
RESOURCES(resource_0,resource_1),
SHARDING_COLUMN=order_id,TYPE(NAME=hash_mod,PROPERTIES("sharding-count"=4))
);
# 修改分片规则
ALTER SHARDING TABLE RULE t_order (
RESOURCES(resource_0,resource_1),
SHARDING_COLUMN=order_id,TYPE(NAME=hash_mod,PROPERTIES("sharding-count"=10))
);
# 移除分片规则
DROP SHARDING TABLE RULE t_order;

*注:若规则修改影响到存量数据,ShardingSphere 还将提供“弹性扩缩容”的功能用作数据迁移,帮助用户方便快捷的管理分布式数据。有关“弹性扩缩容”的具体细节,请关注后续推送。

FAQ

Q1: ShardingSphere-JDBC 中可以使用 AutoTable 分片配置吗?

可以。AutoTable 分片配置方式适用于 ShardingSphere-JDBC 和 ShardingSphere-Proxy,在 Proxy 中更可以通过 DistSQL 进行动态配置,满足各种接入方式的需要。

Q2: AutoTable 支持哪些分片算法?

AutoTable 支持全部的自动分片算法,包括:

  • MOD:取模分片算法

  • HASH_MOD:哈希取模分片算法

  • VOLUME_RANGE:基于分片容量的范围分片算法

  • BOUNDARY_RANGE:基于分片边界的范围分片算法

  • AUTO_INTERVAL:自动时间段分片算法

关于以上算法的更多详细信息,请阅读 Apache ShardingSphere 官方文档-自动分片算法:

https://shardingsphere.apache.org/document/current/cn/user-manual/shardingsphere-jdbc/configuration/built-in-algorithm/sharding/

除内置算法外,用户也可以通过 SPI 扩展的方式加载自定义的分片算法,满足更加定制化的分片需求。

Q3: 业务已经使用了 YAML 配置分片规则,可以转换为 AutoTable 配置形式吗?

不推荐。如果是已经存在分片规则的数据表,除非能确定切换为 AutoTable 配置后,表分布状态与预期完全一致,否则不建议尝试切换已有配置。

不过若是在原有应用的基础上新增数据表,那么新增的表是可以使用 AutoTable 配置的。

Q4: AutoTable 的推荐使用场景?

无论是在 ShardingSphere-JDBC 还是 ShardingSphere-Proxy 中,AutoTable 都希望为用户带来「管家式」的分片配置体验。即用户只告诉 ShardingSphere 分片数量,不需要关心实际表在哪个库、哪个库有几张表等问题。

因此,若要使用 AutoTable 配置,推荐用户忘却「先建表、再配规则」的传统思维,改为先配置规则再通过 CREATE TABLE 语句创建数据表。把 ShardingSphere 看作分布式数据库的接入点,而不是中间件。

Q5: 数据源名称不是连续的,或数量太多,可以使用 AutoTable 吗?

可以。指定数据源时并不要求名称连续,可以同时使用枚举和 INLINE 表达式,如以下形式:

CREATE SHARDING TABLE RULE t_order (
RESOURCES('resource_${0..9}',resource_12,resource_15,"resource_$->{17..19}"),
...
);

Q6:AutoTable 配置和传统的分片配置可以混合使用吗?

可以。请参考完整的配置样例:

https://github.com/apache/shardingsphere/blob/master/shardingsphere-jdbc/shardingsphere-jdbc-core/src/test/resources/config/config-sharding.yaml

结语

以上就是本次分享的全部内容,如果读者对 Apache ShardingSphere 有任何疑问或建议,欢迎在 GitHub issue 列表提出,也可提交 Pull Request 参与到开源社区,为社区贡献力量。

GitHub issue:

https://github.com/apache/shardingsphere/issues

贡献指南:

https://shardingsphere.apache.org/community/cn/contribute/

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