數據庫中間件MyCat的示例分析

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1、Mycat 應用場景

Mycat 發展到現在，適用的場景已經很豐富，而且不斷有新用戶給出新的創新性的方案，以下是幾個典型的應用場景：

• 1. 單純的讀寫分離，此時配置最為簡單，支持讀寫分離，主從切換

• 2. 分表分庫，對于超過 1000 萬的表進行分片，最大支持 1000 億的單表分片

• 3. 多租戶應用，每個應用一個庫，但應用程序只連接 Mycat，從而不改造程序本身，實現多租戶化

• 4. 報表系統，借助于 Mycat 的分表能力，處理大規模報表的統計

• 5. 替代 Hbase，分析大數據

• 6. 作為海量數據實時查詢的一種簡單有效方案，比如 100 億條頻繁查詢的記錄需要在 3 秒內查詢出來結果，除了基于主鍵的查詢，還可能存在范圍查詢或其他屬性查詢，此時 Mycat 可能是最簡單有效的選擇。

MYCAT可以實現讀寫分離下的讀操作負,mycat載均衡，將大量的讀操作均衡到不同的從庫上，主要出現在一主多從情形下。

MYCAT可實現數據庫的高可用，在數據庫主節點可用的情況下，配置一臺可寫從節點，這兩個節點都配置在MYCAT中，當主節點宕機時，MyCAT會自動將寫操作路由到備用節點上，但并不支持在切換之后的繼續主從同步。

當讀寫分離已經不能滿足持續增加的訪問量時，MYCAT可實現數據庫的垂直拆分，將所有的數據庫表按照模塊劃分，不同類型的表拆分到不同的數據庫服務器。

隨著業務量的增長，垂直拆分之后如果又出現了數據庫性能問題，則需要進行水平切分，這就是俗稱的分庫分表。將數據量很大的表數據切分到不同的服務器庫中，表結構是一樣的，而使用MYCAT實現水平切分，對前端應用是完全透明的，不用調整前臺邏輯。

從定義和分類來看，它是一個開源的分布式數據庫系統，是一個實現了MySQL協議的服務器，前端用戶可以把它看作是一個數據庫代理，用MySQL客戶端工具和命令行訪問，而其后端可以用MySQL原生協議與多個MySQL服務器通信，也可以用JDBC協議與大多數主流數據庫服務器通信，其核心功能是分表分庫，即將一個大表水平分割為N個小表，存儲在后端MySQL服務器里或者其他數據庫里。

MyCat發展到目前的版本，已經不是一個單純的MySQL代理了，它的后端可以支持MySQL、SQL Server、Oracle、DB2、PostgreSQL等主流數據庫，也支持MongoDB這種新型NoSQL方式的存儲，未來還會支持更多類型的存儲。而在最終用戶看來，無論是那種存儲方式，在MyCat里，都是一個傳統的數據庫表，支持標準的SQL語句進行數據的操作，這樣一來，對前端業務系統來說，可以大幅降低開發難度，提升開發速度

2.傳統關系型數據庫局限性

傳統關系型數據庫由于缺乏擴展性在面對大數據時存在巨大的缺陷，但是關系模型、事務機制對于大部分系統又不必不可少，目前業界主流的做法就是將傳統數據庫進行切分(包括垂直切分、水平切分等)，提高數據庫的可擴展性。但是切分之后又帶來了新的問題，比如多數據源管理問題、跨節點join問題、分布式事務問題等。下面探討Mycat如何解決這些問題。

多數據源管理問題

針對多數據源管理問題，主要有兩種解決思路，第一:客戶端模式，在每個應用程序模塊中配置管理自己需要的一個(或者多個)數據源，直接訪問各個數據庫，在模塊內完成數據的整合。第二:通過中間代理層來統一管理所有的數據源，后端數據庫集群對前端應用程序透明。第一種方式不具備通用性，每個應用程序都需要自行開發數據整合功能，且對于已經建設完成的系統需要進行代碼重構，不適宜推廣。目前主要使用的是第二種方式，Mycat 的原理如下: Mycat 的原理中最重要的一個動詞是“攔截”，它攔截了用戶發送過來的SQL語句，首先對SQL語句做了一些特定的分析:如分片分析、路由分析、讀寫分離分析、緩存分等，然后將此SQL發往后端的真實數據庫，并將返回的結果做適當的處理，最終再返回給用戶。

Mycat的原理與其他分布式數據庫中間件很類似,但是在架構上還是有區別,Mycat來源于Cobar,但在其基礎上進行了很大改進,Mycat的架構如下:

目前主流的分布式數據庫中間件還有TDDL、 Amoeba、 Coba等，TDDL不同于其它幾款產品，并非獨立的中間件，只能算作中間層，是以Jar包方式提供給應用調用。屬于JDBC Shard 的思想，網上也有很多其它類似產品。Amoeba是作為一個真正的獨立中間件提供服務，即應用去連接Amoeba操作MySQL集群，就像操作單MySQL一樣，從架構中可以看來，Amoeba算中間件中的早期產品，后端還在使用JDBC Driver. Cobar 是Amoeba基礎上進化的版本，一個顯著變化是把后端JDBC Driver改為原生的MySQL通信協議層，這就意味著不能支持Oracle、ProstgreSQL 等主流數據庫。MyCat 又是在Cobar基礎上發展的版本，后端由BI0改為NIO，并發量有大幅提高，增加了對Order By、GroupBy、limit 等聚合功能的支持，支持目前主流的大部分數據庫。

跨節點join問題

Mycat支持inner join、leaf/right join、cross join、 Full join等方式跨節點join,主要是通過全局表，ER分片，Share Join 和catlet(人工智能)四種方式實現:

1、全局表

一個真實的業務系統中，往往存在大量的類似字典表的表格，它們與業務表之間可能有關系，這種關系，可以理解為“標簽”，而不應理解為通常的“主從關系”，這些表基本上很少變動，可以根據主鍵ID進行緩存，下面這張圖說明了一個典型的“標簽關系”圖:

在分片的情況下，當業務表因為規模而進行分片以后，業務表與這些附屬的字典表之間的關聯，就成了比較棘手的問題，考慮到字典表具有以下幾個特性:

• 1.變動不頻繁

• 2.數據量總體變化不大

• 3.數據規模不大，很少有超過數十萬條記錄。

鑒于此，MyCAT定義了一種特殊的表，稱之為“全局表”，全局表具有以下特性:

• 1.全局表的插入、更新操作會實時在所有節點上執行，保持各個分片的數據一致性

• 2.全局表的查詢操作，只從一個節點獲取

• 3.全局表可以跟任何一個表進行J0IN操作

將字典表或者符合字典表特性的一些表定義為全局表，則從另外一個方面，很好的解決了數據J0IN的難題。通過全局表+基于ER關系的分片策略，MyCAT可以滿足80%以上的企業應用開發。

全局表配置方式如下(全局表會存儲于所以節點) :

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