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ShardingSphere详解-详解ShardingSphere整体架构设计?

作者:架构师面试宝典
ShardingSphere详解-详解ShardingSphere整体架构设计?

Apache ShardingSphere 是一套开源的分布式数据库中间件解决方案组成的生态圈,它由 JDBC、Proxy 和 Sidecar(规划中)这 3 款相互独立,却又能够混合部署配合使用的产品组成。 它们均提供标准化的数据分片、分布式事务和数据库治理功能,可适用于如 Java 同构、异构语言、云原生等各种多样化的应用场景。

Apache ShardingSphere 定位为关系型数据库中间件,旨在充分合理地在分布式的场景下利用关系型数据库的计算和存储能力,而并非实现一个全新的关系型数据库。 它通过关注不变,进而抓住事物本质。关系型数据库当今依然占有巨大市场,是各个公司核心业务的基石,未来也难于撼动,我们目前阶段更加关注在原有基础上的增量,而非颠覆。

ShardingSphere详解-详解ShardingSphere整体架构设计?
ShardingSphere详解-详解ShardingSphere整体架构设计?

ShardingSphere 已于2020年4月16日成为 Apache 软件基金会的顶级项目。

ShardingSphere 的组成简介

Apache ShardingSphere 由 JDBC、Proxy 和 Sidecar(规划中)这 3 款既能够独立部署,又支持混合部署配合使用的产品组成。 它们均提供标准化的基于数据库作为存储节点的增量功能,可适用于如 Java 同构、异构语言、云原生等各种多样化的应用场景。

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Sharding-JDCB

定位为轻量级Java框架,在Java的JDBC层提供的额外服务。 它使用客户端直连数据库,以jar包形式提供服务,无需额外部署和依赖,可理解为增强版的JDBC驱动,完全兼容JDBC和各种ORM框架;如图所示

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Sharding-Proxy

定位为透明化的数据库代理端,提供封装了数据库二进制协议的服务端版本,用于完成对异构语言的支持。 目前先提供MySQL/PostgreSQL版本,它可以使用任何兼容MySQL/PostgreSQL协议的访问客户端(如:MySQL Command Client, MySQL Workbench, Navicat等)操作数据,对DBA更加友好。

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Sharding-Sidecar

定位为Kubernetes的云原生数据库代理,以Sidecar的形式代理所有对数据库的访问。 通过无中心、零侵入的方案提供与数据库交互的的啮合层,即Database Mesh,又可称数据网格。

Database Mesh的关注重点在于如何将分布式的数据访问应用与数据库有机串联起来,它更加关注的是交互,是将杂乱无章的应用与数据库之间的交互有效的梳理。使用Database Mesh,访问数据库的应用和数据库终将形成一个巨大的网格体系,应用和数据库只需在网格体系中对号入座即可,它们都是被啮合层所治理的对象。

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混合架构模式

Apache ShardingSphere 是多接入端共同组成的生态圈。 通过混合使用 ShardingSphere-JDBC 和 ShardingSphere-Proxy,并采用同一注册中心统一配置分片策略,能够灵活的搭建适用于各种场景的应用系统,使得架构师更加自由地调整适合于当前业务的最佳系统架构。ShardingSphere-JDBC 采用无中心化架构,与应用程序共享资源,适用于 Java 开发的高性能的轻量级 OLTP 应用;ShardingSphere-Proxy 提供静态入口以及异构语言的支持,独立于应用程序部署,适用于 OLAP 应用以及对分片数据库进行管理和运维的场景。

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ShardingSphere可插拔架构

在 Apache ShardingSphere 中,很多功能实现类的加载方式是通过 SPI(Service Provider Interface) 注入的方式完成的。 SPI 是一种为了被第三方实现或扩展的 API,它可以用于实现框架扩展或组件替换。

Apache ShardingSphere 5.x 版本开始致力于可插拔架构,项目的功能组件能够灵活的以可插拔的方式进行扩展。 目前,数据分片、读写分离、多数据副本、数据加密、影子库压测等功能,以及 MySQL、PostgreSQL、SQLServer、Oracle 等 SQL 与协议的支持,均通过插件的方式织入项目。 开发者能够像使用积木一样定制属于自己的独特系统。Apache ShardingSphere 目前已提供数十个 SPI 作为系统的扩展点,仍在不断增加中。

实现

Apache ShardingSphere 的可插拔架构划分为 3 层,它们是:L1 内核层、L2 功能层、L3 生态层。

内核层是数据库基本能力的抽象,其所有组件均必须存在,但具体实现方式可通过可插拔的方式更换。 主要包括查询优化器、分布式事务引擎、分布式执行引擎、权限引擎和调度引擎等。

功能层用于提供增量能力,其所有组件均是可选的,可以包含零至多个组件。组件之间完全隔离,互无感知,多组件可通过叠加的方式相互配合使用。 主要包括数据分片、读写分离、数据库高可用、数据加密、影子库等。用户自定义功能可完全面向 Apache ShardingSphere 定义的顶层接口进行定制化扩展,而无需改动内核代码。

生态层用于对接和融入现有数据库生态,包括数据库协议、SQL 解析器和存储适配器,分别对应于 Apache ShardingSphere 以数据库协议提供服务的方式、SQL 方言操作数据的方式以及对接存储节点的数据库类型。

总结

上面我们主要介绍了关于Apache ShardingSphere架构相关的知识,介绍了ShardingSphere的发展历程,介绍ShardingSphere的核心三大组件。了解了ShardingSphere生态后续我们还会为大家带来ShardingSphere相关的更多内容,希望大家多多关注。

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