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数据库中间件主流设计

tong.xin edited this page Dec 28, 2018 · 7 revisions

1 数据库中间件的作用

在未进行读写分离/分库分表的情况下,我们是直接在应用中通过数据源(c3p0、druid、dbcp2等)与数据库建立连接,进行读写操作,架构如下所示:

可以看到在操作单库单表的情况下,我们是直接在应用中通过数据源(c3p0、druid、dbcp等)与数据库建立连接,进行读写操作。

大部分开发人员对于访问单库的应用的架构都是很熟悉的。但是在进行读写分离/分库分表后,底层的数据库实例就会有多个,读写分离情况下一个master多个slave;分库分表的情况下,有多个不同的分库。

从应用的角度来说,除了要与多个不同的数据库建立连接,还需要处理分库分表/读写分离特定场景下的问题:

  • 读写分离的情况下,应用需要对读sql/写sql进行区分,读sql走从库,写sql走主库,并考虑主从同步延迟、高可用等一系列问题。
  • 分库分表的情况下,应用需要能对sql进行解析、改写、路由、结果集合并等一些操作,以及分布式事务、分布式id生成器等。

这无疑是个复杂的工作,而数据库中间件的作用,是让开发人员可以像操作单库单表那样去操作数据库,屏蔽底层复杂的实现。

2 数据库中间件设计方案

典型的数据库中间件设计方案有2种:服务端代理(proxy:代理数据库)、客户端代理(datasource:代理数据源)。下图演示了这两种方案的架构:

可以看到不论是代理数据库还是代理数据源,底层都操作了多个数据库实例。不同的是:

  • 服务端代理(proxy:代理数据库)中: 我们独立部署一个代理服务,这个代理服务背后管理多个数据库实例。而在应用中,我们通过一个普通的数据源(c3p0、druid、dbcp等)与代理服务器建立连接,所有的sql操作语句都是发送给这个代理,由这个代理去操作底层数据库,得到结果并返回给应用。在这种方案下,分库分表和读写分离的逻辑对开发人员是完全透明的。

  • 客户端代理(datasource:代理数据源): 应用程序需要使用一个特定的数据源,其作用是代理,内部管理了多个普通的数据源(c3p0、druid、dbcp等),每个普通数据源各自与不同的库建立连接。应用程序产生的sql交给数据源代理进行处理,数据源内部对sql进行必要的操作,如sql改写等,然后交给各个普通的数据源去执行,将得到的结果进行合并,返回给应用。数据源代理通常也实现了JDBC规范定义的API,因此能够直接与orm框架整合。在这种方案下,用户的代码需要修改,使用这个代理的数据源,而不是直接使用c3p0、druid、dbcp这样的连接池。

3 主流的数据库中间件实现对比

无论是代理数据库,还是代理数据源,二者的作用都是类似的。以下列出了这两种方案目前已有的实现以及各自的优缺点:

数据库代理

目前的实现方案有:阿里巴巴开源的cobar,mycat团队在cobar基础上开发的mycat,mysql官方提供的mysql-proxy,奇虎360在mysql-proxy基础开发的atlas。目前除了mycat,其他几个项目基本已经没有维护。

优点:多语言支持。也就是说,不论你用的php、java或是其他语言,都可以支持。原因在于数据库代理本身就实现了mysql的通信协议,你可以就将其看成一个mysql 服务器。mysql官方团队为不同语言提供了不同的客户端驱动,如java语言的mysql-connector-java,python语言的mysql-connector-python等等。因此不同语言的开发者都可以使用mysql官方提供的对应的驱动来与这个代理服务器建通信。

缺点:实现复杂。因为代理服务器需要实现mysql服务端的通信协议,因此实现难度较大。

数据源代理

目前的实现方案有:阿里巴巴开源的tddl,大众点评开源的zebra,当当网开源的sharding-jdbc。

优点:更加轻量,可以与任何orm框架整合。这种方案不需要实现mysql的通信协议,因为底层管理的普通数据源,可以直接通过mysql-connector-java驱动与mysql服务器进行通信,因此实现相对简单。

缺点:仅支持某一种语言。例如tddl、zebra、sharding-jdbc都是使用java语言开发,因此对于使用其他语言的用户,就无法使用这些中间件。版本升级困难,因为应用使用数据源代理就是引入一个jar包的依赖,在有多个应用都对某个版本的jar包产生依赖时,一旦这个版本有bug,所有的应用都需要升级。而数据库代理升级则相对容易,因为服务是单独部署的,只要升级这个代理服务器,所有连接到这个代理的应用自然也就相当于都升级了。

ORM框架代理

目前有hibernate提供的hibernate-shards,也可以通过mybatis插件的方式编写。相对于前面两种方案,这种方案可以说是只有缺点,没有优点。

4 Zebra的设计方式

zebra采用客户端代理的方式来实现读写分离和分库分表的功能,需要引入zebra-client的相关依赖。

因为是Java语言的客户端代理,所以基本上按照Java中的JDBC协议去实现的代理。

GroupDataSource:用于读写分离,请参考:Zebra读写分离接入指南

ShardDataSource:用于分库分表,接入请参考:Zebra分库分表接入指南

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