什么是 ShardingSphere？
Apache ShardingSphere 是一个开源的分布式数据库中间件生态圈，可以看作是一个数据库增强工具或中间件，它在应用程序和数据库之间，帮助开发者实现一些复杂的分布式数据库管理功能，为用户提供数据分片、分布式事务、数据库治理等功能。它支持通过分片（Sharding）、读写分离、影子库（Shadow Database）等多种方式，帮助开发者优化分布式数据库的操作体验。
具体来说，ShardingSphere 是为分布式数据库场景设计的，可以认为它是数据库能力的补充和增强。它并不直接存储数据，而是通过对 SQL 的拦截和处理，将数据分发到不同的数据库实例或表中，最终返回聚合的查询结果。
ShardingSphere 主要包括以下三个核心组件：
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ShardingSphere-JDBC
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类似于增强版的 JDBC，轻量级，无需中间层部署。
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与应用程序嵌入在一起，支持数据分片、读写分离等功能。
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ShardingSphere-Proxy
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一个独立的代理层，类似数据库代理服务器。
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可以直接与现有的数据库客户端（如 MySQL 客户端）交互，提供透明的数据分片和读写分离功能。
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ShardingSphere-Scaling
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提供数据迁移和同步服务，支持动态扩缩容。
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关键点
逻辑表 vs. 物理表
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逻辑表：应用程序中操作的表名。
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物理表：实际存储数据的表名（通过 ShardingSphere 映射）。
分片策略
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水平分片：根据分片键值（如
user_id），将数据存储到不同的物理表。 -
库表映射规则：通过
actual-data-nodes定义。
分布式 ID
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使用
SNOWFLAKE作为主键生成器，避免 ID 冲突。
路由和聚合
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ShardingSphere 自动处理查询路由和结果聚合，开发者无需关心具体表的细节。
优势
轻量级：可以嵌入到应用中，不需要额外部署服务（使用 ShardingSphere-JDBC）。
扩展性强：支持动态添加数据源和分片规则。
支持多种数据库：如 MySQL、PostgreSQL、Oracle 等。
高性能：通过分片、读写分离优化性能。
兼容性：完全兼容现有的 JDBC 和数据库客户端。
注意点
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Sharding 和事务冲突：
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Sharding 会将数据分散到多个库表，普通的事务管理可能失效，需要使用分布式事务管理。
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分片键的选择：
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分片键应该是查询频繁的字段，避免影响性能。
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规则复杂度：
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复杂的分片规则可能导致维护成本增加，需要权衡业务需求。
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与数据库的关系
| 功能 | 数据库提供 | ShardingSphere 提供 |
|---|---|---|
| 数据存储 | 数据库（MySQL、PostgreSQL 等） | 不负责存储数据，仅负责分发、路由和聚合 |
| SQL 执行 | 数据库 | 拦截 SQL，优化分片后的路由逻辑 |
| 分库分表 | 不支持或需手动实现 | 自动完成数据分片 |
| 读写分离 | 需手动配置 | 动态路由到主库/从库 |
| 分布式事务 | 复杂且需额外工具 | 内置分布式事务协议，简化实现 |
| 动态扩缩容 | 数据库不负责 | ShardingSphere-Scaling 提供支持 |
应用场景
数据分片（Sharding）
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将大表拆分成多个小表（水平分表），分布到不同的数据库中。
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提高查询性能，解决单表数据量过大的问题。
读写分离
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配置主从数据库架构，将写操作路由到主数据库，读操作路由到从数据库。
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提高数据库性能和吞吐量。
分布式事务
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通过 XA、BASE 等事务协议，支持跨多个数据库的分布式事务管理。
多租户
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在 SaaS 系统中，按租户划分数据，通过动态分表和路由实现隔离。
数据库治理
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动态数据路由、灰度发布、数据脱敏等场景。
结合Spring Boot使用
1. 引入依赖
在 pom.xml 中添加 ShardingSphere 的依赖：
<dependencies>
<!-- ShardingSphere-JDBC 核心依赖 -->
<dependency>
<groupId>org.apache.shardingsphere</groupId>
<artifactId>shardingsphere-jdbc-core-spring-boot-starter</artifactId>
<version>5.3.1</version>
</dependency>
</dependencies>
2. 配置数据源
在 application.yml 文件中配置数据源和 ShardingSphere 规则：
spring:
shardingsphere:
datasource:
common:
username: root
password: password
driver-class-name: com.mysql.cj.jdbc.Driver
# 配置第一个数据源
ds0:
url: jdbc:mysql://localhost:3306/demo_ds_0?useSSL=false&serverTimezone=UTC
# 配置第二个数据源
ds1:
url: jdbc:mysql://localhost:3306/demo_ds_1?useSSL=false&serverTimezone=UTC
rules:
sharding:
tables:
# 配置逻辑表 user
user:
actual-data-nodes: ds${0..1}.user_${0..1} # 定义物理表
table-strategy:
inline:
sharding-column: user_id # 分片键
algorithm-expression: user_${user_id % 2} # 分片算法
key-generator:
column: user_id
type: SNOWFLAKE
default-database-strategy:
inline:
sharding-column: user_id
algorithm-expression: ds${user_id % 2}
