在 5.0.0 GA 版本中，Apache ShardingSphere 新增了运行模式的概念，同时提供了 Memory/Standalone/Cluster 3 种配置方式。ShardingSphere 为什么会提供这 3 种运行模式，不同的运行模式在实际的开发使用场景中又有哪些不同呢？
本文将带领大家一起了解 ShardingSphere 5.0.0 全新概念-运行模式。
作者介绍
孟浩然
SphereEx 高级研发工程师、Apache ShardingSphere PMC。
曾就职于京东科技，负责数据库产品研发，热爱开源，关注数据库生态，目前专注于 ShardingSphere 数据库中间件开发以及开源社区建设。
分布式治理背景
分布式治理是 ShardingSphere 集群部署的基础，在 5.0.0 版本之前，用户需要在配置文件中通过配置 governance 标签来开启分布式治理功能：
governance:
name: # 治理名称
registryCenter: # 配置中心
type: # 治理持久化类型。如：Zookeeper, etcd
serverLists: # 治理服务列表。包括 IP 地址和端口号。多个地址用逗号分隔。如: host1:2181,host2:2181
overwrite: # 本地配置是否覆盖配置中心配置。如果可覆盖，每次启动都以本地配置为准持久化用户配置以及元数据信息是分布式治理最主要的功能之一，也是支持 DistSQL 的基本能力。在 5.0.0 系列的文章中，DistSQL 核心开发人员已经详细和大家介绍了 DistSQL 的概念、语法和使用，以及如何开发自己的 DistSQL。简单回顾一下，DistSQL 为 ShardingSphere 提供了一种数据库化的使用体验，用户可以使用 SQL 的方式来搭建和管理整个 ShardingSphere 分布式数据库生态体系。
作为一个分布式数据库生态系统的操作语言，和标准的 SQL 一样， DistSQL 需要保证操作的任何配置以及元数据都能够被持久化，以保证系统还原时的数据一致性。而在 5.0.0 版本之前，只有开启分布式治理才能实现这个功能，这也是为什么 DistSQL 在开发初期仅支持分布式治理场景下使用的原因。
运行模式的产生
ShardingSphere 基于现有的分布式治理功能提供的集群部署能力，将拥有分布式能力的 ShardingSphere 定义为集群模式。 集群模式支持 ShardingSphere 作为无状态的计算节点进行多实例部署，同时借助注册中心，实现集群内所有实例的元数据信息的实时同步。集群模式天然支持 DistSQL，借助 DistSQL 可以对集群模式下的计算/存储节点进行诸如节点上下线、禁用等管理操作。
为了解决 DistSQL 只能在分布式场景下使用的局限，ShardingSphere 首先需要解决非分布式环境下的元数据存储问题，最简单也是最直接的方式是将元数据写入本地文件中，服务重启时根据配置可以从本地文件加载元数据。与分布式场景的集群模式不同，本地文件无法在多个 ShardingSphere 实例之间实时共享配置，所有配置更新仅在当前实例生效，这就是单机模式。
ShardingSphere 5.0.0 版本除了为用户提供更强大的功能之外，打造稳定友好的用户 API ，持续提升用户使用体验，也是 ShardingSphere 的产品目标。除了集群模式和单机模式，部分用户有快速启动集成 ShardingSphere 且无需进行配置持久化的需求，比如使用 ShardingSphere 快速验证某些功能，集成测试等场景，结合对用户这些使用的场景的思考，内存模式 应运而生。
至此 ShardingSphere 为用户提供了内存模式、单机模式以及集群模式，运行模式在 API 的设计上更容易被用户理解，也更贴合 ShardingSphere 的实际使用场景，同时这 3 种不同的运行模式都能支持使用 DistSQL 进行分布式数据库服务的快速搭建和管理。
在 5.0.0 中废弃了 governance 配置方式，改为使用 mode 配置不同的运行模式。
mode:
type: # 运行模式类型 Standalone/Cluster
repository:
type: # 持久化类型 不同模式对应不同的实现 Standalone-File,Cluster-ZooKeeper/Etcd
props: # 不同的持久化类型对应不同的自定义配置
...
overwrite: false # 是否使用本地配置覆盖本地/远程配置接下来和大家详细介绍三种运行模式的概念以及在使用 ShardingSphere 进行业务开发时如何选择合适的运行模式。
概念与应用场景
- 内存模式（Memory）
默认的运行模式，用户无需配置 mode。内存模式下用户无需配置任何持久化组件和策略，无论是本地初始化的配置还是通过 SQL/DistSQL 操作造成的元数据变更，仅在当前进程中生效， 服务重启后配置将会被还原。内存模式适用于集成测试环境，方便开发人员在整合功能测试中集成 ShardingSphere 而无需清理运行痕迹。
- 单机模式（Standalone）
ShardingSphere 为单机模式默认提供了本地文件的持久化方式，能够将数据源和规则等元数据信息持久化到本地文件中，而在服务重启的时候，依然能够从本地文件中读取配置，保持元数据和重启之前的版本一致。 单机模式适用于开发工程师在本地快速搭建 ShardingSphere 的开发环境，进行功能的联调和验证。
单机模式的配置方式如下：
mode:
type: Standalone
repository:
type: File
props:
path: ...
overwrite: false单机模式默认提供本地文件的持久化方式，默认将配置持久化到用户目录的 .shardingsphere 下，也可以通过配置 path 自定义存储路径。
- 集群模式（Cluster）
集群模式是 ShardingSphere 建议的真实部署上线的生产环境必须使用的模式，采用 JDBC 和 Proxy 混合部署架构也必须使用集群模式。集群模式提供了分布式治理的功能，通过集成独立部署的第三方注册中心，除了能够持久化元数据之外，同时实现了多个实例之间的数据共享 以及分布式场景下的状态协调， 也是 ShardingSphere 通过水平扩展来提高计算能力 以及高可用等核心功能的基础。
集群模式的配置方式如下（ZooKeeper为例）：
mode:
type: Cluster
repository:
type: ZooKeeper
props:
namespace: governance_ds
server-lists: localhost:2181
retryIntervalMilliseconds: 500
timeToLiveSeconds: 60
maxRetries: 3
operationTimeoutMilliseconds: 500
overwrite: false三种运行模式的对比如下，用户可以按照自己的需求进行选择。
| 内存模式 | 单机模式 | 集群模式 | |
|---|---|---|---|
| 默认 | 是 | 否 | 否 |
| 持久化方式 | 无 | 本地文件（默认） | 注册中心 |
| 实现方式 | 无 | 1.File 2. H2 Database（开发中） | 1.Zookeeper 2. Etcd |
| 是否需要部署三方组件 | 否 | 否 | 是 |
| 是否支持 DistSQL | 是 | 是 | 是 |
| 分布式治理 | 否 | 否 | 是 |
| 适用场景 | 集成测试/快速验证 | 本地开发/功能联调 | 生产环境/混合部署 |
结语
ShardingSphere 提供的三种运行模式，能够满足用户在测试、开发以及线上部署环境的全部需求，与此同时，借助于 ShardingSphere 强大的可插拔架构设计，开发者也可以灵活定制各个模式下的持久化方式，打造更适合自身开发和业务需求的运行模式。 同时运行模式也是 SphereEx 中文社区 Governance 兴趣小组长期维护的模块之一，对分布式治理感兴趣的同学，也请关注 SphereEx 中文社区并加入我们的兴趣小组。
Governance 兴趣小组链接：https://community.sphere-ex.com/t/topic/432
欢迎添加社区经理微信（ss_assistant_1）加入交流群，与众多 ShardingSphere 爱好者一同交流
