《Mycat分布式数据库架构》之原理及架构

随着大数据的蓬勃发展，当数据量的增长达到一定程度的时候，传统关系型数据库就有了单点故障及容量问题，为解决这类问题，程序员大佬超带你们学习下数据库中间件Mycat。

Mycat是基于阿里的Cobar开发的一款面向企业级应用的开源 数据库中间件 产品，它目前支持数据库集群、分布式事务与ACID，被普遍视为基于MySQL技术的集群分布式数据库解决方案。支持百亿级别的数据分片和并行计算，支持高可用和MySQL的读写分离。

Mycat不仅可以轻松对接MySQL、SQL Server等传统关系型数据库，也融合了内存缓存、NoSQL、HDFS等新兴大数据技术，是一款优秀的数据库中间件。

1、优势

mycat可以解决传统关系型数据库的单点故障及容量问题，搭建分布式数据库架构，实现集群化与分布式管理，提升数据存储能力及整体性能。

• 分布式存储
  通过Mycat, 可以实现集群化与分布式管理，使数据库容量与处理能力大大改善。

• 读写分离
  将数据库的读和写操作分开，以对应不同的数据库服务器。主数据库提供写操作，从数据库提供读操作，这样能有效的减轻单台服务器的压力。主数据库进行写操作后，数据及时同步到所读的数据库，尽可能保证读、写数据库的数据一致，比如MySQL的主从复制、Oracle的data guard、SQL Server的复制订阅等。通过mycat可以实现读写分离功能，不仅支持MySQL，也可以支持Oracle和SQL Server。

• 性能加速
  通过分布式集群及Mycat Booster 对MySQL数据库在集群环境下的加速，Mycat大大提升了MySQL集群的性能。

• 异构数据互联互通
  除了MySQL, Mycat 同时支持如SequoiaDB、MongoDB这样的NoSQL数据库及HDFS分布式文件系统，实现了对非结构化数据、半结构化数据及结构化数据的存储及互联。

2、应用场合

• 高可用性
  利用Mycat可以实现热备份，当一台服务器停机时，可以由双机或集群中的另一台服务器自动接管其业务，从而在无须人工干预的情况下，保证系统持续提供服务。

• 读写分离
  Mycat还可以实现数据库的读写分离。需要强调的是，Mycat的读写分离及自动切换都依赖于数据库产品的主从数据同步。

• 业务数据分级存储保障
  在Mycat中，一个逻辑库可以对应Oracle、MySQL、MongoDB等多个数据源，对于用户而言就像一个数据库，用户并不知道后端有哪些数据库，只需要关注Mycat。

• 大表水平分片，集群并行计算
  数据切分是Mycat的核心功能，是指通过某种特定的条件，将存放在同一个数据库中的数据分散存放在多个数据库(主机)中，以达到分散单台设备负载的效果。
  数据切分有两种切分模式：一种是按照不同的表(或者schema)将数据切分到不同的数据库(主机)中，这种切分可以叫作数据的垂直(纵向)切分。另外一种则是根据表中数据的逻辑关系，将同一个表中的数据按照某种条件拆分到多个数据库（主机）中， 这种切分叫作数据的水平(横向)切分。

• 数据库路由器
  Mycat基于MySQL实例的连接池复用机制，可以让每个应用最大程度地共享一个MySQL实例的所有连接池，让数据库的并发访问能力大大提升。

• 整合多种数据源
  当一个项目需要用到多种数据源如Oracle、MySQL、SQL Server、PostgreSQL时，可以利用Mycat进行整合，只需访问Mycat这一个数据源就行。

3、环境要求

3.1 系统环境

Mycat是采用Java开发的开源分布式中间件，支持Linux和Windows运行环境，可根据自己需要下载不同的版本，本文将在Linux中进行搭建演示，Linux具体配置如下。
系统：CentOS 7 64位
内存：3GB
硬盘：80GB

3.2 数据库

Mycat支持多种数据库，如MySQL、Oracle、SQL Server和PostgreSQL，但和MySQL更加兼容，其余数据库是随后期版本更新后加入，本次研究将使用Oracle数据库，版本为Oracle 11g企业版。建议至少准备两台服务器，并且都安装oracle 11g 企业版数据库。

3.3 Java环境

Mycat是java语言开发，运行Mycat需要先安装JDK环境，并且需要JDK1.7以上的版本才可以。查看当前仓库的Java版本（yum -y list java*），如下图所示，建议安装当前仓库的1.8版本。

配置好环境变量后通过java -version查看当前安装完成的Java版本，如下图所示。

3.4 Mycat版本

Mycat官网地址：http://www.mycat.io/，如下图所示。版本的不同，其中某些配置不同，请按照自己使用版本进行修改，本文将选用版本1.6.7.4。

4、Mycat原理

Mycat作为一个中间件，其原理便是对用户发送过来的SQL语句进行拦截，首先对SQL语句做一些特定的分析，例如分片分析、路由分析、读写分离分析、缓存分析等，然后将此SQL语句发往后端的真实数据库，并将返回的结果做适当处理，最终再返回给用户，如下图所示。

在上图中，users表被分为三个分片节点db1、db2、dnb3，它们分布在两台MySQL和一台oracle上，分片规则（sharding rule）使用字符串枚举分片规则，一个规则的定义是分片字段（sharding column）+分片函数（rule function）。这里的分片字段为city，分片函数则为字符串枚举方式。

Mycat收到一条SQL语句时，首先解析SQL语句涉及的表，接着查看此表的定义，如果该表存在分片规则，则获取SQL语句里分片字段的值，并匹配分片函数，得到该SQL语句对应的分片列表，然后将SQL语句发送到相应的分片去执行，最后处理所有分片返回的数据并返回给客户端。

5、Mycat架构

Mycat是一个开源的分布式数据库系统，但是由于真正的数据库需要存储引擎，而Mycat并没有存储引擎，所以并不是完全意义的分布式数据库系统。

Mycat是数据库中间件，就是介于数据库与应用之间，进行数据处理与交互的中间服务。由于前面讲的对数据进行分片处理后，从原有的一个库，被切分为多个分片数据库，所有的分片数据库集群构成了整个完整的数据库存储。

应用层与mycat应用连接池之间利用MySQL Protocol通讯层（NIO、AIO）连接，所以在使用时无论底层物理数据库是什么数据库，这里都按照MySQL的方式连接，只是在Mycat内部通过不同的驱动来连接不同的物理数据库，比如oracle是使用jdbc驱动。同时mycat还起到监控和管理的作用，包括会话管理、心跳管理、内存管理和线程管理等，如下图所示。

后续继续更新Mycat的搭建步骤、数据切分实战以及应用层连接Mycat等，敬请关注。

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