使用 zebra 对数据库表进行水平拆分

左手的ㄟ右手 2021-12-10 03:55 340阅读 0赞

# 使用 zebra 对数据库表进行水平拆分   #

zebra 是美团点评开发的数据库访问层中间件，代码维护在 GitHub：[Meituan-Dianping][]/**[Zebra][]**

> Zebra是一个基于JDBC API协议上开发出的高可用、高性能的数据库访问层解决方案，是美团点评内部使用的数据库访问层中间件。具有以下的功能点：
> 
>  *  配置集中管理，动态刷新
>  *  支持读写分离、分库分表
>  *  丰富的监控信息在CAT上展现
>  *  异步化数据库请求，多数据源支持

zebra 的 [QuickStart][] 提供了完整的使用说明文档，这里就不再赘述用法，而是直接提供一个使用 zebra 进行数据库分表的 demo。

## 数据库目标表结构 ##

数据库表为签到表（sign\_in），表结构如下：  
签到表用于记录用户签到数据，CUSTOMER\_ID 为用户 id，其余字段是为了 demo 测试而建，无特殊含义。

![webp][]

image.png

### 主维度选取 ###

选择签到表的 CUSTOMER\_ID 作为维度。

选取维度时需要考虑下面的情况：  
在 sql 语句中，顾客 CUSTOMER\_ID 是在 CRUD 操作中作为查询目标属性和条件属性中出现次数最多的字段，这样能满足 zebra 要求中的维度必须出现在 sql 语句中的限制；同时很多查询，检索的 sql 都是基于同一顾客进行的，方便业务逻辑变更；此外，顾客 id 在签到表中与主键直接相关，一条签到记录必然有一个顾客 id ，根据顾客 id 能更快的定位签到记录所在范围。

## 路由规则 ##

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
    <router-rule>
        <table-shard-rule table="sign_in" generatedPK="id">
            <shard-dimension
                    dbRule="#customer_id# * 0"
                    dbIndexes="db"
                    tbRule="0 + ((4 - 1) & (crc32(#customer_id#) ^ (crc32(#customer_id#) >>> 16)))"
                    tbSuffix="everydb:[0,4]"
                    isMaster="true">
            </shard-dimension>
    
        </table-shard-rule>
    </router-rule>

通过维度和路由规则定位到对应表的过程，在针对签到表的 CRUD 操作中，通过维度 CUSTOMER\_ID 字段及其值，经路由规则计算后能定位到对应表。

### 路由规则说明 ###

数据库的路由规则

dbRule="\#CUSTOMER\_ID\# \* 0"  
单库，无需定义规则，指出 \[维度\] 即可。

数据库名后缀

dbIndexes="db"  
与zebra配置中的ShardDataSource数据源的key相同即可。

表的路由规则

参考 jdk8 HashMap 原理，路由规则思路如下：

1.  主表：sign\_in
2.  维度：key
3.  表下标偏移：offset
4.  表数量：len
5.  散列值：hash = crc32(key)
6.  扰动函数：ha = (hash ^ (hash >>> 16))
7.  取模运算：in = (len - 1) & ha
8.  映射到的表下标：index = offset + in
9.  tbRule: offset + ((len - 1) & (crc32(key) ^ (crc32(key) >>> 16)))

如：offset = 3,len = 2,key 为 \#customer\_id\#  
tbRule = "3 + ((2 - 1) & (crc32(\#customer\_id\#) ^ ((crc32(\#customer\_id\#) >>> 16)))"  
在表sign\_in3，sign\_in4中路由。

注意：

*  tbRule 格式必须严格相同
 *  len只能为2的整次幂，否则路由分布不均匀，表现形式之一为插入大量数据，路由到的各个表中新增数据量分别不均匀。
 *  offset 不能小于 0，即最小为 0

说明：

*  扰动函数：使碰撞（hash冲突）更平均，即 hash 映射到的 index 在可选 index 中被选中的概率趋于相同。
 *  取模运算：高位全部归零，只保留低位，用作下标访问
 *  表数量取2的整数次幂：长度减1，便于取模。

表名后缀

tbSuffix="everydb:\[0,999\]"  
everydb:\[a,b\]：a始终为0，b不小于实际表的最大index即可。

主维度

isMaster="true"  
只有一个维度

## 测试 ##

部分测试 sql 如下：

<insert id="insert" parameterType="SignInEntity">
            insert into sign_in (id, customer_id, date, current_sign_in_store_id, type, create_eid, create_date)
                value (#{id}, #{customerId}, #{date}, #{currentSignInStoreId}, #{type}, #{createEid}, now())
        </insert>
    
        <select id="listByCustomerId" resultType="SignInEntity">
            select *
            from sign_in
            where customer_id = #{value};
        </select>
    
        
        <select id="get" resultType="SignInEntity">
            select *
            from sign_in
            where id = #{value}
        </select>

指定 CustomerId ，执行 sql 时将被路由到具体的分表中。

private void testInsert() {
    
            SignInEntity entity = new SignInEntity();
            Random r = new Random();
            // 路由规则将在三张表中插入数据，数据将平均分布
            for (int i = 1; i <= 10 * 10000; i++) {
                entity.setId(i);
                entity.setType(r.nextInt(3));
                entity.setCustomerId(r.nextInt(9999));
                entity.setCurrentSignInStoreId(r.nextInt(9999));
                entity.setCreateEid(r.nextInt(9999));
                entity.setDate(new Timestamp(System.currentTimeMillis()));
                signInDao.insert(entity);
            }
    
        }

完整代码上传 GitHub，你可以在 [这里][Link 1] 找到

[Meituan-Dianping]: https://github.com/Meituan-Dianping
[Zebra]: https://github.com/Meituan-Dianping/Zebra
[QuickStart]: https://github.com/Meituan-Dianping/Zebra/wiki/QuickStart
[webp]: /images/20211209/1a98dc450575402eb23cca1adfc8e3b3.png
[Link 1]: https://github.com/DuanJiaNing/Sub-database-table