Apache ShardingSphere

Apache ShardingSphere 简介

Apache ShardingSphere 是一款开源的 分布式数据库中间件生态圈，由 Apache 软件基金会 孵化并毕业，旨在为关系型和非关系型数据库提供 分库分表、读写分离、分布式事务、数据加密 等能力。其核心设计理念是 **”Database Plus”，通过可插拔架构扩展数据库功能，适用于 高并发、大数据量、多云混合部署** 等复杂场景。

核心特性

1. 分库分表（Sharding）
   • 支持 水平分片（按行） 和 垂直分片（按表）
   • 提供 精确分片、范围分片、复合分片 等策略
   • 自动路由 SQL 到目标数据库（如 user_id % 3 分片）
2. 读写分离
   • 自动将写操作路由到主库，读操作路由到从库
   • 支持 权重负载均衡 和 故障转移
3. 分布式事务
   • 集成 XA、Seata、BASE 事务模型
   • 保证跨库操作的 ACID 或最终一致性
4. 数据加密
   • 透明化字段级加密（如手机号、身份证号）
   • 支持 AES、MD5、RSA 等算法
5. 弹性伸缩
   • 在线扩容缩容，数据自动再平衡
   • 支持 Kubernetes 云原生部署
6. 多数据库兼容
   • 适配 MySQL、PostgreSQL、Oracle、SQLServer、MongoDB 等
7. 可观测性
   • 提供 SQL 审计、性能监控、链路追踪（集成 Prometheus/SkyWalking）

核心组件

典型应用场景

1. 电商订单系统
   • 按用户 ID 分库分表，解决单表数据量过大问题
2. 金融交易流水
   • 跨库事务保证资金操作一致性
3. 多租户 SaaS 平台
   • 租户数据隔离（分库） + 敏感字段加密
4. 物联网（IoT）数据分析
   • 海量设备数据分片存储 + 实时查询
5. 混合云数据库治理
   • 统一管理本地和云数据库（如 AWS RDS + 自建 MySQL）

快速入门示例

1. ShardingSphere-JDBC 配置（Spring Boot）

# application.yml
spring:
  shardingsphere:
    datasource:
      names: ds0,ds1
      ds0: # 主库
        type: com.zaxxer.hikari.HikariDataSource
        driver-class-name: com.mysql.cj.jdbc.Driver
        jdbc-url: jdbc:mysql://db0:3306/db?useSSL=false
        username: root
        password: 123456
      ds1: # 从库
        jdbc-url: jdbc:mysql://db1:3306/db?useSSL=false
    sharding:
      tables:
        t_order: # 订单表分片规则
          actual-data-nodes: ds$->{0..1}.t_order_$->{0..15} # 2库×16表
          table-strategy:
            standard:
              sharding-column: order_id
              precise-algorithm-class-name: com.example.ModuloShardingAlgorithm

2. 分布式事务（Seata 集成）

@ShardingTransactionType(TransactionType.BASE) // 声明 BASE 事务
@Transactional // Spring 事务注解
public void placeOrder(Order order) {
    orderRepository.insert(order);
    inventoryRepository.deduct(order.getItemId());
}

性能优化建议

1. 分片键设计
   • 选择 高基数、低频率变更 的字段（如 user_id）
   • 避免跨分片 JOIN，优先冗余字段
2. SQL 规范
   • 查询条件必须包含分片键（否则全库表扫描）
   • 禁用 SELECT *，只查询必要字段
3. 连接池配置
   • 使用 HikariCP 或 Druid，设置合理 maxPoolSize
4. 监控与调优
   • 监控 Slow SQL 和 Connection Wait Time
   • 调整 spring.shardingsphere.props.max.connections.size.per.query=5