mycat分表分库的原理是什么_mycat分页查询原理

目录

前言

1.非分片字段查询

2.分页排序

3.任意表JOIN

4.分布式事务

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前言

1. mycat是怎样实现分库分表的？
mycat里面通过定义路由规则来实现分片表（路由规则里面会定义分片字段，以及分片算法）。分片算法有多种，你所说的hash是其中一种，还有取模、按范围分片等等。在mycat里面，会对所有传递的sql语句做路由处理（路由处理的依据就是表是否分片，如果分片，那么需要依据分片字段和对应的分片算法来判断sql应该传递到哪一个、或者哪几个、又或者全部节点去执行）

2. mycat适用于哪些场景？相对于海量存储的Nosql的适用场景又如何？
数据量大到单机hold不住，而又不希望调整架构切换为NoSQL数据库，这个场景下可以考虑适用mycat。当然，使用前也应该做规划，哪些表需要分片等等。另外mycat对跨库join的支持不是很好，在使用mycat的时候要注意规避这种场景。

PS: 你可以到mycat官网上面获取《Mycat权威指南》，也可以到mycat github上面获取代码以及相关文档。

- mycat官网地址: http://www.mycat.org.cn/
- mycat github地址: https://github.com/MyCATApache/Mycat-Server

当初写这篇文章的初衷只是想提醒自己在用一个开源产品前不仅要了解其提供的功能，更要了解其功能和场景边界。

1.非分片字段查询

Mycat中的路由结果是通过分片字段和分片方法来确定的。例如下图中的一个Mycat分库方案：

• 根据 tt_waybill 表的 id 字段来进行分片
• 分片方法为 id 值取 3 的模，根据模值确定在DB1，DB2，DB3中的某个分片

如果查询条件中有 id 字段的情况还好，查询将会落到某个具体的分片。例如：

mysql>select * from tt_waybill where id = 12330;

此时Mycat会计算路由结果

12330 % 3 = 0 –> DB1

并将该请求路由到DB1上去执行。 


如果查询条件中没有 分片字段 条件，例如：

mysql>select * from tt_waybill where waybill_no =88661;

此时Mycat无法计算路由，便发送到所有节点上执行：

DB1 –> select * from tt_waybill where waybill_no =88661; 
DB2 –> select * from tt_waybill where waybill_no =88661; 
DB3 –> select * from tt_waybill where waybill_no =88661;

如果该分片字段选择度高，也是业务常用的查询维度，一般只有一个或极少数个DB节点命中（返回结果集）。示例中只有3个DB节点，而实际应用中的DB节点数远超过这个，假如有50个，那么前端的一个查询，落到MySQL数据库上则变成50个查询，会极大消耗Mycat和MySQL数据库资源。

如果设计使用Mycat时有非分片字段查询，请考虑放弃！

2.分页排序

先看一下Mycat是如何处理分页操作的，假如有如下Mycat分库方案： 
一张表有30份数据分布在3个分片DB上，具体数据分布如下

DB1：[0,1,2,3,4,10,11,12,13,14] 
DB2：[5,6,7,8,9,16,17,18,19] 
DB3：[20,21,22,23,24,25,26,27,28,29]

（这个示例的场景中没有查询条件，所以都是全分片查询，也就没有假定该表的分片字段和分片方法）

当应用执行如下分页查询时

mysql>select * from table limit 2;

Mycat将该SQL请求分发到各个DB节点去执行，并接收各个DB节点的返回结果

DB1: [0,1] 
DB2: [5,6] 
DB3: [20,21]

但Mycat向应用返回的结果集取决于哪个DB节点最先返回结果给Mycat。如果Mycat最先收到DB1节点的结果集，那么Mycat返回给应用端的结果集为 [0,1]，如果Mycat最先收到DB2节点的结果集，那么返回给应用端的结果集为 [5,6]。也就是说，相同情况下，同一个SQL，在Mycat上执行时会有不同的返回结果。

在Mycat中执行分页操作时必须显示加上排序条件才能保证结果的正确性，下面看一下Mycat对排序分页的处理逻辑。 
假如在前面的分页查询中加上了排序条件（假如表数据的列名为id）

mysql>select * from table order by id limit 2;

Mycat的处理逻辑如下图：

在有排序呢条件的情况下，Mycat接收到各个DB节点的返回结果后，对其进行最小堆运算，计算出所有结果集中最小的两条记录 [0,1] 返回给应用。

但是，当排序分页中有 偏移量 （offset）时，处理逻辑又有不同。假如应用的查询SQL如下：

mysql>select * from table order by id limit 5,2;

如果按照上述排序分页逻辑来处理，那么处理结果如下图：

Mycat将各个DB节点返回的数据 [10,11], [16,17], [20,21] 经过最小堆计算后返回给应用的结果集是 [10,11]。可是，对于应用而言，该表的所有数据明明是 0-29 这30个数据的集合，limit 5,2 操作返回的结果集应该是 [5,6]，如果返回 [10,11] 则是错误的处理逻辑。

所以Mycat在处理 有偏移量的排序分页 时是另外一套逻辑——改写SQL 。如下图：

Mycat在下发有 limit m,n 的SQL语句时会对其进行改写，改写成 limit 0, m+n 来保证查询结果的逻辑正确性。所以，Mycat发送到后端DB上的SQL语句是

mysql>select * from table order by id limit 0,7;

各个DB返回给Mycat的结果集是

DB1: [0,1,2,3,4,10,11] 
DB2: [5,6,7,8,9,16,17] 
DB3: [20,21,22,23,24,25,26]

经过最小堆计算后得到最小序列 [0,1,2,3,4,5,6] ，然后返回偏移量为5的两个结果为 [5,6] 。

虽然Mycat返回了正确的结果，但是仔细推敲发现这类操作的处理逻辑是及其消耗（浪费）资源的。应用需要的结果集为2条，Mycat中需要处理的结果数为21条。也就是说，对于有 t 个DB节点的全分片 limit m, n 操作，Mycat需要处理的数据量为 (m+n)*t 个。比如实际应用中有50个DB节点，要执行limit 1000,10操作，则Mycat处理的数据量为 50500 条，返回结果集为10，当偏移量更大时，内存和CPU资源的消耗则是数十倍增加。

如果设计使用Mycat时有分页排序，请考虑放弃！

3.任意表JOIN

先看一下在单库中JOIN中的场景。假设在某单库中有 player 和 team 两张表，player 表中的 team_id 字段与 team 表中的 id 字段相关联。操作场景如下图：

JOIN操作的SQL如下

mysql>select p_name,t_name from player p, team t where p.no = 3 and p.team_id = t.id;

此时能查询出结果

如果将这两个表的数据分库后，相关联的数据可能分布在不同的DB节点上，如下图：

这个SQL在各个单独的分片DB中都查不出结果，也就是说Mycat不能查询出正确的结果集。

设计使用Mycat时如果要进行表JOIN操作，要确保两个表的关联字段具有相同的数据分布，否则请考虑放弃！

4.分布式事务

Mycat并没有根据二阶段提交协议实现 XA事务，而是只保证 prepare 阶段数据一致性的 弱XA事务 ，实现过程如下：

应用开启事务后Mycat标识该连接为非自动提交，比如前端执行

mysql>begin;

Mycat不会立即把命令发送到DB节点上，等后续下发SQL时，Mycat从连接池获取非自动提交的连接去执行。

Mycat会等待各个节点的返回结果，如果都执行成功，Mycat给该连接标识为 Prepare Ready 状态，如果有一个节点执行失败，则标识为 Rollback 状态。

执行完成后Mycat等待前端发送 commit 或 rollback 命令。发送 commit 命令时，Mycat检测当前连接是否为 Prepare Ready 状态，若是，则将 commit 命令发送到各个DB节点。

但是，这一阶段是无法保证一致性的，如果一个DB节点在 commit 时故障，而其他DB节点 commit 成功，Mycat会一直等待故障DB节点返回结果。Mycat只有收到所有DB节点的成功执行结果才会向前端返回 执行成功 的包，此时Mycat只能一直 waiting 直至TIMEOUT，导致事务一致性被破坏。

设计使用Mycat时如果有分布式事务，得先看是否得保证事务得强一致性，否则请考虑放弃！

转载：https://blog.csdn.net/pingdouble/article/details/79730164

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