背景

微服務(wù)項(xiàng)目中通常包含各種服務(wù)。其中一項(xiàng)服務(wù)與存儲(chǔ)用戶(hù)相關(guān)的數(shù)據(jù)有關(guān)。我們使用Spring Boot作為后端，使用MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)。

目標(biāo)

隨著用戶(hù)基數(shù)的增長(zhǎng)，服務(wù)性能受到了影響，延遲也上升了。由于只有一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)和一張表，許多查詢(xún)和更新由于鎖異常返回錯(cuò)誤。此外，隨著數(shù)據(jù)庫(kù)的規(guī)模不斷擴(kuò)大，性能進(jìn)一步下降。因此，需要一種解決方案來(lái)處理不斷增長(zhǎng)的用戶(hù)基數(shù)。

解決方案

表格分片

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第一種方法是在單個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)中創(chuàng)建多個(gè)類(lèi)似的表，并使用user_id作為分片鍵。

我們?cè)趗ser_id列出現(xiàn)的任何地方創(chuàng)建了每個(gè)表的10個(gè)副本。因此，代碼中需要進(jìn)行兩個(gè)更改。第一個(gè)更改是獲取用戶(hù)請(qǐng)求中的user_id。第二個(gè)更改是替換由Hibernate生成的查詢(xún)中的表名。

關(guān)于第一個(gè)更改，獲取user_id很容易，因?yàn)槲覀円呀?jīng)在請(qǐng)求標(biāo)頭中獲取了user_id。

對(duì)于第二個(gè)更改，我們擴(kuò)展了Hibernate的EmptyInterceptor類(lèi)，并覆蓋了onPrepareStatement方法，該方法在準(zhǔn)備SQL字符串時(shí)調(diào)用。該方法有一個(gè)字符串參數(shù)，即SQL語(yǔ)句。該SQL語(yǔ)句中也包含表名。因此，這里根據(jù)請(qǐng)求頭中存在的user_id用所需的表名替換表名。例如，如果user_id為77。我們?nèi)∷?0的模得到7，并將表名user_profile替換為user_profile_7，因?yàn)槲覀円呀?jīng)在數(shù)據(jù)庫(kù)中創(chuàng)建了10個(gè)副本。以下是擴(kuò)展EmptyInterceptor類(lèi)的代碼。如果您使用的是spring boot 3，則EmptyInterceptor已經(jīng)棄用，你可以使用StatementInspector接口，并覆蓋inspect方法，并將邏輯從onPrepareStatement方法移動(dòng)到inspect方法中。

public class DynamicTableNameSharding extends EmptyInterceptor {
    @Override
    public String onPrepareStatement(String sql) {
        // 替換表名
        if (Boolean.parseBoolean(DatabaseEnvironment.TABLE_SHARDING_ENABLED.label)) {
            for (String tableName : SHARDED_TABLES) {
                if(sql.contains(tableName)) {
                    ServletRequestAttributes attr = (ServletRequestAttributes) RequestContextHolder.getRequestAttributes();
                    String shardingNumber = getSharding(attr);
                    sql = sql.replace(tableName, tableName + shardingNumber);
                    // 這里不要使用break，因?yàn)橐粭l查詢(xún)可以包含多個(gè)表，因此需要更改所有已啟用分片的表的名稱(chēng)
                }
            }
        }
        return super.onPrepareStatement(sql);
    }
}

在上述函數(shù)中，SHARDED_TABLES是已啟用分片的表的列表。getSharding方法根據(jù)請(qǐng)求頭中傳遞的用戶(hù)ID返回分片號(hào)。由于在單個(gè)查詢(xún)中存在多個(gè)表（例如連接或復(fù)雜邏輯），因此我們使用for循環(huán)來(lái)正確替換查詢(xún)中出現(xiàn)的所有表。

我們還通過(guò)擴(kuò)展DefaultVisitListener類(lèi)，在某些操作中使用了JOOQ。

數(shù)據(jù)庫(kù)分片

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雖然通過(guò)表格分片提升了一定性能，但還有進(jìn)一步改進(jìn)的空間，我們進(jìn)一步對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行分片。與創(chuàng)建表副本類(lèi)似，我們創(chuàng)建10個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器/實(shí)例的副本，每個(gè)服務(wù)器都有10個(gè)表的副本。總共有100個(gè)表副本。

因此，同時(shí)保持10個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器運(yùn)行也需要路由查詢(xún)到正確的數(shù)據(jù)庫(kù)。

首先，在的Spring Boot應(yīng)用程序中創(chuàng)建了10個(gè)數(shù)據(jù)源，每個(gè)數(shù)據(jù)源都有不同的數(shù)據(jù)庫(kù)URL。現(xiàn)在，我們需要一種方法將數(shù)據(jù)庫(kù)連接路由到正確的數(shù)據(jù)源。因此，我們使用了AbstractRoutingDataSource，它是一個(gè)路由getConnection()調(diào)用到其中一個(gè)多個(gè)目標(biāo)數(shù)據(jù)源的抽象DataSource實(shí)現(xiàn)，這個(gè)目標(biāo)數(shù)據(jù)源基于一個(gè)查找鍵。然后，我們重寫(xiě)了這個(gè)方法determineCurrentLookupKey。

因此，這個(gè)方法返回一個(gè)鍵，用于標(biāo)識(shí)我們已定義的10個(gè)數(shù)據(jù)源中的一個(gè)特定數(shù)據(jù)源。因此，我們也更改了一些用于確定表和數(shù)據(jù)庫(kù)的邏輯。我們使用個(gè)位數(shù)字標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，使用十位數(shù)來(lái)標(biāo)識(shí)表。例如，用戶(hù)ID為447將被路由到第7個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器及該服務(wù)器上的第4個(gè)表副本。因此，我們?cè)?0個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器上有100個(gè)表，這大大提高了性能。

結(jié)論

在這個(gè)例子中，我們既使用了表分片又使用了數(shù)據(jù)庫(kù)分片。除此以外，我們可以進(jìn)一步提高性能，方法是在單個(gè)服務(wù)器中增加更多的數(shù)據(jù)庫(kù)，可能總共有1000個(gè)表的副本。