数据库中间件 — MyCat

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1、什么是数据库中间件  

        数据库中间件（Database Middleware）是一种位于应用程序与数据库管理系统（DBMS）之间的软件层。它的主要目的是为应用程序提供更加高效、可靠和透明的数据库访问，同时解决多种数据库管理问题。  The domain name Mycat.io is for sale

 1.1、常见的数据库中间件及其功能

1. 连接池（Connection Pooling）：管理数据库连接的创建、使用和关闭，以提高资源利用率和性能。
   • 例如：HikariCP、Druid。
2. 分布式数据库中间件：解决数据分片、读写分离、负载均衡等问题，使得应用可以处理更大规模的数据和更高的并发量。
   • 例如：ShardingSphere、MyCAT（今天的主角）。
3. 缓存中间件：通过缓存热数据，减少对数据库的直接访问，从而提高系统的响应速度。
   • 例如：Redis、Memcached。
4. 数据同步中间件：实现数据在不同数据库之间的同步和复制，保证数据的一致性和可用性。
   • 例如：Canal、DataX。
5. 事务管理中间件：提供分布式事务支持，确保在分布式系统中数据操作的一致性。
   • 例如：Seata、Atomikos。
6. 监控中间件：实时监控数据库性能和运行状态，帮助快速发现和解决问题。
   • 例如：Prometheus、Grafana。

1.2、常见数据库中间件对比

1.3、为什么使用MyCat？

1. 解决单机数据库性能瓶颈

在处理大规模数据和高并发访问时，单机数据库可能会遇到性能瓶颈。MyCAT通过数据分片和负载均衡，将数据分布到多个数据库实例中，从而提高系统的并发处理能力和整体性能。

2. 提供数据分片功能

MyCAT支持将数据水平切分到多个数据库中，每个分片只存储部分数据，这样可以大大减小单个数据库的压力。同时，通过自定义分片规则，可以灵活地根据业务需求进行数据分布。

3. 实现读写分离

MyCAT可以将写操作（如INSERT、UPDATE、DELETE）路由到主数据库，将读操作（如SELECT）路由到从数据库。这种读写分离的方式，可以提高读操作的响应速度，并降低主数据库的压力。

4. 提供分布式事务支持

MyCAT支持分布式事务管理，确保在多个数据库实例之间的数据一致性。通过两阶段提交协议（2PC），MyCAT可以在分布式环境中实现事务的原子性和一致性。

5. 支持多租户架构

对于SaaS应用，MyCAT支持多租户架构，可以根据租户ID将数据分片存储到不同的数据库实例中，提供租户级别的隔离和管理。

6. 高可用性和故障恢复

MyCAT支持数据库实例的自动故障切换和恢复，保证系统的高可用性。配合主从复制、双主等架构，MyCAT可以在数据库故障时自动切换到备份节点，减少故障时间。

7. 社区活跃，持续更新

作为一个开源项目，MyCAT有一个活跃的社区支持，持续进行功能更新和优化。用户可以从社区获取帮助和资源，也可以参与到项目的开发和改进中。

使用MyCAT的典型场景

• 电商平台：需要处理大量订单和商品数据，MyCAT可以通过数据分片和读写分离，提高系统的并发处理能力和响应速度。
• 金融系统：需要保证数据的一致性和高可用性，MyCAT的分布式事务和故障恢复功能可以满足这些需求。
• SaaS应用：需要支持多租户架构，MyCAT可以通过数据分片和租户隔离，实现对不同租户数据的高效管理。

简言之：

        ① java与数据库紧耦合
        ② 高访问量高并发对数据库的压力。
        ③ 读写请求数据不一致

1.4、功能介绍 —  能干吗

 1. 读写分离

 2. 数据分片

                垂直拆分（分库）、水平拆分（分表）、垂直+水平拆分（分库分表）

3. 多数据源整合

1.5、怎么实现的？ 原理是什么？

         Mycat 的原理中最重要的一个动词是“拦截”，它拦截了用户发送过来的 SQL 语句，首先对 SQL 语句做了一些特定的分析：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 发 往后端的真实数据库，并将返回的结果做适当的处理，最终再返回给用户。

1. 数据分片（Sharding）

        MyCAT 通过水平分片（Horizontal Partitioning）将数据分布在多个数据库实例上。每个数据库实例存储部分数据，这样可以减轻单个数据库的压力，提升系统的扩展性和性能。

2. 路由（Routing）

        MyCAT 根据预先定义的分片规则将 SQL 请求路由到对应的数据库实例。分片规则可以基于表的某个字段（如用户 ID），也可以是更复杂的自定义规则。

3. 读写分离（Read/Write Splitting）

        MyCAT 支持读写分离，通过配置主从复制（Master-Slave Replication），将写操作发送到主库，读操作发送到从库，从而提高读写性能。

4. 全局事务（Global Transactions）

        为了保证分布式环境中的数据一致性，MyCAT 支持分布式事务管理。它通过两阶段提交协议（Two-Phase Commit Protocol）来确保事务的原子性和一致性。

5. 数据聚合（Data Aggregation）

        对于分片的数据，MyCAT 可以在不同的数据库实例上执行部分查询，然后将结果汇总返回给客户端。这对于复杂的查询操作尤为重要，如聚合函数、排序等。

6. 分布式索引（Distributed Index）

        MyCAT 支持分布式索引，通过在不同的数据库实例上创建索引，提高查询效率。分布式索引可以是全局唯一索引，也可以是局部分片索引。

7. 缓存（Caching）

        为了进一步提升性能，MyCAT 支持缓存机制，将常用查询结果缓存到内存中，减少数据库查询次数。

8. 高可用性（High Availability）

        MyCAT 提供高可用性支持，通过主从复制和自动故障转移（Failover）机制，确保系统在部分数据库实例失效时仍能正常运行。

9. 监控与管理（Monitoring and Management）

        MyCAT 提供丰富的监控和管理工具，帮助管理员实时监控系统状态、性能指标，并进行必要的优化和调整。

示例

假设有一张用户表 users，使用用户 ID 进行分片。分片规则如下：

• 用户 ID 1-1000 存储在数据库实例 A
• 用户 ID 1001-2000 存储在数据库实例 B

        当收到查询 SELECT * FROM users WHERE id = 1500 时，MyCAT 根据路由规则将查询请求转发到数据库实例 B，并返回结果给客户端。

        通过这些机制，MyCAT 可以有效地管理和优化分布式数据库系统，提供高性能和高可用性的解决方案。

2、怎么安装和启动？

1、安装

1、官网下载后解压即可使用

2、较为重要的配置文件

2、启动 

1、修改 server.xml配置文件

        修改用户信息，与MySQL区分，如下：

… <user name="mycat"> <property name="password"></property> <property name="schemas">TESTDB</property> </user> ...

2、修改schema.xml配置文件

        删除<achema>标签间的表信息，<dataNode>标签只留一个，<dataHost>标签只留一个，<writeHost> <readHost>只留一对

<?xml version="1.0"?> <!DOCTYPE mycat:schema SYSTEM "schema.dtd"> <mycat:schema xmlns:mycat="http://io.mycat/"> <schema name="TESTDB" checkSQLschema="false" sqlMaxLimit="100" dataNode="dn1"> </schema> <dataNode name="dn1" dataHost="host1" database="testdb" /> <dataHost name="host1" maxCon="1000" minCon="10" balance="0" writeType="0" dbType="mysql" dbDriver="native" switchType="1" slaveThreshold="100"> <heartbeat>select user()</heartbeat> <!-- can have multi write hosts --> <writeHost host="hostM1" url="192.168.140.128:3306" user="root" password=""> <!-- can have multi read hosts --> <readHost host="hostS1" url="192.168.140.127:3306" user="root" password="" /> </writeHost> </dataHost> </mycat:schema>

3、验证数据库访问情况

        Mycat 作为数据库中间件要和数据库部署在不同机器上，所以要验证远程访问情况。

mysql -uroot -p -h 192.168.140.128 -P 3306 mysql -uroot -p -h 192.168.140.127 -P 3306 #如远程访问报错，请建对应用户 grant all privileges on *.* to root@'缺少的host' identified by '';

4、启动程序

5、 启动时可能出现报错

        如果操作系统是 CentOS6.8，可能会出现域名解析失败错误，如下图

可以按照以下安装步骤解决：

① 用 vim 修改 /etc/hosts 文件，在 127.0.0.1 后面增加你的机器名

 ② 修改后重新启动网络服务

3、登录

1、登录后台管理窗口

         此登录方式用于管理维护Mycat

mysql -umycat -p -P 9066 -h 192.168.140.128 #常用命令如下： show database

show @@help

2、登录数据窗口

         此登录方式用于通过 Mycat 查询数据，我们选择这种方式访问 Mycat

mysql -umycat -p -P 8066 -h 192.168.140.128

3、怎么实现读写分离

        通过 Mycat 和 MySQL 的主从复制配合搭建数据库的读写分离，实现 MySQL 的高可用性。

搭建：一主一从、双主双从两种读写分离模式。

1、搭建一主一从

        一个主机应用于处理所有请求，一台从机负责所有读请求，架构图如下：

 1. 搭建MySQL数据库主从复制

① MySQL 主从复制原理

② 主机配置(host79)

修改配置文件：vim /etc/my.cnf #主服务器唯一ID server-id=1 #启用二进制日志 log-bin=mysql-bin # 设置不要复制的数据库(可设置多个) binlog-ignore-db=mysql binlog-ignore-db=information_schema #设置需要复制的数据库 binlog-do-db=需要复制的主数据库名字 #设置logbin格式 binlog_format=STATEMENT

binlog 日志三种格式

 ③ 从机配置(host80)

修改配置文件：vim /etc/my.cnf #从服务器唯一ID server-id=2 #启用中继日志 relay-log=mysql-relay

#在主机MySQL里执行授权命令 GRANT REPLICATION SLAVE ON *.* TO 'slave'@'%' IDENTIFIED BY ''; #查询master的状态 show master status;

#记录下File和Po