关系型数据的分布式处理系统MyCAT（2）
——高级功能和管理监控
日期：2014/12/24
文：阿蜜果
1、 高级功能
1.1 分片策略
MyCAT通过定义表的分片规则来实现分片，每个表格可以捆绑一个分片规则，每个分片规则指定一个分片字段并绑定一个函数，来实现动态分片算法。
1.1.1 分片规则
以常用的基于整数映射的分片函数org.MyCAT.route.function.PartitionByFileMap为例，此函数通过一个配置文件来确定映射关系，以下面的sharding-by-intfile这个分片规则为例：
<tableRule name="sharding-by-intfile">
<rule>
<columns>sharding_id</columns>
<algorithm>hash-int</algorithm>
</rule>
</tableRule>
<function name="hash-int" class="org.opencloudb.route.function.PartitionByFileMap">
<property name="mapFile">partition-hash-int.txt</property>
</function>conf目录下的partition-hash-int.txt文件的默认内容如下所示：
10000=0
10010=1
表明当字段user_id取值为10000的时候，返回分片节点ID为0，以此类推。
Schema.xml中定义customer表的分片规则为此规则：
<table name="t_user" dataNode=" user0,user1,user2,user3" rule="sharding-by-intfile" />
于是t_user按照字段user_id进行水平分片，分片存储在四个数据节点user1、user2、user3和user4上。
使用MySQL客户端连接mycat的test_mycat数据库，分别运行如下插入语句：
INSERT INTO t_user (user_id, receive_address, create_time, province_code) VALUES ('10000', '广州市越秀区广州大道中599号', '2014-12-25 16:00:00', 'GD');
INSERT INTO t_user (user_id, receive_address, create_time, province_code) VALUES ('10010', '广州市越秀区广州大道中599号', '2014-12-25 16:00:00', 'GD');
INSERT INTO t_user (user_id, receive_address, create_time, province_code) VALUES ('10011', '广州市越秀区广州大道中599号', '2014-12-25 16:00:00', 'GD');
连接localhost的user0 ～user3四个数据库，查看t_user表的数据后可得知user_id为10000和10010的记录分别进入user0和user1数据库，最后一条运行记录因为根据partition-hash-int.txt的配置无法确定写入那个数据库节点，因为报错：
[Err] 1003 - can't find datanode for sharding column:USER_ID val:10011
如何知道某个SQL在哪个分片上执行？ 用explain sql语句：
explain select * from t_user where user_id=10000 or user_id=10010;
在MySQL客户端运行，结果如下图所示：
运行如下explain sql语句：
explain select * from t_user;
在MySQL客户端运行，结果如下图所示：
根据业务场景和数据特点，可以选用以下的分片规则：
l auto-sharding-long 主键自动增长的数字，按照范围进行自动分片，比如0-200万的数据在分片节点0,200-400万的数据在分片节点2，依次类推，根据数据库服务器的性能，可以每个分片存储100-500条记录之间，此种方式，每个分片表一个独立的自增长ID机制，确保记录的连续性。conf/ autopartition-long.txt中定义了分段范围与分片ID的关系。
rule.xml的参考配置为：
<tableRule name="auto-sharding-long">
<rule>
<columns>user_id</columns>
<algorithm>rang-long</algorithm>
</rule>
</tableRule>
<function name="rang-long" class="org.opencloudb.route.function.AutoPartitionByLong">
<property name="mapFile">autopartition-long.txt</property>
</function>
对应的范围设置在conf/autopartition-long.txt文件，参考内容如下：
# range start-end ,data node index
# K=1000,M=10000.
0-10000=0
10001-20000=1
20001-30000=2
30000-40000=3
在schema.xml更改t_user表的rule到auto-sharding-long，重启MyCAT后，使用MySQL连接后运行如下SQL语句：
INSERT INTO t_user(user_id, receive_address, create_time, province_code) VALUES ('9999', '广州市越秀区广州大道中599号', '2014-12-25 17:00:00', 'GD');
INSERT INTO t_user(user_id, receive_address, create_time, province_code) VALUES ('10001', '广州市越秀区广州大道中599号', '2014-12-25 17:00:00', 'GD');
INSERT INTO t_user(user_id, receive_address, create_time, province_code) VALUES ('20001', '广州市越秀区广州大道中599号', '2014-12-25 17:00:00', 'GD');
INSERT INTO t_user(user_id, receive_address, create_time, province_code) VALUES ('30001', '广州市越秀区广州大道中599号', '2014-12-25 17:00:00', 'GD');
分别查询user0~user3数据库，可看到user_id分别为9999、10001、20001和30001的记录分别被插入到user0、user1、user2和user3数据库。
l mod-long，对某些表，我们基本上很少会涉及到范围查询的，只根据某个字段（最常见是主键）进行查找定位，则可以用求余的方式，随机分配到其中一个节点上。
rule.xml的参考配置为：
<tableRule name="mod-long">
<rule>
<columns>user_id</columns>
<algorithm>mod-long</algorithm>
</rule>
</tableRule>
<function name="rang-long" class="org.opencloudb.route.function.AutoPartitionByLong">
<property name="mapFile">autopartition-long.txt</property>
</function>
在schema.xml更改t_user表的rule到mod-long，重启MyCAT后，使用MySQL连接后运行如下SQL语句：
INSERT INTO t_user (user_id, receive_address, create_time, province_code) VALUES (10004, '广州市越秀区广州大道中599号', '2014-12-25 17:30:00', 'GD');
INSERT INTO t_user (user_id, receive_address, create_time, province_code) VALUES (10005, '广州市越秀区广州大道中599号', '2014-12-25 17:30:00', 'GD');
INSERT INTO t_user (user_id, receive_address, create_time, province_code) VALUES (10006, '广州市越秀区广州大道中599号', '2014-12-25 17:30:00', 'GD');
INSERT INTO t_user (user_id, receive_address, create_time, province_code) VALUES (10007, '广州市越秀区广州大道中599号', '2014-12-25 17:30:00', 'GD');
分别查询user0~user3数据库，可看到user_id分别为10004～10007的记录分别被插入到user0、user1、user2和user3数据库。
所有的分片规则都在rule.xml中定义，不同的表根据需求，定义不同的分片规则。
对于某些不分片的表格，或者分片规则一样的表格，table的定义可以用简化的方式来写,如：<table name="t_user,t_user_class_rel" rule="auto-sharding-long" /> 。对于此种方式，name中定义的这些表格具有相同的属性，并且都不能有childTable 元素。
1.1.2 基于E-R关系分片策略
传统的数据库分片方式都是基于单个表格，对于表关联这种操作，则很难处理。为了能够执行t_user与t_user_class_rel的联合查询， MyCAT借鉴了NewSQL领域的新秀Foundation DB的设计思路，Foundation DB创新性的提出了Table Group的概念，其将子表的存储位置依赖于主表，并且物理上紧邻存放，因此彻底解决了JOIN的效率和性能问题，根据这一思路，提出了基于E-R关系的数据分片策略，子表的记录与所关联的父表记录存放在同一个数据分片上。
以t_user与t_user_class_rel例子为例，schema.xml中定义如下的分片配置：
<table name="t_user" dataNode="user0,user1,user2,user3" rule="mod-long">
<childTable name="t_user_class_rel" primaryKey="id" joinKey="user_id" parentKey="user_id" />
</table>
t_user采用mod-long这个分片策略，分片在user0~user3上，t_user_class_rel依赖父表进行分片，两个表的关联关系为t_user_class_rel.user_id=t_user.id。于是数据分片和存储的示意图如下：
这样一来，分片user0上的t_user与user0上的t_user_class_rel就可以进行局部的JOIN联合，user1~user3上也如此，再合并两个节点的数据即可完成整体的JOIN，试想一下，每个分片上t_user_class_rel表有1000万条，则10个分片就有1个亿，基于E-R映射的数据分片模式，基本上解决了80%以上的企业应用所面临的问题。
多对多的表格如何处理？多对多的表格通常情况下，有以下几种：
l 主表+关系表+字典表
l 主表A+关系表+主表B
对于第一种，字典表可以被定义为“全局表”，字典表的记录规模可以在几千到几十万之间，基本是变动比较少的表，由MyCAT自动实时同步到所有分片，这样就可以三个表都做JOIN操作了。
对于第二种，需要从业务角度来看，关系表更偏向哪个表，即“A的关系”还是“B的关系”，来决定关系表跟从那个方向存储。目前还暂时无法很好支持这种模式下的3个表之间的关联。未来版本中将考虑将中间表进行双向复制，以实现从A-关系表 以及B-关系表的双向关联查询。
关于全局表的实现方式，全局表在数据插入或更新的时候，会自动在全局表定义的所有数据节点上执行相同的操作，以保证所有数据节点都一致，由于这个特性，全局表可以跟任何分片或不分片的表格进行JOIN操作。对数据更新不频繁的，规模不是很大的（100万之内）的表都可以定义为MyCAT的全局表，以实现用存储换性能的目标。
1.1.3 主键分片 VS 非主键分片
主键分片还是非主键分片，这个问题并不是很难，当你没人任何字段可以作为分片字段的时候，主键分片就是唯一选择，其优点是按照主键的查询最快，当采用自动增长的序列号作为主键时，还能比较均匀的将数据分片在不同的节点上。
若有某个合适的业务字段比较合适作为分片字段，则建议采用此业务字段分片，选择分片字段的条件如下：
- 尽可能的比较均匀分布数据到各个节点上；
- 该业务字段是最频繁的或者最重要的查询条件。
常见的除了主键之外的其他可能分片字段有“订单创建时间”、“店铺类别”或“所在省”等。当你找到某个合适的业务字段作为分片字段以后，不必纠结于“牺牲了按主键查询记录的性能”，因为在这种情况下，MyCAT提供了“主键到分片”的内存缓存机制，热点数据按照主键查询，丝毫不损失性能。做法如下：
<table name="t_user" primaryKey="user_id" dataNode="user0,user1,user2,user3" rule="mod-long">
<childTable name="t_user_class_rel" primaryKey="id" joinKey="user_id" parentKey="user_id" />
</table>
对于非主键分片的table，填写属性primaryKey，此时MyCAT会将你根据主键查询的SQL语句的第一次执行结果进行分析，确定该Table 的某个主键在什么分片上，并进行主键到分片ID的缓存，以下面SQL为例，由于id 不是orders的分片字段，因此这个SQL第一次会发送给所有分片去执行：
select * from orders where id=1;
对于多个主键的查询，一样可以自动优化，如：
select * from orders where id in (1,2,3)
则会分别存储1、2、3这三个主键到分片的缓存关系。
设想下，每个表有5000万数据，10%的热点数据经常按照主键查询，5000万*10%=500万，缓存上述信息大概需要1.5G内存，通过分析缓存使用信息，就可以最精确的调优这笔缓存的内存。通过连接MyCAT的9066管理端口，执行show @@cache，可以显示当前缓存的使用情况。
1.2 高可用性配置
MyCAT支持高可用性的企业级特性，根据应用特性，可以配置如下几种策略：
l 后端数据库配置为一主多从，并开启读写分离机制。
l 后端数据库配置为双主双从（多从），并开启读写分离机制。
l 后端数据库配置为多主多从，并开启读写分离机制
后面两种配置，具有更高的系统可用性，当其中一个写节点（主节点）失败后，Mycat会侦测出来（心跳机制）并自动切换到下一个写节点，MyCAT在任何时候，只会往一个写节点写数据。
下面是典型的双主双从的MySQL集群配置：
MyCAT的schema.xml配置文件中的双主双从参考配置：
<dataHost name="testhost" maxCon="1000" minCon="10" balance="1"
writeType="0" dbType="mysql" dbDriver="native">
<heartbeat>select user()</heartbeat>
<!-- can have multi write hosts -->
<writeHost host="hostM1" url="localhost:3306" user="root" password="">
<readHost host="hostM2" url="10.18.96.144:3306" user="axx" password="axx" />
</writeHost>
<writeHost host="hostM3" url="……:3306" user="root" password="">
<readHost host="hostM4" url="……:3306" user="axx" password="axx" />
</writeHost>
</dataHost>
2、 管理监控命令
MyCAT自身有类似其他数据库的管理监控方式，通过Mysql命令行，登录管理端口（9066）执行相应的SQL，进行管理
mysql -utest -ptest -P9066
show @@help;
此命令会显示所有的管理监控命令，另外请参照《Mycat命令行监控指南.docx》这个文档来深入了解。
2.1 监控命令汇总
“show @@help;”命令的运行结果如下所示：
mysql> show @@help;
+--------------------------------------+-----------------------------------+
| STATEMENT | DESCRIPTION |
+--------------------------------------+-----------------------------------+
| clear @@slow where datanode = ? | Clear slow sql by datanode |
| clear @@slow where schema = ? | Clear slow sql by schema |
| kill @@connection id1,id2,
| Kill the specified connections |
| offline | Change MyCat status to OFF |
| online | Change MyCat status to ON |
| reload @@config | Reload all config from file |
| reload @@route | Reload route config from file |
| reload @@user | Reload user config from file |
| rollback @@config | Rollback all config from memory |
| rollback @@route | Rollback route config from memory |
| rollback @@user | Rollback user config from memory |
| show @@backend | Report backend connection status |
| show @@command | Report commands status |
| show @@connection | Report connection status |
| show @@connection.sql | Report connection sql |
| show @@database | Report databases |
| show @@datanode | Report dataNodes |
| show @@datanode where schema = ? | Report dataNodes |
| show @@datasource | Report dataSources |
| show @@datasource where dataNode = ? | Report dataSources |
| show @@heartbeat | Report heartbeat status |
| show @@parser | Report parser status |
| show @@processor | Report processor status |
| show @@router | Report router status |
| show @@server | Report server status |
| show @@slow where datanode = ? | Report datanode slow sql |
| show @@slow where schema = ? | Report schema slow sql |
| show @@sql where id = ? | Report specify SQL |
| show @@sql.detail where id = ? | Report execute detail status |
| show @@sql.execute | Report execute status |
| show @@sql.slow | Report slow SQL |
| show @@threadpool | Report threadPool status |
| show @@time.current | Report current timestamp |
| show @@time.startup | Report startup timestamp |
| show @@version | Report Mycat Server version |
| stop @@heartbeat name:time | Pause dataNode heartbeat |
| switch @@datasource name:index | Switch dataSource |
+--------------------------------------+-----------------------------------+
37 rows in set (0.02 secs)
2.2 常用监控命令
常用的监控命令如下所示：
2.2.1 reload @@config
在MyCAT的命令行监控窗口运行：
reload @@config;
该命令用于更新配置文件，例如更新schema.xml文件后在命令行窗口输入该命令，可不用重启即进行配置文件更新。运行结果参考如下：
mysql> reload @@config;
Query OK, 1 row affected (0.29 sec)
Reload config success
2.2.2 show @@database
在MyCAT的命令行监控窗口运行：
show @@database;
该命令用于显示MyCAT的数据库的列表，对应schema.xml配置文件的schema子节点，参考运行结果如下：
mysql> show @@database;
+------------+
| DATABASE |
+------------+
| photo |
| test_mycat |
| weixin |
| yixin |
+------------+
4 rows in set (0.00 sec)
2.2.3 show @@datanode
在MyCAT的命令行监控窗口运行：
show @@datanode;
该命令用于显示MyCAT的数据节点的列表，对应schema.xml配置文件的dataNode节点，参考运行结果如下：
mysql> show @@datanode;
+--------+--------------------+-------+-------+--------+------+------+---------+------------+----------+---------+--------------+
|NAME|DATHOST|INDEX|TYPE|ACTIVE|IDLE|SIZE|EXECUTE|TOTAL_TIME|MAX_TIME|MAX_SQL|RECOVERY_TIME|
+--------+--------------------+-------+-------+--------+------+------+---------+------------+----------+---------+---------------+
|photo|testhost/photo|0|mysql|0|7|1000|0|0|0|0|-1|
|user0|testhost/eip_user0|0|mysql|0|7|1000|5|0|0|0|-1|
|user1|testhost/eip_user1|0|mysql|0|7|1000|1|0|0|0|-1|
|user2|testhost/eip_user2|0|mysql|0|7|1000|1|0|0|0|-1|
|user3|testhost/eip_user3|0|mysql|0|7|1000|1|0|0|0|-1|
|weixin|testhost/weixin|0|mysql|0|7|1000|0|0|0|0|-1|
|yixin|testhost/yixin|0|mysql|0|7|1000|0|0|0|0|-1|
+--------+--------------------+-------+-------+--------+------+------+---------+------------+----------+---------+---------------+
7 rows in set (0.05 sec)
其中，“NAME”表示dataNode的名称；“dataHost”表示对应dataHost属性的值，即数据主机；“ACTIVE”表示活跃连接数；“IDLE”表示闲置连接数；“SIZE”对应总连接数量。
运行如下命令，可查找对应的schema下面的dataNode列表：
show @@datanode where schema = ?
该命令的执行结果参考如下：
mysql> show @@datanode where schema = test_mycat;
+-------+--------------------+-------+-------+--------+------+------+---------+------------+----------+---------+---------------+
|NAME|DATHOST|INDEX|TYPE|ACTIVE|IDLE|SIZE|EXECUTE|TOTAL_TIME|MAX_TIM| MAX_SQL|RECOVERY_TIME|
+-------+--------------------+-------+-------+--------+------+------+---------+------------+----------+---------+---------------+
|user0|testhost/eip_user0|0|mysql|0|6|1000|5|0|0|0|-1|
|user1|testhost/eip_user1|0|mysql|0|6|1000|1|0|0|0|-1|
|user2|testhost/eip_user2|0|mysql|0|6|1000|1|0|0|0|-1|
|user3|testhost/eip_user3|0|mysql|0|6|1000|1|0|0|0|-1|
+-------+--------------------+-------+-------+--------+------+------+---------+------------+----------+---------+---------------+
4 rows in set (0.00 sec)
2.2.4 show @@heartbeat
该命令用于报告心跳状态，参考运行结果如下所示：
mysql> show @@heartbeat;
+--------+-------+--------------+------+---------+-------+--------+---------+----------------+---------------------+-------+
|NAME|TYPE|HOST|PORT|RS_CODE|RETRY|STATUS|TIMEOUT|EXECUTE_TIME|LAST_ACTIVE_TIME|STOP|
+--------+-------+--------------+------+---------+-------+--------+---------+----------------+---------------------+-------+
|hostM1|mysql|localhost|3306|1|0|idle|30000|0,2001,1445|2014-12-26 12:11:05|false|
|hostM3|mysql|localhost|3306|1|0|idle|30000|5003,5168,4278|2014-12-26 12:11:05|false|
|hostM2|mysql|10.18.96.144|3306|1|0|idle|30000|5,3,2|2014-12-26 12:11:05|false|
|hostM4|mysql|10.18.96.144|3306|1|0|idle|30000|2,2,2|2014-12-26 12:11:05|false|
+--------+-------+--------------+------+---------+-------+--------+---------+----------------+---------------------+-------+
4 rows in set (0.01 sec)
2.2.5 show @@version
该命令用于获取MyCAT的版本，参考运行结果如下所示：
mysql> show @@version;
+------------------+
| VERSION |
+------------------+
| 5.1.48-mycat-1.2 |
+----------------+
1 row in set (0.00 sec)
2.2.6 show @@sql.slow
该命令用于查询运行缓慢的SQL语句，参考运行结果如下所示：
mysql> show @@sql.slow;
Empty set (0.00 sec)
2.2.7 show @@connection
该命令用于获取连接状态，参考运行结果如下所示：
mysql> show @@connection;
+------------+------+-----------+------+------------+------------+---------+----
----+---------+---------------+-------------+------------+
|PROCESSOR|ID|HOST|PORT|LOCAL_PORT|SCHEMA|CHARSET|NET_IN|NET_OUT|ALIVE_TIME(S)|RECV_BUFFER|SEND_QUEUE|
+------------+------+-----------+------+------------+------------+---------+----
----+---------+---------------+-------------+------------+
|Processor0|5|127.0.0.1|8066|54448|test_mycat|utf8|320|44674|225|4096|0|
|Processor3|6|127.0.0.1|9066|54432|NULL|utf8|162|741|459|4096|0|
+------------+------+-----------+------+------------+------------+---------+----
----+---------+---------------+-------------+------------+
2 rows in set (0.04 sec)
3、 参考文档
（1）《MyCAT inAction中文版》
（2）《Mycat命令行监控指南.docx》
posted on 2014-12-26 16:06
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