近日尝试了关于Mycat分表分库的特性，这里做一些整理，作为入门的参考。
本文不对Mycat配置的每一项都进行详细解释，这些内容在其官方的权威指南中都有介绍，这里阐述部署mycat的实际操作过程，也算是对文档没有交代部分的一个补充吧。
一、方案规划
部署模型如图
mycat-model
其中，有两台虚拟机：192.168.1.21和192.168.1.22，前者用于部署Mycat-server服务和1个mysql实例，后者部署2个mysql实例，这里为了简化部署模型，未考虑mysql的主从复制，3个实例均独立。
现在假设系统的数据库为messagedb，里面只有2张表，一张表为消息表：message，一张表示消息来源的字典表：source，本案实现的是按自然月分片的规则，因此上述3个mysql实例各自需要创建4个数据库，即：
| host | database | host | database |
|---|---|---|---|
| 192.168.1.21:3307 | message201601 | 192.168.1.22:3307 | message201605 |
| message201602 | message201606 | ||
| message201603 | message201607 | ||
| message201604 | message201608 | ||
| 192.168.1.22:3308 | message201609 | ||
| message201610 | |||
| message201611 | |||
| message201612 |
说明：如果是刚接触Mycat的小伙伴对分片不太理解，简单地说，对于Mycat，一个分片表示某一个MySQL实例上的某一个数据库，即schema@host，于是当我们原先的一张大表需要分片的时候，mycat就会按照我们设定的规则，把这张大表中的数据分散到各个分片上，即所谓的分表分库，因此我们需要在每个对应的分片上创建相同名称的数据库，相同结构的表。
二、环境准备
首先假设mysql的3个实例都已经部署完成，然后将所有实例都启动起来。如果需要了解mysql的安装部署过程可以参考原文：http://www.fullstackyang.com/2016/12/21/342/
现在开始创建数据库了，因为都是相同的数据库名和表结构，所以可以用一段脚本来完成工作：
db_host=( "192.168.1.21" "192.168.1.22" "192.168.1.22" )
db_port=( "3307" "3307" "3308" )
mysql_user=root
mysql_passwd=root123
mysql_cmd="/application/mysql/bin/mysql -u$mysql_user -p$mysql_passwd -e"
for (( i=0;i<${#db_host[@]};i++ ))
do
db="-h${db_host[$i]} -P${db_port[$i]}";
for (( j=1;j<=4;j++ ))
do
n=$(( $i*4+$j ))
[ $n -lt 10 ] && db_name="message20160"$n || db_name="message2016"$n
$mysql_cmd "drop database if exists $db_name" $db >/dev/null 2>&1
echo "creating database "$db_name"..."
$mysql_cmd "create database $db_name;" $db >/dev/null 2>&1
$mysql_cmd "use $db_name;source /data/tb.sql;" $db 2>/dev/null
done
$mysql_cmd "show databases;" $db 2> /dev/null
done
其中tb.sql的内容如下：
create table source (
id int(11) not null auto_increment primary key comment 'pk',
name varchar(10) default '' comment 'source name'
);
create table message (
id int(11) not null auto_increment primary key comment 'pk',
content varchar(255) default '' comment 'message content',
create_time date default null,
source_id int(11) not null,
foreign key(source_id) references source(id)
);
insert into `source`(`id`,`name`) values(1,'weibo');
insert into `source`(`id`,`name`) values(2,'weixin');
insert into `source`(`id`,`name`) values(3,'qq');
insert into `source`(`id`,`name`) values(4,'email');
insert into `source`(`id`,`name`) values(5,'sms');
在message表中，总共有4个字段：
- id：主键
- content：消息的内容
- create_time：创建时间，这也是mycat进行分片时的参考字段
- source_id：source表的外键
另外，我们在source表插入了5条记录，用于测试。到这里，后端数据库的环境就搭建完成了。
三、安装和配置Mycat
安装Mycat的过程比较简单，在这个地址就可以下载安装包：https://github.com/MyCATApache/Mycat-download/tree/master/1.6-RELEASE。
下载完之后，就进行解压，创建软链接，创建相应的用户，修改目录权限等套路操作，这里就不细说了。
安装完之后，简单地看一下mycat目录结构：
# tree mycat -L 1
mycat
|-- bin
|-- catlet
|-- conf
|-- lib
|-- logs
`-- version.txt
我们可以通过bin目录下的mycat可执行文件启动服务：bin/mycat start。启动之后可以看一下，端口打开的情况：
# netstat -tunlp
Active Internet connections (only servers)
Proto Recv-Q Send-Q Local Address Foreign Address State PID/Program name
tcp 0 0 0.0.0.0:22 0.0.0.0:* LISTEN 1146/sshd
tcp 0 0 127.0.0.1:25 0.0.0.0:* LISTEN 2249/master
tcp 0 0 127.0.0.1:32000 0.0.0.0:* LISTEN 12842/java
tcp6 0 0 :::9066 :::* LISTEN 12842/java
tcp6 0 0 :::42346 :::* LISTEN 12842/java
tcp6 0 0 :::3307 :::* LISTEN 3323/mysqld
tcp6 0 0 :::22 :::* LISTEN 1146/sshd
tcp6 0 0 ::1:25 :::* LISTEN 2249/master
tcp6 0 0 :::34141 :::* LISTEN 12842/java
tcp6 0 0 :::1984 :::* LISTEN 12842/java
tcp6 0 0 :::8066 :::* LISTEN 12842/java
其中，9066端口是管理端口，提供查看当前系统节点的情况，报告心跳状态等相关系统监控的功能，8066是数据端口，相当于数据库的访问端口。我们可以使用mysql命令访问这里两个端口:
mysql -h[mycat_host] -u[mycat_user] -p[mycat_passwd] -P [8066|9066]
那么mycat_user和mycat_passwd是如何配置呢，下面就需要介绍mycat中最主要的3个配置文件：server.xml，schema.xml和rule.xml。
3.1 server.xml
该配置文件是用于配置mycat的系统信息，主要有两个标签：system和user。这里的user就是上述访问mycat服务的用户，不是后端数据库的用户。如果我们使用默认的配置，server.xml大概是这样的：
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE mycat:server SYSTEM "server.dtd">
<mycat:server xmlns:mycat="http://io.mycat/">
<system>
<property name="useSqlStat">0</property>
<property name="useGlobleTableCheck">0</property>
<property name="sequnceHandlerType">2</property>
<property name="processorBufferPoolType">0</property>
<property name="useOffHeapForMerge">1</property>
<property name="memoryPageSize">1m</property>
<property name="spillsFileBufferSize">1k</property>
<property name="useStreamOutput">0</property>
<property name="systemReserveMemorySize">384m</property>
</system>
<user name="admin">
<property name="password">admin123</property>
<property name="schemas">messagedb</property>
</user>
</mycat:server>
user标签下schemas属性表示该用户可以访问的数据库，可以定义多个数据库，用英文逗号隔开。schemas定义的数据库，一定要配置在后面的schema.xml文件对应的逻辑库，否则会提示无法访问。
system标签暂时使用默认的配置，不做过多的讨论。总之，先让你的猫先跑起来再考虑其他玩法。
3.2 schema.xml
schema配置文件比较复杂，也是最关键的一个配置文件，定义了mycat中的逻辑库、逻辑表，和分片的相关信息。配置如下：
<?xml version="1.0"?>
<!DOCTYPE mycat:schema SYSTEM "schema.dtd">
<mycat:schema xmlns:mycat="http://io.mycat/">
<schema name="messagedb" checkSQLschema="false" sqlMaxLimit="100">
<table name="message" dataNode="dn1,dn2,dn3,dn4,dn5,dn6,dn7,dn8,dn9,dn10,dn11,dn12" rule="sharding-by-month" />
<!-- global table is auto cloned to all defined data nodes ,so can join
with any table whose sharding node is in the same data node -->
<table name="source" primaryKey="id" type="global" dataNode="dn1,dn2,dn3,dn4,dn5,dn6,dn7,dn8,dn9,dn10,dn11,dn12" />
</schema>
<dataNode name="dn1" dataHost="mysql-01" database="message201601" />
<dataNode name="dn2" dataHost="mysql-01" database="message201602" />
<dataNode name="dn3" dataHost="mysql-01" database="message201603" />
<dataNode name="dn4" dataHost="mysql-01" database="message201604" />
<dataNode name="dn5" dataHost="mysql-02" database="message201605" />
<dataNode name="dn6" dataHost="mysql-02" database="message201606" />
<dataNode name="dn7" dataHost="mysql-02" database="message201607" />
<dataNode name="dn8" dataHost="mysql-02" database="message201608" />
<dataNode name="dn9" dataHost="mysql-03" database="message201609" />
<dataNode name="dn10" dataHost="mysql-03" database="message201610" />
<dataNode name="dn11" dataHost="mysql-03" database="message201611" />
<dataNode name="dn12" dataHost="mysql-03" database="message201612" />
<dataHost name="mysql-01" maxCon="1000" minCon="10" balance="0"
writeType="0" dbType="mysql" dbDriver="native" switchType="-1">
<heartbeat>select user()</heartbeat>
<writeHost host="hostM1" url="192.168.1.21:3307" user="root"
password="root123">
</writeHost>
</dataHost>
<dataHost name="mysql-02" maxCon="1000" minCon="10" balance="0"
writeType="0" dbType="mysql" dbDriver="native" switchType="-1">
<heartbeat>select user()</heartbeat>
<writeHost host="hostM2" url="192.168.1.22:3307" user="root"
password="root123">
</writeHost>
</dataHost>
<dataHost name="mysql-03" maxCon="1000" minCon="10" balance="0"
writeType="0" dbType="mysql" dbDriver="native" switchType="-1">
<heartbeat>select user()</heartbeat>
<writeHost host="hostM3" url="192.168.1.22:3308" user="root"
password="root123">
</writeHost>
</dataHost>
</mycat:schema>
几点要说明一下：
- schema标签定义逻辑库，其下table子标签定义逻辑表，datanode属性定义该逻辑表需要分布到哪几个分片上，rule属性表示使用何种分片规则，这里我们选择sharding-by-month，这个规则的名称是自定义的，只要和后面的rule.xml对应起来即可
- source表是一张全局表，这里需要使用type=”global”来定义，这样mycat就可以帮我们在指定的分片上克隆相同的数据，这对join查询是非常有好处的。
- datanode标签定义了分片，datahost是主机名，对应dataHost标签的name属性值，database定义该主机数据库实例上的具体数据库名。
- dataHost标签定义数据库实例，其下heartbeart标签表示心跳检测所使用的方法，writeHost标签定义写数据的实例，另外还有readHost标签可以定义读数据的实例，这里不考虑读写分离，仅使用写实例，因此需要把balance属性设置为0
- 其他属性可以自行查阅官方权威指南
- 最后，出于规范和安全考虑，最好不使用数据库的root用户，而是另外再创建一个用于mycat访问的用户。
3.3 rule.xml
rule.xml中定义了很多分片的规则，具体规则的算法可以参考官方权威指南，这里我们直接使用默认的就可以了，其中按自然月的分片规则配置如下：
<mycat:rule xmlns:mycat="http://io.mycat/">
...
<tableRule name="sharding-by-month">
<rule>
<columns>create_time</columns>
<algorithm>partbymonth</algorithm>
</rule>
</tableRule>
...
<function name="partbymonth"
class="io.mycat.route.function.PartitionByMonth">
<property name="dateFormat">yyyy-MM-dd</property>
<property name="sBeginDate">2016-01-01</property>
</function>
...
</mycat:rule>
- tableRule标签定义分片规则的，其下columns标签表示对数据库表中的哪个字段应用规则，algorithm指定实现算法的名称，对应的是function标签中的name属性值
- function标签定义对应的实现类，以及参数，包括dateFormat（日期格式）和sBeginDate（起始日期）
说明：起始日期是用来计算数据所在的分片位置，例如2016年1月的message就会找到第1个分片，即dn1，2016年12月的message就会找到第12个分片，即dn12，但是如果出现了2017年1月的message，mycat就会去找第13个分片，但是配置文件中又没有对应的配置，那么就会抛出无法找到分片的错误。
最后再来总结一下配置文件的关系:
mycat-config
如图所示，server.xml定义了访问mycat服务的用户，以及该用户授权的数据库（逻辑库），schema.xml定义了具体的逻辑库，逻辑表，以及分片和数据库实例的信息，rule.xml分片规则和实现类。
四、测试
到这里已经完成了mycat的配置文件，但先不急着往里面灌数据，我们先访问管理端口9066，看一下运行情况：
mysql -h127.0.0.1 -uadmin -p -P 9066
Enter password:
Welcome to the MySQL monitor. Commands end with ; or \g.
Your MySQL connection id is 12
Server version: 5.6.29-mycat-1.6-RELEASE-20161028204710 MyCat Server (monitor)
Copyright (c) 2000, 2016, Oracle and/or its affiliates. All rights reserved.
Oracle is a registered trademark of Oracle Corporation and/or its
affiliates. Other names may be trademarks of their respective
owners.
Type 'help;' or '\h' for help. Type '\c' to clear the current input statement.
mysql> show @@datanode;
+------+------------------------+-------+-------+--------+------+------+---------+------------+----------+---------+---------------+
| NAME | DATHOST | INDEX | TYPE | ACTIVE | IDLE | SIZE | EXECUTE | TOTAL_TIME | MAX_TIME | MAX_SQL | RECOVERY_TIME |
+------+------------------------+-------+-------+--------+------+------+---------+------------+----------+---------+---------------+
| dn1 | mysql-01/message201601 | 0 | mysql | 0 | 9 | 1000 | 12282 | 0 | 0 | 0 | -1 |
| dn10 | mysql-03/message201610 | 0 | mysql | 0 | 0 | 1000 | 2639 | 0 | 0 | 0 | -1 |
| dn11 | mysql-03/message201611 | 0 | mysql | 0 | 1 | 1000 | 2640 | 0 | 0 | 0 | -1 |
| dn12 | mysql-03/message201612 | 0 | mysql | 0 | 9 | 1000 | 12283 | 0 | 0 | 0 | -1 |
| dn2 | mysql-01/message201602 | 0 | mysql | 0 | 0 | 1000 | 2638 | 0 | 0 | 0 | -1 |
| dn3 | mysql-01/message201603 | 0 | mysql | 0 | 0 | 1000 | 2642 | 0 | 0 | 0 | -1 |
| dn4 | mysql-01/message201604 | 0 | mysql | 0 | 0 | 1000 | 2638 | 0 | 0 | 0 | -1 |
| dn5 | mysql-02/message201605 | 0 | mysql | 0 | 9 | 1000 | 12289 | 0 | 0 | 0 | -1 |
| dn6 | mysql-02/message201606 | 0 | mysql | 0 | 0 | 1000 | 2640 | 0 | 0 | 0 | -1 |
| dn7 | mysql-02/message201607 | 0 | mysql | 0 | 1 | 1000 | 2645 | 0 | 0 | 0 | -1 |
| dn8 | mysql-02/message201608 | 0 | mysql | 0 | 0 | 1000 | 2638 | 0 | 0 | 0 | -1 |
| dn9 | mysql-03/message201609 | 0 | mysql | 0 | 0 | 1000 | 2638 | 0 | 0 | 0 | -1 |
+------+------------------------+-------+-------+--------+------+------+---------+------------+----------+---------+---------------+
12 rows in set (2.17 sec)
mysql> show @@heartbeat;
+--------+-------+--------------+------+---------+-------+--------+---------+--------------+---------------------+-------+
| NAME | TYPE | HOST | PORT | RS_CODE | RETRY | STATUS | TIMEOUT | EXECUTE_TIME | LAST_ACTIVE_TIME | STOP |
+--------+-------+--------------+------+---------+-------+--------+---------+--------------+---------------------+-------+
| hostM2 | mysql | 192.168.1.22 | 3307 | 1 | 0 | idle | 0 | 2,2,1 | 2016-12-21 20:03:02 | false |
| hostM1 | mysql | 192.168.1.21 | 3307 | 1 | 0 | idle | 0 | 0,0,0 | 2016-12-21 20:03:02 | false |
| hostM3 | mysql | 192.168.1.22 | 3308 | 1 | 0 | idle | 0 | 0,1,1 | 2016-12-21 20:03:02 | false |
+--------+-------+--------------+------+---------+-------+--------+---------+--------------+---------------------+-------+
3 rows in set (0.21 sec)
如果看到各个节点都已经出现，并且心跳状态RS_CODE=1，则表示后端数据库连接正常。
现在我们用JDBC的方式批量插入1000万数据：
public class TestMyCat {
private static final String driver = "com.mysql.jdbc.Driver";
private static final String url = "jdbc:mysql://192.168.1.21:8066/message?useServerPrepStmts=false&rewriteBatchedStatements=true";
private static final String username = "admin";
private static final String password = "admin123";
@Test
public void test() throws SQLException {
Calendar calendar = Calendar.getInstance();
Random random = new Random();
calendar.set(2016, 0, 1, 0, 0, 0);
Connection connection = null;
PreparedStatement ps = null;
try {
Class.forName(driver);
connection = (Connection) DriverManager.getConnection(url, username, password);
connection.setAutoCommit(false);
String sql = "insert into message(`content`, `create_time`, `source_id`) values(?,?,?)";
ps = connection.prepareStatement(sql);
long start = System.currentTimeMillis();
for (int i = 0; i < 10000000; i++) {
ps.setString(1, System.currentTimeMillis() + "");
long randomtime = calendar.getTimeInMillis() + (random.nextInt(365) + 1) * 86400 * 1000l;
Date date = new Date(randomtime);
int source_id = random.nextInt(5) + 1;
ps.setDate(2, date);
ps.setInt(3, source_id);
ps.addBatch();
if (i != 0 && i % 10000 == 0) {
System.out.println("execute batch : " + i);
ps.executeBatch();
}
}
ps.executeBatch();
connection.commit();
System.out.println(System.currentTimeMillis() - start);
} catch (SQLException | ClassNotFoundException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
if (ps != null)
ps.close();
if (connection != null)
connection.close();
}
}
}
如果运行的时候报错： Multi-statement transaction required more than ‘max_binlog_cache_size’ bytes of storage;，可以适当调大一下my.cnf下的max_binlog_cache_size参数。
最后我们来检验一下分片的结果，其中message表中的数据根据create_time的值按月进行了分片，而source表作为全局表，则其数据出现在了每个分片上，下面贴出部分结果：
mysql -h192.168.1.21 -uroot -proot123 -P3307 -e "select min(create_time),max(create_time) from message201602.message;":
+------------------+------------------+
| min(create_time) | max(create_time) |
+------------------+------------------+
| 2016-02-01 | 2016-02-29 |
+------------------+------------------+
mysql -h192.168.1.22 -uroot -proot123 -P3307 -e "select min(create_time),max(create_time) from message201605.message;":
+------------------+------------------+
| min(create_time) | max(create_time) |
+------------------+------------------+
| 2016-05-01 | 2016-05-31 |
+------------------+------------------+
mysql -h192.168.1.22 -uroot -proot123 -P3308 -e "select min(create_time),max(create_time) from message201609.message;":
+------------------+------------------+
| min(create_time) | max(create_time) |
+------------------+------------------+
| 2016-09-01 | 2016-09-30 |
+------------------+------------------+
mysql -h192.168.1.21 -uroot -proot123 -P3307 -e "select * from message201601.source"
+----+--------+
| id | name |
+----+--------+
| 1 | weibo |
| 2 | weixin |
| 3 | qq |
| 4 | email |
| 5 | sms |
+----+--------+
mysql -h192.168.1.22 -uroot -proot123 -P3307 -e "select * from message201607.source"
+----+--------+
| id | name |
+----+--------+
| 1 | weibo |
| 2 | weixin |
| 3 | qq |
| 4 | email |
| 5 | sms |
+----+--------+
mysql -h192.168.1.22 -uroot -proot123 -P3308 -e "select * from message201611.source"
+----+--------+
| id | name |
+----+--------+
| 1 | weibo |
| 2 | weixin |
| 3 | qq |
| 4 | email |
| 5 | sms |
+----+--------+
五、总结
本文就mycat分片的特性进行一次实战操作，完成了部署mycat-server以及后端mysql数据库，并以按自然月为分片规则进行了相关的配置，最后做了一个小的测试来验证分片功能的正确性。
mycat还有其他比较强大的特性还有待进一步的研究使用，下一步的工作：
- 完成读写分离的配置和测试
- 整合zookeerp实现高可用集群
六、参考资料
- 周继峰 冯钻优 陈胜尊 左越宗. 分布式数据库架构及企业实践：基于Mycat中间件[M]. 电子工业出版社, 2016.
- mycat开源项目组. Mycat权威指南. http://mycat.io/document/Mycat_V1.6.0.pdf
