MySQL分片高可用集群之Cobar部署使用

yutian00

2015-10-22

Cobar是taobao公司用java开发的分布式MySQL中间件，可以支持数据的分片，且接口与mysql相同，因此可以无缝切换。并且不仅支持Mysql，而且还支持MariaDB哦，对版本的要求也很低，只要5.1以上就可以了。如果公司有较多的java项目，推荐使用。我们就来试试Cobar的集群搭建吧。

第一步：下载Cobar

现在可以从两个官方地址下载，一个是github上：https://github.com/alibaba/cobar 可以下载源码，也可以直接下载编译好的包https://github.com/alibaba/cobar/releases
淘宝现在的开源网站也有：http://code.taobao.org/p/cloud-cobar/src/
两个地方下载的目录结构稍有不同，但目前内容基本一样，且都可以运行，您可以自行选择。本例子所用版本为1.2.7。

第二步：安装多个MySQL数据库

第三步：部署Cobar

Cobar只有配置文件，没有其他的元数据，因此关键就在于配置文件的修改，下载的包里面有一个例子配置文件，我们在此基础上做修改。我们第一次先只使用分片1~4，后面的4个等下再使用。
首先我们修改schema.xml，我的内容如下

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>

<!DOCTYPE cobar:schema SYSTEM "schema.dtd">

<cobar:schema xmlns:cobar="http://cobar.alibaba.com/">

</schema>

</property>

</dataNode>

</property>

</dataNode>

</property>

</dataNode>

</property>

</dataNode>

</property>

</dataNode>

</property>

<property name="sqlMode">STRICT_TRANS_TABLES</property>

</dataSource>

</cobar:schema>

配置好schema.xml后，我们可以看到里面有个字段rule="ruleLong"，这个ruleLong的具体内容是配置在rule.xml文件中，我们这里的配置如下

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>

<!DOCTYPE cobar:rule SYSTEM "rule.dtd">

<cobar:rule xmlns:cobar="http://cobar.alibaba.com/">

<rule>

</rule>

</tableRule>

<function name="funcLong"

class="com.alibaba.cobar.route.function.PartitionByLong">

</function>

</cobar:rule>

可以看到ruleLong规则中用到funcLong函数，funcLong函数在下面定义，注意所有函数定义都需要在规则下面，partitionCount * partitionLength必须等于1024，否则无法启动。
然后是server.xml，这个文件修改下用户名密码就可以了，其他用默认参数。

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>

<!DOCTYPE cobar:server SYSTEM "server.dtd">

<cobar:server xmlns:cobar="http://cobar.alibaba.com/">

</user>

</cobar:server>

另外还有个配置文件log4j.xml，无需修改。
我们的配置文件都已准备好，然后就启动吧

$ bin/startup.sh

$ jps

15894 CobarStartup

15946 Jps

$ netstat -nlp|grep java

tcp6 0 0 :::8066 :::* LISTEN 15894/java

tcp6 0 0 :::9066 :::* LISTEN 15894/java

java7下可以直接启动，如果时java8需要注释掉startup.sh中的一行。

# JAVA_OPTS="$JAVA_OPTS -XX:+UseCMSCompactAtFullCollection"

请检查下进程是否启动，如果配置有误是无法启动的。启动后，我们可以看到已经开启了两个端口，8066和9066，其中8066是用于数据读写等操作的，9066是用于cobar自身管理的。我们迫不及待的要去试下了。

第四步：使用Cobar

lyw@lywd:~/db/mariadb-10.1$ bin/mysql -ulyw -p123456 -h127.0.0.1 -P8066

MySQL [(none)]> show databases;

+----------+

| DATABASE |

+----------+

| lyw |

+----------+

1 row in set (0.04 sec)

MySQL [(none)]> use lyw;

Database changed

MySQL [lyw]> show tables;

Empty set (0.00 sec)

MySQL [lyw]> create table h1 (id int primary key, v varchar(32));

Query OK, 0 rows affected (0.01 sec)

MySQL [lyw]> insert into h1 (id, v) values(1, 'aa'), (2, '2'), (256, 'cc'), (600,'dd'),(900, 'ee'), (1000, 'ff');

Query OK, 6 rows affected (0.02 sec)

Records: 2 Duplicates: 0 Warnings: 0

MySQL [lyw]> select * from h1;

+------+------+

| id | v |

+------+------+

| 256 | cc |

| 900 | ee |

| 1000 | ff |

| 600 | dd |

| 1 | aa |

| 2 | 2 |

+------+------+

6 rows in set (0.00 sec)

MySQL [lyw]> select * from h1 where id = 256;

+-----+------+

| id | v |

+-----+------+

| 256 | cc |

+-----+------+

1 row in set (0.00 sec)

MySQL [lyw]> select * from h1 where id in (256, 900, 901);

+-----+------+

| id | v |

+-----+------+

| 256 | cc |

| 900 | ee |

+-----+------+

2 rows in set (0.00 sec)

最后返回的结果看起来有点乱，并且每次执行这样的select语句，顺序都会不同，这是因为我们插入的这6条数据已经根据ruleLong的规则分散在了4个数据库中，返回的时候cobar只是简单的合并，并没有排序。我们这时候可以到4个库中分别查询，每个库都只包含其中的一部分数据。
注意：前面的insert语句中指定了列名(id, v)，这是必须的，否则会将数据插入到所有数据库中去，即插入1条等于插入4条。
select * from h1 where id = 256; 这行查询语句指定了id = 256，因此cobar会计算256这个值是在哪个数据库（第二个）因此这条语句只会在第二个数据库中查找
select * from h1 where id in (256, 900, 901); 这行查询语句指定了两个id，cobar会计算这些id都属于哪个库，然后去对应的库查询，实际上会变成两个语句，
在第二个库执行select * from h1 where id in (256)，
在第四个库执行select * from h1 where id in (900, 901)，
然后合并数据返回。
我们可以用explain命令查看cobar的拆分情况。这个命令只是语法分析，不会到mysql中执行。

MySQL [lyw]> explain select * from h1 where id in (256, 900, 901);

+-----------+-----------------------------------------+

| DATA_NODE | SQL |

+-----------+-----------------------------------------+

| dn1 | SELECT * FROM h1 WHERE id IN (256) |

| dn3 | SELECT * FROM h1 WHERE id IN (900, 901) |

+-----------+-----------------------------------------+

2 rows in set (0.00 sec)

Cobar是不支持事务的，begin命令就不可以运行，很多操作尽量使用语句内原子操作。比如
update h1 set a=a+1 where id = 2;
而不是先读出数据，再修改。拆成两条就需要事务支持才安全了。

Cobar支持多库同时操作，但只是在多个库分别执行后，一起返回数据而已，我们试下下面的几个语句

MySQL [lyw]> select * from h1 limit 1;

+-----+------+

| id | v |

+-----+------+

| 600 | dd |

| 256 | cc |

| 1 | aa |

| 900 | ee |

+-----+------+

我们是想要得到一条数据，而实际上是得到4条，并且是每个库中一条，因此这样的结果并不符合我们的初衷，所以对于分页这样的操作用cobar并不合适。大家还可以去试下sort, group，join等操作，以及他们的组合操作，都是如此。
那Cobar合适的是什么呢？cobar最合适的就是单行的操作，另外还有in这样的多行操作。或者其他只需要一个库就能搞定的操作。这也是需要我们在设计表结构的时候多下工夫才行。

第五步：多种分片方式配置

前面讲了一个按照数字进行hash分片的例子。cobar自身提供了4种分片方法，分别是PartitionByLong，PartitionByString，PartitionByFileMap，Dimension2PartitionFunction。每种方法需要配置的参数都不同

PartitionByString 按字符串hash分片
我们需要修改rule.xml文件，如下部分，记得所有的tableRule 在所有的function前面

<rule>

</rule>

</tableRule>

<function name="funcString"

class="com.alibaba.cobar.route.function.PartitionByString">

</function>

其中hashSlice的含义是字符串的哪几个字符进行hash运算，例子中:12表示前面的12个字符进行运算，另外还有负数表示法，表示从后面开始数。
在schema.xml增加一个表格

配置好后，我们可以用集群管理的reload方法热更新配置文件。（注意端口是9066）

bin/mysql -ulyw -p123456 -h127.0.0.1 -P 9066

MySQL [(none)]> reload @@config;

Query OK, 1 row affected (0.02 sec)

Reload config success

PartitionByFileMap 按文件内容分片
我们需要修改rule.xml文件，如下部分，

<rule>

<columns>district </columns>

</rule>

</tableRule>

<function name="funcFileMap"

class="com.alibaba.cobar.route.function.PartitionByFileMap">

</function>

rule.xml中fileMapPath字段我们指定了一个配置文件/home/lyw/file_map.txt，这个文件内容的格式是k=v结构，k是分片的字符串，v是节点序号（不是hash值）。内容如下，您可自己多写一些。

a=0

b=1

c=2

d=3

。。。。。。

defaultNode 字段表示如果key值不在这个配置文件中，那么将数据存储在这个节点中。
然后我们还要在schema.xml增加一个表格

只有字符串完整地属于配置文件中，才算匹配到，不是前缀，如例子中只有a,b,c,d可以找到对应的节点，其他任何值都将放入默认节点。因此这种方式一般不是用于id等主键字段，而是其他种类有限的字段，如国家、省份等。

Dimension2PartitionFunction 二维分片
二维分片有两个维度，都需要配置，因此配置内容较多
rule.xml：

<rule>

</rule>

<rule>

</rule>

<rule>

</rule>

</tableRule>

<function name="func2D"

class="com.alibaba.cobar.route.function.Dimension2PartitionFunction">

<property name="keyTypeX">string</property>

</function>

从rule.xml文件中我们看到tableRule配置了三个rule，其中第一个规则是有两个参数的，后两个规则只有一个参数，这3个rule不是必须全配置，但是要实现只匹配一个维度的话，就需要配置，否则当查询语句中只有一个维度的key时会进行所有库的执行，效率不高。
函数需要指定两个维度，字符串和数字都可以，其他类型目前不支持。
同样schema.xml增加一个表格

如果需要二维分片，集群规模一般要相当大了，比如8*8=64，否则采用二维分片的意义不大。

第六步：Cobar自身集群配置

前面配置的cobar只是在一台机器上运行，而运行时cobar需要的资源是比较多的，一台cobar可以拖3台左右mysql服务器，而实际上只要用到cobar，mysql数量都在8台以上，所以需要多个cobar支撑，集群相关的内容在server.xml中配置，

</node>

</node>

</node>

</cluster>

每增加一台机器就多配置一个node，然后将这个配置文件复制到每台cobar电脑上，并启动。这时我们在任意一台电脑上用下面的命令查看活着的集群（宕机的节点不会显示）

MySQL [lyw]> show cobar_cluster;

+--------------+--------+

| HOST | WEIGHT |

+--------------+--------+

| 192.168.1.8 | 1 |

| 192.168.1.9 | 1 |

| 192.168.1.10 | 1 |

+--------------+--------+

3 rows in set (0.00 sec)

此处虽然有host和weight两个值，但是cobar并没有做负载均衡相关的具体事情，只是告诉客户端，cobar集群的运行情况，让客户端自己制定负载均衡策略。

第七步：Cobar自身管理

前面讲的是数据操作，用的是8066端口，cobar提供集群管理功能默认用的是9066端口

bin/mysql -ulyw -p123456 -h127.0.0.1 -P9066

MySQL [(none)]> show @@help;

reload命令会是一个常用命令，当修改了配置文件，就执行下这个命令让配置生效。

MySQL [(none)]> reload @@config;

Query OK, 1 row affected (0.01 sec)

Reload config success

注意server.xml中的system部分不可以热加载，需要重启生效。
如果加载后发现有误，可以用rollback命令回滚配置，注意只能回滚一次。

假如我们要看下所有服务器的活动情况，我们可以用下面的命令

MySQL [(none)]> show @@heartbeat;

+--------+-------+-------------+-------+---------+-------+----------+---------+--------------+---------------------+-------+

+--------+-------+-------------+-------+---------+-------+----------+---------+--------------+---------------------+-------+

| cobar1 | COBAR | 192.168.1.8 | 8066 | 1 | 0 | idle | 10000 | 0,0,0 | 2015-10-22 10:33:28 | false |

| cobar2 | COBAR | 192.168.1.9 | 8066 | -1 | 3 | checking | 10000 | 0,0,0 | 2015-10-22 10:33:27 | false |

| cobar3 | COBAR | 192.168.1.10| 8066 | -1 | 1 | checking | 10000 | 0,0,0 | 2015-10-22 10:33:26 | false |

| dn0 | MYSQL | 192.168.1.8 | 14011 | 0 | 0 | idle | -1 | 0,0,0 | NULL | false |

| dn1 | MYSQL | 192.168.1.8 | 14021 | 0 | 0 | idle | -1 | 0,0,0 | NULL | false |

| dn2 | MYSQL | 192.168.1.8 | 14031 | 0 | 0 | idle | -1 | 0,0,0 | NULL | false |

| dn3 | MYSQL | 192.168.1.8 | 14041 | 0 | 0 | idle | -1 | 0,0,0 | NULL | false |

| dnG | MYSQL | 192.168.1.8 | 14091 | 0 | 0 | idle | -1 | 0,0,0 | NULL | false |

+--------+-------+-------------+-------+---------+-------+----------+---------+--------------+---------------------+-------+

8 rows in set (0.00 sec)

前面3行是cobar自身集群，我这里只启动了一台，所以只有一台的状态是正常的，其他两台都不可用，一直在尝试检查是否活动起来。
下面5台并没有开启心跳，所以timeout是-1，不会进行检查，直接认为是正常的。

其他命令您可以自己尝试，都很好理解。

第八步：dataNode的高可用配置

细心的您一定发现了我们开始的时候部署了9个mysql，但是我们只有用到了5台，另外4台还没有用起来，现在我们要将另外4台也用起来。
我们计划将另外4台和前面4台两两配置为双主（也可以是其他方案，如galera等）
然后修改我们的配置文件schema.xml中dataNode的内容，每个dataNode都增加一台对应的服务器，并且配置上心跳，（实际上心跳最好是写操作的语句）

</property>

<property name="heartbeatSQL">select user()</property>

</dataNode>

</property>

<property name="heartbeatSQL">select user()</property>

</dataNode>

</property>

<property name="heartbeatSQL">select user()</property>

</dataNode>

</property>

<property name="heartbeatSQL">select user()</property>

</dataNode>

然后reload配置，在用show @@datanode;命令检查下运行情况

MySQL [(none)]> show @@datanode;

+------+-------------+-------+-------+--------+------+------+---------+------------+----------+---------+---------------+

+------+-------------+-------+-------+--------+------+------+---------+------------+----------+---------+---------------+

| dn0 | ds[0],ds[4] | 0 | mysql | 0 | 0 | 128 | 0 | 0 | 0 | 0 | -1 |

| dn1 | ds[1],ds[5] | 0 | mysql | 0 | 0 | 128 | 0 | 0 | 0 | 0 | -1 |

| dn2 | ds[2],ds[6] | 0 | mysql | 0 | 0 | 128 | 0 | 0 | 0 | 0 | -1 |

| dn3 | ds[3],ds[7] | 0 | mysql | 0 | 0 | 128 | 0 | 0 | 0 | 0 | -1 |

| dnG | ds[8] | 0 | mysql | 0 | 0 | 128 | 0 | 0 | 0 | 0 | -1 |

+------+-------------+-------+-------+--------+------+------+---------+------------+----------+---------+---------------+

5 rows in set (0.01 sec)

我们发现DATASOURCES中前面4个都有两个节点，INDEX目前都是0，表示连接的是前面这个节点。
这时我们模拟宕机，将ds[0]这个节点kill掉，过几秒钟再用上面这个命令查看时，就会发现第一个INDEX变成了1，也就是说用到的是ds[4]节点。之后的读写都会在ds[4]中操作。
然后我们重新启动ds[0]，再查状态，发现还是INDEX还是维持1，cobar不会主动切换回去。假如我们想切换回去，可以用命令switch @@datasource name:index，（序号参数可选）

MySQL [(none)]> switch @@datasource dn0:0;

Query OK, 1 row affected (0.03 sec)

注意该功能只会修改当前cobar的配置，其他节点并不会一同修改，因此有一定风险。配置文件的加载也是一样，多个节点间不会同步，因此也有一点风险。

至此Cobar的基本特性就是这样了，更多的高级功能就在逐步的使用中去发现吧。

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