springboot实现读写分离(基于Mybatis,mysql)

近日工作任务较轻,有空学习学习技术,遂来研究如果实现读写分离。这里用博客记录下过程,一方面可备日后查看,同时也能分享给大家(网上的资料真的大都是抄来抄去,,还不带格式的,看的真心难受)。

完整代码:https://github.com/FleyX/demo-project/tree/master/dxfl

1、背景

  一个项目中数据库最基础同时也是最主流的是单机数据库,读写都在一个库中。当用户逐渐增多,单机数据库无法满足性能要求时,就会进行读写分离改造(适用于读多写少),写操作一个库,读操作多个库,通常会做一个数据库集群,开启主从备份,一主多从,以提高读取性能。当用户更多读写分离也无法满足时,就需要分布式数据库了(可能以后会学习怎么弄)。

  正常情况下读写分离的实现,首先要做一个一主多从的数据库集群,同时还需要进行数据同步。这一篇记录如何用 mysql 搭建一个一主多次的配置,下一篇记录代码层面如何实现读写分离。

2、搭建一主多从数据库集群

  主从备份需要多台虚拟机,我是用 wmware 完整克隆多个实例,注意直接克隆的虚拟机会导致每个数据库的 uuid 相同,需要修改为不同的 uuid。修改方法参考这个:点击跳转。

主库配置 主数据库(master)中新建一个用户用于从数据库(slave)读取主数据库二进制日志,sql 语句如下:

mysql> CREATE USER 'repl'@'%' IDENTIFIED BY '123456';#创建用户
mysql> GRANT REPLICATION SLAVE ON *.* TO 'repl'@'%';#分配权限
mysql>flush privileges;   #刷新权限

同时修改 mysql 配置文件开启二进制日志,新增部分如下:

[mysqld]
server-id=1
log-bin=master-bin
log-bin-index=master-bin.index

然后重启数据库,使用show master status;语句查看主库状态,如下所示:

  • 从库配置 同样先新增几行配置:
 [mysqld]
server-id=2
relay-log-index=slave-relay-bin.index
relay-log=slave-relay-bin

然后重启数据库,使用如下语句连接主库:

CHANGE MASTER TO
         MASTER_HOST='192.168.226.5',
         MASTER_USER='root',
         MASTER_PASSWORD='123456',
         MASTER_LOG_FILE='master-bin.000003',
         MASTER_LOG_POS=154;

接着运行start slave;开启备份,正常情况如下图所示:Slave_IO_Running 和 Slave_SQL_Running 都为 yes。

可以用这个步骤开启多个从库。

  默认情况下备份是主库的全部操作都会备份到从库,实际可能需要忽略某些库,可以在主库中增加如下配置:

# 不同步哪些数据库
binlog-ignore-db = mysql
binlog-ignore-db = test
binlog-ignore-db = information_schema

# 只同步哪些数据库,除此之外,其他不同步
binlog-do-db = game

3、代码层面进行读写分离

  代码环境是 springboot+mybatis+druib 连接池。想要读写分离就需要配置多个数据源,在进行写操作是选择写的数据源,读操作时选择读的数据源。其中有两个关键点:

  • 如何切换数据源
  • 如何根据不同的方法选择正确的数据源

1)、如何切换数据源

  通常用 springboot 时都是使用它的默认配置,只需要在配置文件中定义好连接属性就行了,但是现在我们需要自己来配置了,spring 是支持多数据源的,多个 datasource 放在一个 HashMapTargetDataSource中,通过dertermineCurrentLookupKey获取 key 来觉定要使用哪个数据源。因此我们的目标就很明确了,建立多个 datasource 放到 TargetDataSource 中,同时重写 dertermineCurrentLookupKey 方法来决定使用哪个 key。

2)、如何选择数据源

  事务一般是注解在 Service 层的,因此在开始这个 service 方法调用时要确定数据源,有什么通用方法能够在开始执行一个方法前做操作呢?相信你已经想到了那就是切面 。怎么切有两种办法:

  • 注解式,定义一个只读注解,被该数据标注的方法使用读库
  • 方法名,根据方法名写切点,比如 getXXX 用读库,setXXX 用写库

3)、代码编写

a、编写配置文件,配置两个数据源信息

  只有必填信息,其他都有默认设置

mysql:
  datasource:
    #读库数目
    num: 1
    type-aliases-package: com.example.dxfl.dao
    mapper-locations: classpath:/mapper/*.xml
    config-location: classpath:/mybatis-config.xml
    write:
      url: jdbc:mysql://192.168.226.5:3306/test?useUnicode=true&characterEncoding=utf-8&useSSL=true
      username: root
      password: 123456
      driver-class-name: com.mysql.jdbc.Driver
    read:
      url: jdbc:mysql://192.168.226.6:3306/test?useUnicode=true&characterEncoding=utf-8&useSSL=true
      username: root
      password: 123456
      driver-class-name: com.mysql.jdbc.Driver

b、编写 DbContextHolder 类

  这个类用来设置数据库类别,其中有一个 ThreadLocal 用来保存每个线程的是使用读库,还是写库。代码如下:

/**
 * Description 这里切换读/写模式
 * 原理是利用ThreadLocal保存当前线程是否处于读模式(通过开始READ_ONLY注解在开始操作前设置模式为读模式,
 * 操作结束后清除该数据,避免内存泄漏,同时也为了后续在该线程进行写操作时任然为读模式
 * @author fxb
 * @date 2018-08-31
 */
public class DbContextHolder {

    private static Logger log = LoggerFactory.getLogger(DbContextHolder.class);
    public static final String WRITE = "write";
    public static final String READ = "read";

    private static ThreadLocal<String> contextHolder= new ThreadLocal<>();

    public static void setDbType(String dbType) {
        if (dbType == null) {
            log.error("dbType为空");
            throw new NullPointerException();
        }
        log.info("设置dbType为:{}",dbType);
        contextHolder.set(dbType);
    }

    public static String getDbType() {
        return contextHolder.get() == null ? WRITE : contextHolder.get();
    }

    public static void clearDbType() {
        contextHolder.remove();
    }
}

c、重写 determineCurrentLookupKey 方法

  spring 在开始进行数据库操作时会通过这个方法来决定使用哪个数据库,因此我们在这里调用上面 DbContextHolder 类的getDbType()方法获取当前操作类别,同时可进行读库的负载均衡,代码如下:

public class MyAbstractRoutingDataSource extends AbstractRoutingDataSource {

    @Value("${mysql.datasource.num}")
    private int num;

    private final Logger log = LoggerFactory.getLogger(this.getClass());

    @Override
    protected Object determineCurrentLookupKey() {
        String typeKey = DbContextHolder.getDbType();
        if (typeKey == DbContextHolder.WRITE) {
            log.info("使用了写库");
            return typeKey;
        }
        //使用随机数决定使用哪个读库
        int sum = NumberUtil.getRandom(1, num);
        log.info("使用了读库{}", sum);
        return DbContextHolder.READ + sum;
    }
}

d、编写配置类

  由于要进行读写分离,不能再用 springboot 的默认配置,我们需要手动来进行配置。首先生成数据源,使用@ConfigurProperties 自动生成数据源:

    /**
     * 写数据源
     *
     * @Primary 标志这个 Bean 如果在多个同类 Bean 候选时,该 Bean 优先被考虑。
     * 多数据源配置的时候注意,必须要有一个主数据源,用 @Primary 标志该 Bean
     */
    @Primary
    @Bean
    @ConfigurationProperties(prefix = "mysql.datasource.write")
    public DataSource writeDataSource() {
        return new DruidDataSource();
    }

读数据源类似,注意有多少个读库就要设置多少个读数据源,Bean 名为 read+序号。

  然后设置数据源,使用的是我们之前写的 MyAbstractRoutingDataSource 类

    /**
     * 设置数据源路由,通过该类中的determineCurrentLookupKey决定使用哪个数据源
     */
    @Bean
    public AbstractRoutingDataSource routingDataSource() {
        MyAbstractRoutingDataSource proxy = new MyAbstractRoutingDataSource();
        Map<Object, Object> targetDataSources = new HashMap<>(2);
        targetDataSources.put(DbContextHolder.WRITE, writeDataSource());
        targetDataSources.put(DbContextHolder.READ+"1", read1());
        proxy.setDefaultTargetDataSource(writeDataSource());
        proxy.setTargetDataSources(targetDataSources);
        return proxy;
    }

  接着需要设置 sqlSessionFactory

    /**
     * 多数据源需要自己设置sqlSessionFactory
     */
    @Bean
    public SqlSessionFactory sqlSessionFactory() throws Exception {
        SqlSessionFactoryBean bean = new SqlSessionFactoryBean();
        bean.setDataSource(routingDataSource());
        ResourcePatternResolver resolver = new PathMatchingResourcePatternResolver();
        // 实体类对应的位置
        bean.setTypeAliasesPackage(typeAliasesPackage);
        // mybatis的XML的配置
        bean.setMapperLocations(resolver.getResources(mapperLocation));
        bean.setConfigLocation(resolver.getResource(configLocation));
        return bean.getObject();
    }

  最后还得配置下事务,否则事务不生效

    /**
     * 设置事务,事务需要知道当前使用的是哪个数据源才能进行事务处理
     */
    @Bean
    public DataSourceTransactionManager dataSourceTransactionManager() {
        return new DataSourceTransactionManager(routingDataSource());
    }

4)、选择数据源

  多数据源配置好了,但是代码层面如何选择选择数据源呢?这里介绍两种办法:

a、注解式

  首先定义一个只读注解,被这个注解方法使用读库,其他使用写库,如果项目是中途改造成读写分离可使用这个方法,无需修改业务代码,只要在只读的 service 方法上加一个注解即可。

@Target({ElementType.METHOD,ElementType.TYPE})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface ReadOnly {
}

  然后写一个切面来切换数据使用哪种数据源,重写 getOrder 保证本切面优先级高于事务切面优先级,在启动类加上@EnableTransactionManagement(order = 10),为了代码如下:

@Aspect
@Component
public class ReadOnlyInterceptor implements Ordered {
    private static final Logger log= LoggerFactory.getLogger(ReadOnlyInterceptor.class);

    @Around("@annotation(readOnly)")
    public Object setRead(ProceedingJoinPoint joinPoint,ReadOnly readOnly) throws Throwable{
        try{
            DbContextHolder.setDbType(DbContextHolder.READ);
            return joinPoint.proceed();
        }finally {
            //清楚DbType一方面为了避免内存泄漏,更重要的是避免对后续在本线程上执行的操作产生影响
            DbContextHolder.clearDbType();
            log.info("清除threadLocal");
        }
    }

    @Override
    public int getOrder() {
        return 0;
    }
}

b、方法名式

  这种方法不许要注解,但是需要service中方法名称按一定规则编写,然后通过切面来设置数据库类别,比如setXXX设置为写、getXXX设置为读,代码我就不写了,应该都知道怎么写。

4、测试

  编写好代码来试试结果如何,下面是运行截图:

读写分离只是数据库扩展的一个临时解决办法,并不能一劳永逸,随着负载进一步增大,只有一个库用于写入肯定是不够的,而且单表的数据库是有上限的,mysql 最多千万级别的数据能保持较好的查询性能。最终还是会变成--分库分表架构的。分库分表可以看看这一篇:https://www.tapme.top/blog/detail/2019-03-20-10-38

本文原创发布于:www.tapme.top/blog/detail/2018-09-10-10-38

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