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Sharding-JDBC 系列专题 - 第九篇：高可用性与集群管理
本系列专题旨在帮助开发者全面掌握 Sharding-JDBC，一个轻量级的分布式数据库中间件。本篇作为系列的第九篇文章，将重点探讨 高可用性（High Availability, HA） 和 集群管理，包括数据库高可用方案、Sharding-JDBC 的故障切换机制、Sharding-Proxy 的集群部署，以及与 Apache ShardingSphere 生态的分布式治理功能（如 ZooKeeper 集成）。这些内容帮助开发者构建健壮的分布式数据库系统。需要图形化展示的部分将使用 Mermaid 语法绘制图表。
1. 高可用性概述
高可用性是指系统在面对故障（如数据库宕机、网络中断）时，能够快速恢复并继续提供服务。Sharding-JDBC 和 Sharding-Proxy 提供了多种机制支持高可用性，同时需要结合底层数据库的高可用方案（如 MySQL 主从复制、MHA）来实现。
1.1 高可用性目标
- 最小化宕机时间：通过故障切换和冗余设计，降低服务中断时间。
- 数据一致性：确保故障期间数据不丢失或不一致。
- 自动恢复：自动检测故障并切换到备用节点。
- 负载均衡：在高可用架构中优化资源利用。
1.2 高可用性组件
- 数据库层：MySQL 主从复制、MHA（MySQL Master High Availability）、MySQL Cluster。
- Sharding-JDBC：读写分离的从库切换、事务重试。
- Sharding-Proxy：多实例部署、负载均衡。
- 分布式治理：使用 ZooKeeper 或 etcd 实现配置同步和状态管理。
2. 数据库高可用方案
Sharding-JDBC 依赖底层数据库的高可用性，常见的 MySQL 高可用方案包括：
2.1 主从复制
- 原理：主库处理写操作，从库通过复制主库的二进制日志（binlog）保持数据同步。
- 配置：参考第四篇读写分离配置，主库
master_ds，从库slave_ds_0、slave_ds_1。 - 高可用实现：
- 配置多个从库，分担读压力。
- 监控主从延迟，优化复制性能（如设置
sync_binlog=0）。 - 从库故障时，Sharding-JDBC 自动切换到其他从库。
2.2 MHA（MySQL Master High Availability）
- 原理：MHA 监控主库状态，主库故障时自动将从库提升为主库。
- 部署：
- 安装 MHA Manager 和 Node。
- 配置主从复制和 MHA 脚本。
- 设置 VIP（虚拟 IP）或 DNS 切换。
- 与 Sharding-JDBC 集成：
- 更新 Sharding-JDBC 的数据源配置，指向新的主库。
- 使用动态数据源（如 Spring 的
AbstractRoutingDataSource）实现无缝切换。
2.3 MySQL Cluster（NDB Cluster）
- 原理：多主架构，数据同步存储在多个节点，支持自动故障转移。
- 适用场景：对一致性和可用性要求极高的场景。
- 与 Sharding-JDBC：配置多个 MySQL Cluster 节点作为数据源，Sharding-JDBC 负责分片路由。
3. Sharding-JDBC 高可用机制
Sharding-JDBC 提供了多种机制支持高可用性，特别是在读写分离和分布式事务场景中。
3.1 读写分离故障切换
- 从库故障：Sharding-JDBC 检测从库不可用后，自动将读请求路由到其他从库或主库。
- 配置：
readwriteSplittingRule:dataSourceGroups:group0:writeDataSourceName: master_dsreadDataSourceNames:- slave_ds_0- slave_ds_1loadBalancerName: roundRobinloadBalancers:roundRobin:type: ROUND_ROBIN
- 优化：
- 配置健康检查，定期检测从库状态。
- 使用权重负载均衡，优先选择高性能从库：
loadBalancers:weight:type: WEIGHTprops:slave_ds_0: 0.7slave_ds_1: 0.3
3.2 分布式事务重试
- XA 事务：事务管理器（如 Atomikos）支持故障重试，确保事务提交。
- BASE 事务：Saga 模式通过补偿机制处理分片故障。
- 配置：
transactionRule:defaultType: XAproviderType: Atomikos
- 代码示例（重试逻辑）：
import org.springframework.transaction.annotation.Transactional;@Service
public class OrderService {@Autowiredprivate JdbcTemplate jdbcTemplate;@Transactional(rollbackOn = Exception.class)public void createOrder(Long orderId, Long userId) {try {jdbcTemplate.update("INSERT INTO t_order (order_id, user_id, order_amount) VALUES (?, ?, ?)",orderId, userId, 99.99);} catch (SQLException e) {// 记录日志，触发重试或补偿throw new RuntimeException("Transaction failed", e);}}
}
3.3 动态数据源切换
- 场景：主库故障后，MHA 切换到新主库，Sharding-JDBC 需要更新数据源。
- 实现：使用 Spring 的动态数据源：
import org.springframework.jdbc.datasource.lookup.AbstractRoutingDataSource;public c