MySQL分片高可用集群之Cobar部署使用

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

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

请参考文章http://bangbangba.blog.51cto.com/3180873/1703972  的第二步，不过Cobar不需要gtid支持，因此gtid相关的配置可选，如果是MariaDB，这几行是不需要配的，此处我们使用的是MariaDB-10.1。
我们配置9个数据库用于测试
作用        地址                端口          数据文件路径               配置文件路径
分片1     192.168.1.8    14011    /dev/shm/data/co11    cobra/co11.cnf
分片2     192.168.1.8    14021    /dev/shm/data/co21    cobra/co21.cnf
分片3     192.168.1.8    14031    /dev/shm/data/co31    cobra/co31.cnf
分片4     192.168.1.8    14041    /dev/shm/data/co41    cobra/co41.cnf
备份1     192.168.1.8    14051    /dev/shm/data/co51    cobra/co51.cnf
备份2    192.168.1.8    14061    /dev/shm/data/co61    cobra/co61.cnf
备份3    192.168.1.8    14071    /dev/shm/data/co71    cobra/co71.cnf
备份4    192.168.1.8    14081    /dev/shm/data/co81    cobra/co81.cnf
不分片     192.168.1.8    14091    /dev/shm/data/co91    cobra/co91.cnf
编辑好co11.cnf ~ co91.cnf 这9个配置文件，执行init_start.sh即可全部初始化好并启动。这里之所以配置为ip而不是localhost或127.0.0.1是为了后面集群做准备。


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"?>
<!-- Copyright 1999-2012 Alibaba Group. 。。。。-->
<!DOCTYPE cobar:schema SYSTEM "schema.dtd">
<cobar:schema xmlns:cobar="http://cobar.alibaba.com/">
  <!-- schema定义 name="lyw" 意思是对外显示的数据库名是lyw，dataNode="dnG"表示默认的数据节点是dnG -->
  <schema name="lyw" dataNode="dnG">
    <table name="h1" dataNode="dn0,dn1,dn2,dn3" rule="ruleLong" />
  </schema>
  <!-- 数据节点定义，数据节点由数据源和其他一些参数组织而成。ds[0]这样的下标是dataSource中数据数组的序号 -->
  <dataNode name="dn0">
    <property name="dataSource">
      <dataSourceRef>ds[0]</dataSourceRef>
    </property>
  </dataNode>
  <dataNode name="dn1">
    <property name="dataSource">
      <dataSourceRef>ds[1]</dataSourceRef>
    </property>
  </dataNode>
  <dataNode name="dn2">
    <property name="dataSource">
      <dataSourceRef>ds[2]</dataSourceRef>
    </property>
  </dataNode>
  <dataNode name="dn3">
    <property name="dataSource">
      <dataSourceRef>ds[3]</dataSourceRef>
    </property>
  </dataNode>
  <!-- 不分片的数据源，跟schema第一个dataNode对应 -->
  <dataNode name="dnG">
    <property name="dataSource">
      <dataSourceRef>ds[8]</dataSourceRef>
    </property>
  </dataNode>
  <!-- 数据源定义，数据源是一个具体的后端数据连接的表示。 -->
  <dataSource name="ds" type="mysql">
    <property name="location">
      <location>192.168.1.8:14011/lyw</location>
      <location>192.168.1.8:14021/lyw</location>
      <location>192.168.1.8:14031/lyw</location>
      <location>192.168.1.8:14041/lyw</location>
      <location>192.168.1.8:14051/lyw</location>
      <location>192.168.1.8:14061/lyw</location>
      <location>192.168.1.8:14071/lyw</location>
      <location>192.168.1.8:14081/lyw</location>
      <location>192.168.1.8:14091/lyw</location>
    </property>
    <property name="user">lyw</property>
    <property name="password">123456</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"?>
<!-- Copyright 1999-2012 Alibaba Group. 。。。。-->
<!DOCTYPE cobar:rule SYSTEM "rule.dtd">
<cobar:rule xmlns:cobar="http://cobar.alibaba.com/">
  <!-- 路由规则定义，定义什么表，什么字段，采用什么路由算法 -->
  <!--  所有路由规则tableRule都必须在所有函数function前面 -->
  <tableRule name="ruleLong">
    <rule>
      <columns>id</columns>
      <algorithm><![CDATA[ funcLong(${id}) ]]></algorithm>
    </rule>
  </tableRule>
  
  <!-- 路由函数定义，所有函数定义都需要在规则下面 -->
  <!---  partitionCount * partitionLength必须等于1024 -->
  <function name="funcLong"
    class="com.alibaba.cobar.route.function.PartitionByLong">
    <property name="partitionCount">4</property>
    <property name="partitionLength">256</property>
  </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"?>
<!-- Copyright 1999-2012 Alibaba Group. -->
<!DOCTYPE cobar:server SYSTEM "server.dtd">
<cobar:server xmlns:cobar="http://cobar.alibaba.com/">
    <!-- 用户访问定义，用户名、密码、schema等信息。 -->
  <user name="lyw">
    <property name="password">123456</property>
    <property name="schemas">lyw</property>
  </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

 <tableRule name="ruleString">
    <rule>
      <columns>id</columns>
      <algorithm><![CDATA[ funcString(${id}) ]]></algorithm>
    </rule>
  </tableRule>
  
  <function name="funcString"
    class="com.alibaba.cobar.route.function.PartitionByString">
    <property name="partitionCount">4</property>
    <property name="partitionLength">256</property>
    <property name="hashSlice">:12</property>
  </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

<table name="h3" dataNode="dn0,dn1,dn2,dn3" rule="ruleString" />

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，

  <tableRule name="ruleFileMap">
    <rule>
      <columns>district </columns>
      <algorithm><![CDATA[ funcFileMap(${id}) ]]></algorithm>
    </rule>
  </tableRule>
  <function name="funcFileMap"
    class="com.alibaba.cobar.route.function.PartitionByFileMap">
    <property name="fileMapPath">/home/lyw/file_map.txt</property>
    <property name="defaultNode">0</property>
  </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

 <table name="h5" dataNode="dn0,dn1,dn2,dn3" rule="ruleFileMap" />

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：

<tableRule name="rule2D">
    <rule>
      <columns>id, id2</columns>
      <algorithm><![CDATA[ func2D(${id}, ${id2}) ]]></algorithm>
    </rule>
    <rule>
      <columns>id</columns>
      <algorithm><![CDATA[ func2D(${id}, null) ]]></algorithm>
    </rule>
    <rule>
      <columns>id2</columns>
      <algorithm><![CDATA[ func2D(null, ${id2}) ]]></algorithm>
    </rule>
  </tableRule>
  <function name="func2D"
    class="com.alibaba.cobar.route.function.Dimension2PartitionFunction">
    <property name="keyTypeX">string</property>
    <property name="partitionCountX">2</property>
    <property name="partitionLengthX">512</property>
    <property name="hashSliceX">:12</property>
    <property name="keyTypeY">long</property>
    <property name="partitionCountY">2</property>
    <property name="partitionLengthY">512</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

<table name="d1" dataNode="dn0,dn1,dn2,dn3" rule="rule2D" />

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，

 <cluster>
    <node name="cobar1">
      <property name="host">192.168.1.8</property>
      <property name="weight">1</property>
    </node>
    <node name="cobar2">
      <property name="host">192.168.1.9</property>
      <property name="weight">1</property>
    </node>
    <node name="cobar3">
      <property name="host">192.168.1.10</property>
      <property name="weight">1</property>
    </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;
+--------+-------+-------------+-------+---------+-------+----------+---------+--------------+---------------------+-------+
| NAME   | TYPE  | HOST        | PORT  | RS_CODE | RETRY | STATUS   | TIMEOUT | EXECUTE_TIME | LAST_ACTIVE_TIME    | STOP  |
+--------+-------+-------------+-------+---------+-------+----------+---------+--------------+---------------------+-------+
| 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）

<!-- 数据节点定义，数据节点由数据源和其他一些参数组织而成。 -->
  <dataNode name="dn0">
    <property name="dataSource">
      <dataSourceRef>ds[0]</dataSourceRef>
      <dataSourceRef>ds[4]</dataSourceRef>
    </property>
    <property name="heartbeatSQL">select user()</property>
  </dataNode>
  <dataNode name="dn1">
    <property name="dataSource">
      <dataSourceRef>ds[1]</dataSourceRef>
      <dataSourceRef>ds[5]</dataSourceRef>
    </property>
    <property name="heartbeatSQL">select user()</property>
  </dataNode>
  <dataNode name="dn2">
    <property name="dataSource">
      <dataSourceRef>ds[2]</dataSourceRef>
      <dataSourceRef>ds[6]</dataSourceRef>
    </property>
    <property name="heartbeatSQL">select user()</property>
  </dataNode>
  <dataNode name="dn3">
    <property name="dataSource">
      <dataSourceRef>ds[3]</dataSourceRef>
      <dataSourceRef>ds[7]</dataSourceRef>
    </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;
+------+-------------+-------+-------+--------+------+------+---------+------------+----------+---------+---------------+
| NAME | DATASOURCES | INDEX | TYPE  | ACTIVE | IDLE | SIZE | EXECUTE | TOTAL_TIME | MAX_TIME | MAX_SQL | RECOVERY_TIME |
+------+-------------+-------+-------+--------+------+------+---------+------------+----------+---------+---------------+
| 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。