1.3.4　数据库中间件

在一般情况下，当应用系统只需要一台数据库服务器时，用不到数据库集群架构。前面介绍的几款常见数据库一般自带基本的数据库读写分离、分库分表功能，或者通过自带的代理软件来实现相关功能，但需要面对异构数据库时，就需要对数据库层抽象，来管理这些异构数据库。这个时候，最上层的应用只需要面对一个数据库层抽象，从而简化应用的开发部署。这个数据库层抽象就是数据库中间件，也能够用来构建底层的数据库集群。通常而言，数据库是对底层存储文件的抽象，通过表和字段来操作实际的数据，而数据库中间件产品是对各类数据库的抽象。

目前比较常用的数据库中间件有很多，包括Mycat、ShardingSphere等，下面分别对Mycat和ShardingSphere进行介绍。

1. Mycat

Mycat是一款开源的分布式数据库系统，服务器前端可以把它看成一个数据库代理（类似于MySQL Proxy），通过客户端工具或命令行就可以访问，但后端可以用MySQL原生协议与多个MySQL服务器通信，也可以用JDBC协议与大多数主流数据库服务器通信。Mycat基于阿里开源的Cobar产品研发，解决了Cobar当时存在的一些问题，并融入业界优秀的开源项目功能和创新思路，目前作为一款开源产品在互联网领域得到广泛应用，社区活跃度很高，在功能和性能上甚至超越某些商业产品。

通过以上介绍可以看出，MySQL Proxy的主要功能是代理MySQL数据库，而Mycat这类数据库中间件产品，主要起到前端和后端各类异构数据库的桥梁作用。如果使用简单的读写分离功能，MySQL Proxy就可以直接对MySQL数据库进行代理，用于分配不同类型的读写流量。但对于非MySQL数据库，Mycat的优势得以发挥。Mycat目前能够实现数据库读写分离、分库分表等集群功能，不但支持传统的Oracle、MySQL、SQL Server、PostgreSQL、DB2等关系型数据库，还支持MongoDB等非关系型数据库。与众多其他类型的数据库相比，它的主要特点可以概括为以下几点。

（1）彻底开源的、面向企业应用开发的大数据库集群。

（2）支持事务、ACID，并可以替代MySQL的加强版数据库。

（3）一个可以视为MySQL集群的企业级数据库，用来替代昂贵的Oracle集群。

（4）一个融合内存缓存技术、NoSQL技术、HDFS大数据的新型SQL Server。

（5）结合传统数据库和新型分布式数据仓库的新一代企业级数据库产品。

（6）一个新颖的数据库中间件产品。

在这里，Mycat的核心功能是分表分库，将一个大表水平分割为多个小表，存储在后端MySQL或其他数据库中。Mycat能够完全实现分布式事务处理，通过Mycat Web可以完成可视化配置、智能监控和自动运维。通过MySQL本地节点，完整地解决数据扩容难题，实现自动扩容机制。图1-12展示了Mycat的一种实际部署形式。

2. ShardingSphere

ShardingSphere的前身是Sharding-JDBC。Sharding-JDBC是一套扩展于Java JDBC层的分库分表中间件，起源于当当网内部应用框架的数据库访问层组件。由于分库分表需求具有相对普遍性，并且具备独特的生命力和关注度，因此将其抽离为独立的项目，命名为Sharding-JDBC，并于2016年年初开源。

ShardingSphere不是专为MySQL实现集群架构设计的，但在实现MySQL集群架构时性能强大。经过多年发展，ShardingSphere已经成为开源分布式数据库中间件解决方案组成的生态圈，由JDBC、Proxy和Sidecar这3款相互独立却又能混合部署、配合使用的产品组成。它们均提供标准化的数据分片、分布式事务和数据库治理功能，适用于Java同构、异构语言、云原生等各种多样化的应用场景。ShardingSphere已于2020年4月16日成为Apache软件基金会的顶级项目。

ShardingSphere的基本结构如图1-13所示。

Sharding Sphere-JDBC定位为轻量级Java框架，在Java的JDBC层提供额外的服务。它使用客户端直连数据库，以Jar包形式提供服务，不需要额外部署和依赖，可理解为增强版的JDBC驱动，完全兼容JDBC和各种ORM框架。本模块适用于任何基于JDBC的ORM框架，如JPA、Hibernate、Mybatis、Spring JDBC或直接使用JDBC；支持任何第三方的数据库连接池，如DBCP、C3P0、BoneCP、Druid、HikariCP等；支持任意实现JDBC规范的数据库，目前支持MySQL、Oracle、SQL Server、PostgreSQL，以及任何遵循SQL92标准的数据库。

Sharding Sphere-Proxy定位为透明化的数据库代理端，提供封装了数据库二进制协议的服务端版本，用于实现对异构语言的支持。目前，其提供MySQL和PostgreSQL版本，可以使用任何兼容MySQL和PostgreSQL协议的客户端操作数据，对DBA更加友好。

Sharding Sphere-Sidecar定位为Kubernetes的云原生数据库代理，以Sidecar的形式代理所有对数据库的访问。通过无中心、零侵入的方案提供与数据库交互的啮合层，即Database Mesh，又可称为数据库网格。