MyCat 的入门和放弃

Posted 2020-11-17 yifansj

1、非分片字段查询

Mycat中的路由结果是通过分片字段和分片方法来确定的。例如下图中的一个Mycat分库方案：

• 根据 tt_waybill 表的 id 字段来进行分片
• 分片方法为 id 值取 3 的模，根据模值确定在DB1，DB2，DB3中的某个分片

如果查询条件中有 id 字段的情况还好，查询将会落到某个具体的分片。例如：

select * from tt_waybill where id = 12330;

此时Mycat会计算路由结果

    12330 % 3 = 0 –> DB1

并将该请求路由到DB1上去执行。

如果查询条件中没有 分片字段 条件，例如：

select * from tt_waybill where waybill_no =88661;

此时Mycat无法计算路由，便发送到所有节点上执行：

    DB1 –> select * from tt_waybill where waybill_no =88661;

    DB2 –> select * from tt_waybill where waybill_no =88661;

    DB3 –> select * from tt_waybill where waybill_no =88661;

如果该分片字段选择度高，也是业务常用的查询维度，一般只有一个或极少数个DB节点命中（返回结果集）。示例中只有3个DB节点，而实际应用中的DB节点数远超过这个，假如有50个，那么前端的一个查询，落到mysql数据库上则变成50个查询，会极大消耗Mycat和MySQL数据库资源。

如果设计使用Mycat时有非分片字段查询，请考虑放弃！

2、分页排序

先看一下Mycat是如何处理分页操作的，假如有如下Mycat分库方案：

一张表有30份数据分布在3个分片DB上，具体数据分布如下

　　DB1：[0,1,2,3,4,10,11,12,13,14]

　　DB2：[5,6,7,8,9,16,17,18,19]

　　DB3：[20,21,22,23,24,25,26,27,28,29]

（这个示例的场景中没有查询条件，所以都是全分片查询，也就没有假定该表的分片字段和分片方法）

当应用执行如下分页查询时

select * from table limit 2;

Mycat将该SQL请求分发到各个DB节点去执行，并接收各个DB节点的返回结果

　　DB1: [0,1]

　　DB2: [5,6]

　　DB3: [20,21]

但Mycat向应用返回的结果集取决于哪个DB节点最先返回结果给Mycat。如果Mycat最先收到DB1节点的结果集，那么Mycat返回给应用端的结果集为 [0,1]，如果Mycat最先收到DB2节点的结果集，那么返回给应用端的结果集为 [5,6]。也就是说，相同情况下，同一个SQL，在Mycat上执行时会有不同的返回结果。

在Mycat中执行分页操作时必须显示加上排序条件才能保证结果的正确性，下面看一下Mycat对排序分页的处理逻辑。

假如在前面的分页查询中加上了排序条件（假如表数据的列名为id）

select * from table order by id limit 2;

Mycat的处理逻辑如下图：

在有排序呢条件的情况下，Mycat接收到各个DB节点的返回结果后，对其进行最小堆运算，计算出所有结果集中最小的两条记录 [0,1] 返回给应用。

但是，当排序分页中有 偏移量 （offset）时，处理逻辑又有不同。假如应用的查询SQL如下：

select * from table order by id limit 5,2;

如果按照上述排序分页逻辑来处理，那么处理结果如下图：

Mycat将各个DB节点返回的数据 [10,11], [16,17], [20,21] 经过最小堆计算后返回给应用的结果集是 [10,11]。可是，对于应用而言，该表的所有数据明明是 0-29 这30个数据的集合，limit 5,2 操作返回的结果集应该是 [5,6]，如果返回 [10,11] 则是错误的处理逻辑。

所以Mycat在处理 有偏移量的排序分页 时是另外一套逻辑 —— 改写SQL 。如下图：

Mycat在下发有 limit m,n 的SQL语句时会对其进行改写，改写成 limit 0, m+n 来保证查询结果的逻辑正确性。所以，Mycat发送到后端DB上的SQL语句是

select * from table order by id limit 0,7;

各个DB返回给Mycat的结果集是

　　DB1: [0,1,2,3,4,10,11]

　　DB2: [5,6,7,8,9,16,17]

　　DB3: [20,21,22,23,24,25,26]

经过最小堆计算后得到最小序列 [0,1,2,3,4,5,6] ，然后返回偏移量为5的两个结果为 [5,6] 。

虽然Mycat返回了正确的结果，但是仔细推敲发现这类操作的处理逻辑是及其消耗（浪费）资源的。应用需要的结果集为2条，Mycat中需要处理的结果数为21条。也就是说，对于有 t 个DB节点的全分片 limit m, n 操作，Mycat需要处理的数据量为 (m+n)*t 个。比如实际应用中有50个DB节点，要执行limit 1000,10操作，则Mycat处理的数据量为 50500 条，返回结果集为10，当偏移量更大时，内存和CPU资源的消耗则是数十倍增加。

如果设计使用Mycat时有分页排序，请考虑放弃！

3、任意表JOIN

先看一下在单库中JOIN中的场景。假设在某单库中有 player 和 team 两张表，player 表中的 team_id 字段与 team 表中的 id 字段相关联。操作场景如下图：

JOIN操作的SQL如下

select p_name,t_name from player p, team t where p.no = 3 and p.team_id = t.id;

此时能查询出结果

如果将这两个表的数据分库后，相关联的数据可能分布在不同的DB节点上，如下图：

这个SQL在各个单独的分片DB中都查不出结果，也就是说Mycat不能查询出正确的结果集。

设计使用Mycat时如果要进行表JOIN操作，要确保两个表的关联字段具有相同的数据分布，否则请考虑放弃！

4、分布式事务

Mycat并没有根据二阶段提交协议实现 XA事务，而是只保证 prepare 阶段数据一致性的 弱XA事务 ，实现过程如下：

应用开启事务后Mycat标识该连接为非自动提交，比如前端执行

begin;

Mycat不会立即把命令发送到DB节点上，等后续下发SQL时，Mycat从连接池获取非自动提交的连接去执行。

Mycat会等待各个节点的返回结果，如果都执行成功，Mycat给该连接标识为 Prepare Ready 状态，如果有一个节点执行失败，则标识为 Rollback 状态。

执行完成后Mycat等待前端发送 commit 或 rollback 命令。发送 commit 命令时，Mycat检测当前连接是否为 Prepare Ready 状态，若是，则将 commit 命令发送到各个DB节点。

但是，这一阶段是无法保证一致性的，如果一个DB节点在 commit 时故障，而其他DB节点 commit 成功，Mycat会一直等待故障DB节点返回结果。Mycat只有收到所有DB节点的成功执行结果才会向前端返回 执行成功 的包，此时Mycat只能一直 waiting 直至TIMEOUT，导致事务一致性被破坏。

设计使用Mycat时如果有分布式事务，得先看是否得保证事务得强一致性，否则请考虑放弃！