分享一次 ShardingJDBC 亿级数据分表真实经验

架构师（JiaGouX）我们都是架构师！
架构未来，你来不来？



前言

从入职以来写了一年的业务代码，突然接到来自领导的技术需求，说要给我们的借款、还款申请单分表。查看了一下借款表，只有几千万数据，再看还款表已经两亿多了，为了提高数据查询效率，降低数据库的压力。确实可以考虑分表了。另外......这是入职一年以来第一个非业务需求！

设计方案

开始编码实现之前我们需要先做系统设计，主要是以下几块内容要跟领导开会对齐颗粒度！

分表数据库基本信息

  • 分表数据库使用新的实例，独立数据源

  • 是否需要分库：不需要，只分表， 50 张表足矣

  • 分表数据库名 tcbiz_ins_cash_mas_split （领导定的名字，无特殊含义）

  • 分表总数 50 张表

  • 分表表名 CashRepayApplySplit0${0..9} ,CashRepayApplySplit${10..49}（对，你没看错，我司数据库表名是驼峰，字段也是驼峰）

  • 分表列 memberId ，分表策略  memberId 截取后两位 % 50 ，余数小于 10 左边补 0 ，因为我们表名是两位数字后缀。

  • 表结构，和原表结构完全一致，包括字段、索引等。哎等等，发现原表 uptTime 更新时间字段竟然没有索引，这里我们分表需要加上，注意主表不要动，几个亿数据的表不能随便加索引。

历史数据同步

这一点是非常重要的，分了五十张表之后，不仅新的业务数据要根据分表策略落入分表，也要使用手段将存量数据以分表策略优先写入 CashRepayApplySplit0${0..9},CashRepayApplySplit${10..49}。

有一件比较尴尬的事情，我司早几年已经做过一次还款申请单表的数据迁移，最原始的表名是 CashRepayInfo，四年前迁移后的表名是  CashRepayApply，也就是当前主业务表，目前我们的业务数据都是进行双写，先写到 CashRepayApply，然后同步到 CashRepayInfo ，保证 CashRepayInfo 里面是最全的数据，因为虽然 CashRepayApply 是主业务表，但是很多历史业务代码、报表等查询包括外部部分还是使用 CashRepayInfo 的。

这是我们当前的双写方式。但是有一部分最古老的历史数据存在于 CashRepayInfo，不在 CashRepayApply。当时迁移的时候没有完全同步，三者的关系如下图

上图可以知道，CashRepayInfo 是全量数据的表，包含 CashRepayApply ，我们的目标是将全量数据同步到分表。所以现在要实现的是

  1. 先把 CashRepayApply 缺少的那部分最早的 CashRepayInfo 数据同步到 CashRepayApplySplit

  2. 将 CashRepayApply 剩余的数据全部同步到 CashRepayApplySplit

疑问解答

这里可能会有一个疑问，既然 CashRepayInfo 是全量的数据，为什么不直接从 CashRepayInfo 同步到分表 CashRepayApplySplit 呢？这是因为数据量有两亿多，我们不可能全部让研发用代码同步，那就只能交给 DBA 。但是 DBA 同步的话存在一个问题就是他需要两边表的字段结构一致，但是 CashRepayInfo 和 CashRepayApply 是存在字段差异的，字段名称不同、字段个数也有略微差异。综合考虑之后使用上述方案。

具体细节

我们把下面这张图的两个箭头看做两张表的自增数据，如果要实现上述第一点，就需要找到垂直的黑色虚线与 CashRepayInfo 交点的 id 是多少。 CashRepayInfo 表这个 id之前的数据就是我们需要使用代码完全同步到 CashRepayApplySplit 的数据。

用这个 id 来找到对应的 CashRepayApply 表的主键 id。CashRepayApply.id 以后的全部数据就是 DBA 需要帮我们同步的。

现有后台查询改造

目前现在公司的客服/运营后台管理系统全都是用单表去直接 join 的，如果分表之后，肯定没办法再以原来的展示维度去 join 查询了，那么需要定一个方案来解决这个问题。通过与领导沟通，暂定的方案是老表 CashRepayApply 只保留两~三年的数据，这部分数据可以像原来一样不指定 memberId 去 join 查询。

再历史（三年以前）的数据必须通过 memberId 查询，管理系统提供新的查询页面，必填条件 memberId。

外部部门通知

全量数据同步到分表之后，最老的 CashRepayInfo 逐步等待下线、废弃。所以要和其他部门比如风控、大数据部门沟通，告知他们后续报表等逻辑要用新的表 CashRepayApplySplit 查询，现在可以开始逐步切换了。

DBA 操作过程中新产生业务数据同步方案

前面我们已经定好了同步步骤，第一步是研发自己同步一部分，第二步给到一个起始 id 给 DBA，DBA 从这个 id 开始同步 CashRepayApply 表剩余的数据到分表。这里有个问题就是 DBA 的结束 id 是不确定的，因为 CashRepayApply 这张表在 DBA 操作同步的过程中一直都有新的业务数据写入。DBA 同学在开始操作之前必须要给定一个结束 id 给到同步工具，但是新业务的一直写入导致 DBA 同步必定会漏一部分数据。

我们总不能为了这个数据同步，停止用户的还款对不对，所以我给 DBA 的方案是，让 DBA 同步的最晚数据是 operatorDate - 5 Day。筛选数据库 uptTime < 操作时间减去五天 的数据，这样得到一个确定性的结束 id。当 DBA 操作结束后还会剩一部分刚刚操作过程中产生的最新的业务数据（下图最右边的虚线数据，我色弱不太认识颜色），那这部分数据依然是研发自己用代码同步，等晚上 23:00 关闭还款之后研发用功能代码同步。

这样一来我们所有存量数据就按照创建时间排序，全量的同步到分表了。然后就可以开启三写的开关，完美完成这次数据库分表迁移！

数据三写同步

表的下线需要时间，其他部门改造业务切换分表也需要时间，所以在未来的一段时间内，我们仍然要保证 CashRepayInfo 数据的完整性，我们三张表要同步三写，先写 CashRepayApply、再写 CashRepayInfo、再写 CashRepayApplySplit

同步的时候要注意，由于分表的库是不同的数据源，需要声明指定的事务管理器。

@Transactional(propagation = Propagation.REQUIRES_NEW, transactionManager = "transactionManagerSplit")

另外，不要问我为什么在代码中实时同步数据，而不用一些中间件？比如监听 MySQL 的 binlog 去同步？因为 DBA 告诉我不好实现（我严重怀疑是这个 DBA 小姐姐不想帮我弄......对，我司 DBA 是个小姐姐）那就只能研发自己来了。

同步数据的动态开关

注意我们需要提供一个动态开关去控制开启和关闭新的业务数据从 CashRepayApply 同步到 CashRepayApplySplit 分表，也就是双写的开关，因为需求上线之后肯定是先同步一阶段古老的数据，再同步二阶段 DBA 可以同步的数据，然后三阶段研发同步新产生的部分业务数据，全部完毕之后开启同这个开关完成无缝对接。

最终的目的除了完全完成数据同步之外，还有一点就是让越早的数据越在表的前面。

定时任务扫描

由于我们是在代码中去双写数据到分表，分表数据库是新的实例，和原业务表的的操作不能控制在一个事务中，所以这就有潜在的隐患导致数据写到 CashRepayApply 表，未成功/正确写入到 CashRepayApplySplit 分表。尽管概率很小，我们也要预防。

所以前面在我们双写的时候一定要捕捉写入到分表的异常，确保即使写入分表失败，也不能影响主业务流程。然后每天用定时任务扫描今日产生的还款申请单数据，CashRepayApply 和 CashRepayApplySplit 做比对，是否存在差异字段，如果有，推送告警出来研发排查。

艰难的 Demo 之路

因为公司的项目比较老，shardingsphere 的版本也比较低，为了紧贴社会潮流，这篇文章的 Demo 我是自己选了一个相对比较新的版本 SpringBoot3 去整合，然后呢发现官方有 sharding-jdbc-spring-boot-starter 我就拿过来用了，二话不说直接上了最新版本，我想着最新版本肯定能兼容 SpringBoot3 呀。

然而不出意外的话意外就出现了，启动一直报错，于是我去 github 上找 issue。 第一次没找到类似的报错。于是我专门提了一个 issue，第二天我又去看 issue 发现了有人提过的 \# Is ShardingSphere 4.1.1 version compatible with Spring Boot 3.0.5 version?[1] 在这里可以看到官方回复说因为 SpringBoot 版本的迭代导致他们为了维护 starter 会消耗很多人力财力。所以关于 shardingsphere 的 spring-boot-starter 从 5.3.0 版本就不更新了。官方推荐使用 5.3.0 以上的版本去适配 SpringBoot3 ，并且使用 ShardingSphereDriver 的方式去集成 shardingsphere。官网也有配置示例。

于是我按照官方的文档引入 Maven 坐标，照着文档配置，但中途还是遇到了很多问题......各种版本兼容问题，我想吐槽一下官网的配置文档，下面会一一列出，这个 Demo 做的还是蛮艰难的！

分表策略 & 代码实现

上一节已经和领导开会评审了我们的设计，领导给出赞赏的目光，设计考虑的很全面很周到！那么接下来我们开始示例代码整合 shardingsphere 完成数据库分表。

各技术组件版本

SpringBoot 3.2.4 + JDK19 + MySQL8 + shardingsphere 5.4.1 + MyBatisPlus 3.5.5

Maven 依赖

<dependency>  
    <groupId>mysql</groupId>  
    <artifactId>mysql-connector-java</artifactId>  
    <version>8.0.19</version>  
</dependency>

<dependency>  
    <groupId>org.apache.shardingsphere</groupId>  
    <artifactId>shardingsphere-jdbc-core</artifactId>  
    <version>5.4.1</version>  
</dependency>

<!--mybatisplus3-->  
<dependency>  
    <groupId>com.baomidou</groupId>  
    <artifactId>mybatis-plus-spring-boot3-starter</artifactId>  
    <version>3.5.5</version>  
</dependency>

<!--缺少会报错-->  
<dependency>  
    <groupId>com.sun.xml.bind</groupId>  
    <artifactId>jaxb-impl</artifactId>  
    <version>2.3.3</version>  
</dependency>

application.yml 配置文件

spring:
  application:
    name: sharding-jdbc-demo
  datasource:
    driver-class-name: org.apache.shardingsphere.driver.ShardingSphereDriver
    url: jdbc:shardingsphere:classpath:sharding-config.yaml #分表配置文件
  profiles:
    active: default

mybatis-plus:
  configuration:
    log-impl: org.apache.ibatis.logging.stdout.StdOutImpl

sharding-config.yaml 文件

dataSources:
  ds0:
    dataSourceClassName: com.zaxxer.hikari.HikariDataSource
    driverClassName: com.mysql.cj.jdbc.Driver
    jdbcUrl: jdbc:mysql://localhost:3306/tcbiz_ins?characterEncoding=utf8&useAffectedRows=true&useSSL=false&serverTimezone=Asia/Shanghai&allowPublicKeyRetrieval=true
    username: root
    password: 你的数据库密码

rules:
  - !SHARDING
    tables:
      #表名
      cash_repay_apply:
        #数据节点，所有表名
        actualDataNodes: ds0.cash_repay_apply_0$->{0..9},ds0.cash_repay_apply_$->{10..49}
        #分表策略
        tableStrategy:
          #分表类型，单列作为分表键
          standard:
            shardingColumn: member_id #分表列
            shardingAlgorithmName: memberId-suffix-mode-50 #分表算法名称，与下面对应
    shardingAlgorithms:
      memberId-suffix-mode-50:
        type: INLINE
        props:
          #分片表达式，groovy 脚本
          algorithm-expression: cash_repay_apply_$->{String.valueOf(Long.parseLong(String.valueOf(member_id).substring(String.valueOf(member_id).size() - 2)) % 50 ).padLeft(2,'0')}

props:
  sql-show: true

到这其实配置就结束了，接下来我们写个方法访问数据库

@Mapper  
public interface CashRepayApplyMapper extends BaseMapper<CashRepayApply> {  
  
@Select("select * from cash_repay_apply where member_id = #{memberId}")  
List<CashRepayApply> testSharding(@Param("memberId") String memberId);  
}

调用这个方法即可，shardingsphere 会自动帮我们创建分表数据源，路由对应的分表。

实测发现这里 SpringBoot3.2.4 会报以下错

java.lang.NoSuchMethodError: org.yaml.snakeyaml.representer.Representer: method 'void <init>()' not found

这是因为 jar 包版本问题导致的，从网上看到一个很简单的解决办法，直接把报错的这个类拷贝，然后粘贴到本项目中，包名要和它完全一致，然后添加一个无参构造方法覆盖原 jar 包中的类

public Representer( ) {  
super(new DumperOptions());  
this.representers.put(null, new RepresentJavaBean());  
}

再次启动发现已经可以自动根据 member_id 路由到分表了。

踩坑之路

第一个坑是当前 SpringBoot 3.2.4 版本 Maven 需要引入

<dependency>  
    <groupId>com.sun.xml.bind</groupId>  
    <artifactId>jaxb-impl</artifactId>  
    <version>2.3.3</version>  
</dependency>

第二个坑是 org.yaml.snakeyaml.representer.Representer 的无参构造不存在

第三个坑是 algorithm-expression 分片表达式的脚本，在使用 sharing-column % 50 的时候可能会报一个错

java.sql.SQLException: Inline sharding algorithms expression `cash_repay_apply_${member_id % 50}` and sharding column `member_id` do not match.

这是因为 groovy 脚本工具解析这个表达式报错了，断点打过去发现异常里面给我们提示一句话

groovy.lang.MissingMethodException: No signature of method: java.lang.String.mod() is applicable for argument types: (Integer) values: [50]
Possible solutions: md5(), drop(int), drop(int), any(), find(), any(groovy.lang.Closure)

猜测可能是 groovy 的解析工具版本有什么升级，去官方 github 下找到了别人提的 issue 官方让用 Long 解析一下 member_id 的类型 。改成下面的写法

algorithm-expression: cash_repay_apply_$->{Long.parseLong(member_id) % 50}

因为我这里数据库里面 member_id 是 varchar ，我们是后两位对 50 取模，可能会存在小于 10 的数据，所以为了映射表名要在前面补 0 。使用 groovy 脚本就是我上面的配置代码。

Demo 源码下载

Demo 已分享到 github 点击去 GitHub 下载[2]

研发同步数据的代码

上面咱们已经说过了有一部分数据是需要研发自己去同步的，这部分同步数据的代码应该如何写呢。最早我是想用 ForkJoinPool 工具类实现的，因为这种大数据量的分治太适合了。可以参考这篇文章 记录一次发送千万级别数量消息的定时任务优化[3]。

但是考虑到以下三点：

  • 我们核销业务交易项目比较古老了，使用的还是架构组提供的自研的定时任务，没法做分片参数

  • 核心交易服务不能出现差错，尽量不要在这个项目中过多使用线程池，消耗 CPU 资源

  • 尽量让产生的数据落入到分表时，创建时间早的分布在表的前面

最终我还是选择了使用朴实无华的方式，只用一个线程去跑批同步数据，每次跑 500 条，依次循环往下跑，直到结束。

/**
  * 同步数据示例代码
  */
 public void dataHandle(Long startId, Long endId) throws AppBizException {
  log.info("CashRepayApplyServiceImpl#dataHandle start startId-{},endId-{}", startId, endId);
  if (endId <= 0L) {
   endId = null;
  } else if (startId > endId) {
   throw new AppBizException(ErrorCodeEnum.PARAM_CHECK_ERROR.getCode(), "起始id不能大于结束id");
  }
  //查询条件
  QueryCashRepayInfoCondition condition = new QueryCashRepayInfoCondition();
  condition.setGteId(startId);
  condition.setLteId(endId);
  condition.setOrders("id+");//id正序排序
  List<CashRepayInfo> infoList = cashRepayInfoDao.query(condition, 0, -1);//公司内部持久层框架，最多查询条数 500
  long lastId;  //结束 id
  while (CollectionUtil.isNotEmpty(infoList)) {
   lastId = infoList.get(infoList.size() - 1).getId() + 1;//下次循环的起始id
   infoList.forEach(history -> {
    try {
     if(StringUtil.isBlank(history.getMemberId()) || StringUtil.isBlank(history.getRepayNo())){
      log.error("CashRepayApplyServiceImpl#dataHandle error memberId or repayNo is null id-{}",history.getId());
      return;
     }
     //分表查询条件
     QueryCashRepayApplySplitCond splitCond = new QueryCashRepayApplySplitCond();
     splitCond.setMemberId(history.getMemberId());
     splitCond.setRepayApplyNo(history.getRepayNo());
     CashRepayApplySplit exist = cashRepayApplySplitDao.getUnique(splitCond);
     CashRepayApplySplit splitData = buildCashRepayApplySplit(history);
     if (exist == null) {
      cashRepayApplySplitDao.add(splitData);
     } else {
      splitData.setId(exist.getId());
      cashRepayApplySplitDao.update(splitData);
      
     }
    } catch (Exception e) {
     log.error("CashRepayApplyServiceImpl#dataHandle error id-{},repayNo-{}",history.getId(),history.getRepayNo());
     throw new RuntimeException(e);
    }
   });

   LOG.info("dataHandle finish startId-{},endId-{}",condition.getGteId(),endId);
   //每 500 条查询一次缓存是否要终止循环，因为这是一个几千万数据的接口，为了可控，要提供一个能近乎实时结束的功能
   String redisCache = RedisCacheUtils.getRedisCache(CashApplyRedisKeyConsts.TERMINATE_SPLIT_SYNC_DATA);
   if(StringUtil.isNotEmpty(redisCache)){
    //说明我们人为的要终止这次数据跑批处理
    LOG.info("CashRepayApplyServiceImpl#dataHandle need terminate loop startId-{}",condition.getGteId());
    break;
   }
   //更新起始 id，继续循环跑批
   condition.setGteId(lastId);
   infoList = cashRepayInfoDao.query(condition, 0, -1);
  }
 }

组装分表实体代码

/**
 * 将 CashRepayInfo 转换成 CashRepayApplySplit 实体
 * */
private CashRepayApplySplit buildCashRepayApplySplit(CashRepayInfo history) {
 CashRepayApplySplit split = new CashRepayApplySplit();
 CashRepayApply apply = cashRepayApplyDao.get(history.getRepayNo());
 if(apply != null){
  //CashRepayApply 表如果已经有的话直接用
  BeanUtils.copyProperties(apply, split,  "id");
  return split;
 }
 //...省略把 CashRepayInfo 组装成 CashRepayApplySplit 的代码
 return split;
}

结语

回想在进公司之前，面试的时候经常会有问到分库分表的面试官，问的完全不知道怎么回答。因为没有过实际的经验，那时候总感觉分库分表是个很难很难，很高大上的东西。不知道是不是我们公司的分库分表太简单了，实际经历之后发现其实也就是看看官方文档配一些配置，调用 API 即可。

其实自己亲身经历之后才发现这种需求难得根本就不是代码，而是给到我们这样一个需求之后，我们怎样去设计方案。抽象到更大的一个团队业务架构层面、甚至公司级别的业务架构层面，协调外部多部门，保证方案不影响现有业务，又能较好的完成需求。

最后，不管是不是我司分表业务简单，但是至少咱也算有了亿级数据分表经验是不？

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作者：暮色妖娆丶

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