使用Radon构建MySQL统一数据访问层

MySQLBeginner 2021-04-15

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作者：吴炳锡知数堂联合创始人及MySQL高级讲师，3306π社区联合创始人，腾讯TVP成员。

本文导读

整体结构
Radon中配置了解
Radon中表的分类
不同类的SQL在Radon针对不同表的拆分路由情况
基于RadonDB Schema实现及最佳建议
RadonDB SQL限制
总结

全文7200字，阅读时间大概20分钟。

这篇也可以说是：RadonDB使用最佳建议，从原理上了解RadonDB的拆分后数据访问逻辑。Radon中整理架构如下：

在Radon的架构中可以利用“表名”唯一，同时利用global table, 拆分表， single table 特性实现table在RadonDB集群中分布。

为什么要使用Radon构建数据统一访问层呢？主要有以下原因：

原生高可用实现
配置自动化，不需要对每个表定义拆分规则
基于golang开发，轻量，易部署，易管理

在上面这个架构中所有用户请求的SQL需要经过Radon，在Radon中解析并改写分发给后面的MySQL节点运算，结果返回到Radon进行合并或是汇聚返回给前端。下面我们从Radon的配置，SQL在Radon中改写情况，全面了解一下如何最佳的使用Radon。

先了解Radon配置项

config

{
"max-connections": 支持前端应用最多少个连接连到Radon上,       [required]
"max-result-size": 返回结果，最大支持多少byte,               [required]
"max-join-rows":   在join运算中，最多有多少行可以参与.        [required]
"ddl-timeout":     DDL超时的时间,                          [required]
"query-timeout":   Radon中DML含select运行超时间(in millisecond),     [required]
"twopc-enable":    是否使用Radon分布式事务提交，如果需要显式使用begin,commit需要开启,     [required]
"allowip":         ["allow-ip-1", "allow-ip-2"],         [required]
"audit-mode":      开启审计日志, "N": disabled, "R": read enabled, "W": write enabled, "A": read/write enabled,  [required]
}

更改参数参考：

curl -i -H 'Content-Type: application/json'-X PUT -d '{"max-connections":1024, \
"max-result-size":1073741824, "max-join-rows":65535, \
"ddl-timeout":3600000, "query-timeout":60000, \
"twopc-enable":true,,"audit-mode":"A"}' http://127.0.0.1:8080/v1/radon/config

更改完配置后，配置会自动写入radon.json中。

对于Radon配置方面更详细的API: https://github.com/radondb/radon/blob/master/docs/api.md

Tips：在配置方面，如果你计划把Radon用在OLAP环境，需要注意下面，这三个参数：

max-result-size 返回结果，最大支持多少byte
max-join-rows 在join运算中，最多有多少行可以参与
query-timeout Radon中DML含select运行超时间(in millisecond)

Radon支持表类型：

single 表
global 表
拆分表
可以指定拆分数量的拆分表

single表：默认只会存在第一个节点。这是因为在Radon中很多show语句请求是默认转发到第一个节点，所以对于single表也默认存在第一个节点上,也可以通过distributed by指定存储的后端节点。对于写入读取Radon可以透明传输，性能也是最高的。

创建方法：

    create table tb_single(id ..
...
)engine =Innodb single  distributed by(backend1);

对业务不明的情况下，可以考虑所有表建成single table通过distributed by指定single表在分端节点的分布，将来数据量大了，利用Radon的Reshard功能重新拆分即可。

global表: RadonDB后面各个分组上都会存在，对于写入Radon使用分布式事务，所有的节点都会写一份数据，适合在写少读多的场景的表。例如，全国地理位置信息等。创建语法：

    create table tb_global(id ..
...
)engine =Innodb global;

分区表: 也可以说是Radon中的拆分表，每个表默认按64个小表进行拆分，默认按该表的主键运行hash的方式拆分，而该hash，只能对单个字段运行，所以不能出现联合索引的主键。创建语法：

    create table tb_part(id ..
...
)engine =Innodb;

动态指定拆分的表: 你如果你觉的原生的分库分表功能约定太死，可以看看一下: *: support specify the number of hash partition tables #587 #588 https://github.com/radondb/radon/pull/588 可以动态的指定每个分表的数量

CREATE TABLE zst_bt (
    id INT notnull，
    c1 varchar(32) notnull 
    store_id INT
)
PARTITION BY HASH(id)
PARTITIONS 4;

创建表时可以利用parttions 指定拆分的数量。目前该功能还没合并到主分支中，利用开发分支测试，功能都没问题。估计下一个版本中就会出现了，如果你觉得这个功能是你想要的，你也可以去 https://github.com/radondb/radon/pull/588 点个赞吧。

Radon中SQL执行流程

在RadonDB中，Radon担任着SQL解析和结果汇聚类的运算。针对该架构，SQL在Radon中执行，大致分为5大类：

单表（拆分表）查询中where条件有拆分键，对于global table, single table都是tcp转发，行为简单就不在列举
单表（拆分表）查询中where条件不包含拆分键
single table和拆分的join操作
global table和拆分的join操作
两个拆分的表做join操作

第一类拆分表where条件中包含主键的等值查询

对于拆分表带有明确的拆分运算的语句，可以直接精确的投递到后面的节点，运算后直接返给前端。例如：select k from sbtest1 where ID=10; 其中id是拆分键。还有一类, 例如select k from sbtest1 where ID in (1,2,3,4,5); Radon也可以明确算出来以上数据在那个子表，明确给计算出来。

第二类单表（拆分表）查询中where条件不包含拆分键

查询中不包含拆分键，同样表是拆分表的情况下，该sql会发向所有后面的节点上该表的拆分表，进行运算，然后在Radon上进行结果集的排序合并处理，返回给前端。例如：select id, k from sbtest1 where k=499 limit 10; 这类SQL中比较复杂，实质上是走的Radon对SQL分布，然后在中间件汇聚结果，最终展示（这个过程有点类似于google开源的Vitess)。

第三类 single table和拆分的join操作

对于非分表: single table
(只在后面某一个节点上存储，一般是第一个节点）和拆分表做join ,如：

  CREATE TABLE clv2 (
  CountryCode char(3) NOT NULL DEFAULT '',
  ...,
  PRIMARY KEY (CountryCode,Language),
  KEY CountryCode (CountryCode)
) single;

SQL语句：

select a.Name, a.Population , b.Language, b.IsOfficial \
from city a, clv2 b where a.CountryCode =b.CountryCode \
limit 10

转化为：

 {
"Query": "select a.Name, a.Population, a.CountryCode from \
          zst.city_0000 as a order by a.CountryCode asc",
"Backend": "`backend1`",
"Range": "[0-64)"
},
...
{
"Query": "select a.Name, a.Population, a.CountryCode from \
           zst.city_0063 as a order by a.CountryCode asc",
"Backend": "`backend2`",
"Range": "[4032-4096)"
},
{
"Query": "select b.language, b.IsOfficial, b.CountryCode from \
          zst.clv2 as b order by b.CountryCode asc",
"Backend": "`backend1`",
"Range": ""
}
"Join": {
        "Type": "INNER JOIN",
        "Strategy": "Sort Merge Join"
},
"Limit": {
        "Offset": 0,
        "Limit": 10
}

从上面可以看出来对于分区表和single的join被拆分成两步，第一步分别在backend1，backend2上操作 SQL:

select a.Name, a.Population, a.CountryCode \
from zst.city_XXXX as a order by a.CountryCode asc ;

第二步执行：select b.language, b.IsOfficial, b.CountryCode \ from zst.clv2 as b order by b.CountryCode asc ;

最终在Radon上按流式合并返回。如果需要顺序返回则后面需要添加order by ，如：

select a.Name, a.Population , b.Language, b.IsOfficial \
from city a, clv2 b where a.CountryCode =b.CountryCode \
order by Name limit 10;

在执行计划中会根据排序字段排序返回：

"GatherMerge": [
        "Name"
],

第四类 global table和拆分的join操作

global table
(后端每个节点上都存在）该类表的查询行为可以明确约定，对global表的单表操作不用做SQL改写，目前读操作按轮询的机制发向后端节点进行处理。对于join操作，对分区表改写，global表不动直接下发. 如

CREATE TABLE countrylanguage (
  CountryCode char(3) NOT NULL DEFAULT '',
  Language char(30) NOT NULL DEFAULT '',
  ...
  PRIMARY KEY (CountryCode,Language),
  KEY CountryCode (CountryCode)
) global;

测试SQL语句：

select a.Name, a.Population , b.Language, b.IsOfficial \
from city a, countrylanguage b where \
a.CountryCode =b.CountryCode limit 10;

拆分为：

{
"Query": "select a.Name, a.Population, b.language, b.IsOfficial \
          from zst.city_0000 as a, zst.countrylanguage as b where \
          a.CountryCode = b.CountryCode limit 10",
"Backend": "`backend1`",
"Range": "[0-64)"
},
...
{
"Query": "select a.Name, a.Population, b.language, b.IsOfficial from \
         zst.city_0063 as a,zst.countrylanguage as b where \
         a.CountryCode = b.CountryCode limit 10",
"Backend": "`backend2`",
"Range": "[4032-4096)"
}
],
"Limit": {
"Offset": 0,
"Limit": 10
}

从执行计划上可以看出来对于global表的join操作,相当于把分区表，表名改写后进行下推运算，如果没有排序，直接流式返回，如果有排序，则需要全部数据执行完毕后排序返回给前段。

第五类两个分区表join操作

两个分区表join操作：

select a.Name, a.District, a.Population, b.Name from city a ,\
 country b where a.CountryCode=b.Code  \
 and b.name='China' order by a.Population desc limit 10;

对于该类SQL Radon也会给转为表的请求，如：

{
 "Query": "select a.Name, a.District, a.Population, a.CountryCode \
             from `zst.city_0000` as a order by a.CountryCode asc",
 "Backend": "backend1",
 "Range": "[0-64)"
},
 ...
{
  "Query": "select b.Name, b.Code from `zst.country_0063` as b\
            where b.name = 'China' order by b.Code asc",
  "Backend": "backend2",
  "Range": "[4032-4096)"
}
...
"Join": {
  "Type": "INNER JOIN",
  "Strategy": "Sort Merge Join"
},
"GatherMerge": [
        "a.Population"
],
"Limit": {
        "Offset": 0,
        "Limit": 10
}

从上面可以看出来，一个join语句也被拆分成两个单个SQL执行，最终在Radon上做结果的合并，返回给前端。

基于RadonDB Schema实现及最佳建议

因为以上的设计，为了在Radon中获取最佳的性能，建议遵循以下规则

对于数据量较小的表，有频繁更新读的表，建议使用single表，即可。
对于写量少，但读取量大，或是经常需要和其它表进行关联查询的，可以使用global表。
对于数据量大，写入量也大，且有高并发写入的业务，可以使用分区表。对于高速数据写入RadonDB表现比较好。对于分区表，实质上最需要注意的是分区键选择。默认官方建议是使用id bigint auto_increment 做分为分区键，而且Radon中代码写入，对于是Id的列名（不论大小写），全部要使用bigint定义。但实际使用，减少业务中读放大的问题，建议使用业务中的主键做为分区键，例如：UserId ，OrderId,MsgId, ImageId等等有意义的字段，该字段需要定义成为主键或是唯一索引。对于分表数量，建议从物理表大小，子表单表10G以内，子表总行数来考虑1500万以内，避免拆分过多的问题。
在SQL编上，尽量减少读放大的问题。对于多表join在Radon上限制有两个限制配置：总共行数不能超过< max-join-rows: 32768 ，结果集大小不能超过< max-result-size:1073741824
对于single table， global table建议物理大小不超过5G，单表行数在1千万以下。
从拆分的角度理解MySQL最佳实践中表的总数量，例如，我们约定一个MySQL实例上可以放500个表，Radon默认分区64个，如果只有一个Backend的情况下，建议该节点最多可以放8个分区表，需要在多的分区表时，建议扩展新的backend。

RadonDB SQL限制：

目前RadonDB中，为性能和安全，约束还比较多。在本次测试中遇到的，限制如下：

Radon中SQL区分大小写，如 select * from tb1 where id=XX 和select * from tb1 where ID=XX 和后面表的结构定义的字段非常敏感。如果后面表tb1的字段定义成：ID，则 id=XX 会拆分成和后端分表数量一致的多条SQL执行，而ID=XX，可以明确计算出来属于那张表进行计算。这个从Radon好修复，大概了解就可以。
分区表不支持外键（点赞）
分区表不支持联合主键
不支持lock table/unlock table操作
join查询不能使用 select * ，需要明确字段，和官方交流后，该功能已经修复。
不支持insert into c1(id, c1, c2) select id,c1,c2 from c limit 10;
delete 和update必须带where条件
Radon对MySQL的一些函数支持不够友好
... 估计使用还会遇到，欢迎总结：）

总结

Radon从开发和设计上都比较轻量，从整体使用上考，Radon在设计上对于安全和性能，准确性要求比较高。这个可能和青云把RadonDB定位在金融环境的中间件有关系。大家有兴趣可以去尝试使用，如果遇到问题，也可以第一时间在 https://github.com/radondb/radon/issues 提交问题，Radon开发团队目前响应比较快，欢迎尝试。

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