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Spring Boot整合ShardingSphere分库分表路由失败的排查方法

Spring Boot 整合 ShardingSphere 分库分表路由失败排查方法

大家好，今天我们来聊聊 Spring Boot 整合 ShardingSphere 时，分库分表路由失败的排查方法。在实际项目中，ShardingSphere 的配置和使用相对复杂，出现问题也比较常见。希望通过今天的讲解，能帮助大家理清思路，快速定位并解决问题。

一、常见问题分类

在深入排查之前，我们先将常见问题进行分类，以便更好地针对性地解决：

问题类型 描述 常见原因
数据库连接问题 无法连接到数据库，或连接池配置不正确。 JDBC 配置错误，用户名密码错误，数据库服务器未启动，网络问题，连接池配置不合理（如最大连接数太小）。
ShardingSphere 配置问题 分片规则配置错误，导致无法正确路由数据。 分片算法配置错误，分片键配置错误，逻辑表配置错误，数据源配置错误，缺少必要的 ShardingSphere 依赖。
SQL 路由问题 SQL 语句无法被 ShardingSphere 正确解析和路由。 SQL 语法不支持，分片键缺失或类型不匹配，SQL 中使用了 ShardingSphere 不支持的函数或特性，强制路由配置错误。
事务问题 分布式事务配置不正确，导致数据一致性问题。 事务管理器配置错误，XA 数据源配置错误，事务传播行为配置错误，未开启分布式事务支持。
依赖冲突问题 项目中存在多个版本的 ShardingSphere 依赖，导致版本冲突。 项目依赖管理不当，引入了不兼容的 ShardingSphere 版本，或者引入了与 ShardingSphere 依赖冲突的其他库。
代码逻辑问题 代码中存在逻辑错误，导致数据操作不符合预期。 使用了错误的 ShardingSphere API，SQL 语句编写错误，业务逻辑错误。

二、排查步骤及示例代码

接下来，我们将结合实际案例，一步步地演示如何排查和解决这些问题。

1. 数据库连接问题

  • 现象： 应用启动失败，或者在执行 SQL 时出现 SQLException: Connection refused 或类似的错误。

  • 排查：

    • 检查 application.properties 或 application.yml 中的 JDBC 连接信息是否正确，包括 URL、用户名、密码、驱动类名等。
    • 确认数据库服务器是否已启动，并且网络连接正常。
    • 检查连接池配置（如 HikariCP、Druid 等）是否合理，例如最大连接数、最小空闲连接数等。

  • 示例代码：

    spring.datasource.url=jdbc:mysql://localhost:3306/demo_ds_0?serverTimezone=UTC&useSSL=false
spring.datasource.username=root
spring.datasource.password=123456
spring.datasource.driver-class-name=com.mysql.cj.jdbc.Driver

# HikariCP 配置
spring.datasource.hikari.maximum-pool-size=10
spring.datasource.hikari.minimum-idle=5
spring.datasource.hikari.idle-timeout=60000
spring.datasource.hikari.connection-timeout=30000

    如果使用了 Druid 连接池，可以添加如下配置：

    spring.datasource.druid.initial-size=5
spring.datasource.druid.min-idle=5
spring.datasource.druid.max-active=20
spring.datasource.druid.max-wait=60000
spring.datasource.druid.time-between-eviction-runs-millis=60000
spring.datasource.druid.min-evictable-idle-time-millis=300000
spring.datasource.druid.validation-query=SELECT 1
spring.datasource.druid.test-while-idle=true
spring.datasource.druid.test-on-borrow=false
spring.datasource.druid.test-on-return=false

  • 解决方案：

    • 修改错误的 JDBC 连接信息。
    • 启动数据库服务器。
    • 检查网络连接，确保应用服务器可以访问数据库服务器。
    • 调整连接池配置，使其更符合应用的需求。

2. ShardingSphere 配置问题

  • 现象： 应用启动失败，或者在执行 SQL 时出现 ShardingSphereException 或类似的错误，提示配置不正确。

  • 排查：

    • 检查 application.properties 或 application.yml 中的 ShardingSphere 配置是否正确，包括数据源配置、分片规则配置、逻辑表配置等。
    • 确认是否缺少必要的 ShardingSphere 依赖。
    • 仔细阅读 ShardingSphere 的官方文档，确保配置符合规范。

  • 示例代码：

    以下是一个基于 YAML 的 ShardingSphere 配置示例：

    spring:
  shardingsphere:
    datasource:
      names: ds0,ds1
      ds0:
        type: com.zaxxer.hikari.HikariDataSource
        driver-class-name: com.mysql.cj.jdbc.Driver
        jdbc-url: jdbc:mysql://localhost:3306/demo_ds_0?serverTimezone=UTC&useSSL=false
        username: root
        password: 123456
      ds1:
        type: com.zaxxer.hikari.HikariDataSource
        driver-class-name: com.mysql.cj.jdbc.Driver
        jdbc-url: jdbc:mysql://localhost:3306/demo_ds_1?serverTimezone=UTC&useSSL=false
        username: root
        password: 123456
    sharding:
      tables:
        t_order:
          actual-data-nodes: ds${0..1}.t_order_${0..1}
          table-strategy:
            inline:
              sharding-column: order_id
              algorithm-expression: t_order_${order_id % 2}
        t_order_item:
          actual-data-nodes: ds${0..1}.t_order_item_${0..1}
          table-strategy:
            inline:
              sharding-column: order_id
              algorithm-expression: t_order_item_${order_id % 2}
      binding-tables:
        - t_order,t_order_item
      default-database-strategy:
        inline:
          sharding-column: user_id
          algorithm-expression: ds${user_id % 2}
    props:
      sql-show: true

    这个配置定义了两个数据源 ds0 和 ds1，以及两个表 t_order 和 t_order_item，并使用了 inline 策略进行分片。

  • 解决方案：

    • 仔细检查 ShardingSphere 的配置，确保所有参数都正确设置。
    • 添加缺少的 ShardingSphere 依赖。
    • 参考 ShardingSphere 的官方文档，了解正确的配置方式。

3. SQL 路由问题

  • 现象： 执行 SQL 语句时，数据没有被路由到正确的分片，或者出现 UnsupportedOperationException 或类似的错误。

  • 排查：

    • 确认 SQL 语句是否符合 ShardingSphere 的 SQL 规范，例如是否包含了分片键，是否使用了 ShardingSphere 不支持的函数或特性。
    • 检查分片键的类型是否与分片算法的预期类型一致。
    • 查看 ShardingSphere 的日志，了解 SQL 语句的路由过程。

  • 示例代码：

    假设 t_order 表的分片键是 order_id，那么在执行 SQL 语句时，必须包含 order_id。

    // 正确的 SQL 语句
String sql = "SELECT * FROM t_order WHERE order_id = ?";

// 错误的 SQL 语句，缺少分片键
String sql = "SELECT * FROM t_order WHERE user_id = ?";

    如果需要强制路由到某个特定的分片，可以使用 hint 管理器。

    HintManager hintManager = HintManager.getInstance();
hintManager.setDatabaseShardingValue(0); // 强制路由到 ds0
hintManager.setTableShardingValue(0);    // 强制路由到 t_order_0

// 执行 SQL 语句
String sql = "SELECT * FROM t_order";

hintManager.close(); // 清理 hint

  • 解决方案：

    • 修改 SQL 语句，使其符合 ShardingSphere 的 SQL 规范。
    • 确保分片键的类型与分片算法的预期类型一致。
    • 使用 hint 管理器强制路由到特定的分片。
    • 仔细阅读 ShardingSphere 的日志，了解 SQL 语句的路由过程。

4. 事务问题

  • 现象： 在分布式环境下，数据一致性无法得到保证，出现数据丢失或数据不一致的情况。

  • 排查：

    • 确认是否配置了分布式事务管理器（如 Atomikos、Bitronix）。
    • 检查 XA 数据源是否配置正确。
    • 检查事务传播行为是否配置正确。
    • 确认是否开启了分布式事务支持。

  • 示例代码：

    以下是一个基于 Atomikos 的分布式事务配置示例：

    <!-- Atomikos 事务管理器 -->
<bean id="atomikosTransactionManager" class="com.atomikos.icatch.jta.UserTransactionManager">
    <property name="forceShutdown" value="true"/>
</bean>

<bean id="atomikosUserTransaction" class="com.atomikos.icatch.jta.UserTransactionImp">
    <property name="transactionTimeout" value="300"/>
</bean>

<!-- JTA 事务管理器 -->
<bean id="transactionManager" class="org.springframework.transaction.jta.JtaTransactionManager">
    <property name="transactionManager" ref="atomikosTransactionManager"/>
    <property name="userTransaction" ref="atomikosUserTransaction"/>
    <property name="allowCustomIsolationLevels" value="true"/>
</bean>

    需要在 Spring Boot 的启动类上添加 @EnableTransactionManagement 注解，并使用 @Transactional 注解来管理事务。

    @SpringBootApplication
@EnableTransactionManagement
public class Application {

    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(Application.class, args);
    }
}

@Service
public class OrderService {

    @Autowired
    private OrderRepository orderRepository;

    @Transactional
    public void createOrder(Order order) {
        orderRepository.save(order);
    }
}

  • 解决方案：

    • 配置正确的分布式事务管理器。
    • 配置正确的 XA 数据源。
    • 配置正确的事务传播行为。
    • 开启分布式事务支持。

5. 依赖冲突问题

  • 现象： 应用启动失败，或者在运行时出现 NoSuchMethodError 或 ClassNotFoundException 错误，提示缺少类或方法。

  • 排查：

    • 使用 Maven 或 Gradle 的依赖分析工具，查看项目中的依赖关系，找出是否存在多个版本的 ShardingSphere 依赖。
    • 排除冲突的依赖，或者升级 ShardingSphere 的版本，使其与其他依赖兼容。

  • 示例代码：

    如果使用 Maven，可以使用 mvn dependency:tree 命令查看依赖树。

    如果发现存在冲突的依赖，可以使用 <exclusions> 标签排除冲突的依赖。

    <dependency>
    <groupId>org.apache.shardingsphere</groupId>
    <artifactId>shardingsphere-jdbc-core</artifactId>
    <version>${shardingsphere.version}</version>
    <exclusions>
        <exclusion>
            <groupId>com.google.guava</groupId>
            <artifactId>guava</artifactId>
        </exclusion>
    </exclusions>
</dependency>

  • 解决方案：

    • 排除冲突的依赖。
    • 升级 ShardingSphere 的版本。
    • 检查项目的依赖管理，确保所有依赖的版本都兼容。

6. 代码逻辑问题

  • 现象： 数据操作结果不符合预期，例如数据被插入到错误的分片，或者数据查询结果不完整。

  • 排查：

    • 仔细检查代码逻辑，确认是否使用了正确的 ShardingSphere API。
    • 确认 SQL 语句是否编写正确。
    • 使用调试器，跟踪代码的执行过程，了解数据的路由过程。

  • 示例代码：

    确保使用 ShardingSphere 提供的 API 来操作数据。

    @Autowired
private JdbcTemplate jdbcTemplate;

public void createOrder(Order order) {
    String sql = "INSERT INTO t_order (order_id, user_id, status) VALUES (?, ?, ?)";
    jdbcTemplate.update(sql, order.getOrderId(), order.getUserId(), order.getStatus());
}

public List<Order> getOrdersByUserId(Long userId) {
    String sql = "SELECT * FROM t_order WHERE user_id = ?";
    return jdbcTemplate.query(sql, new Object[]{userId}, new BeanPropertyRowMapper<>(Order.class));
}

  • 解决方案：

    • 仔细检查代码逻辑，确保使用了正确的 ShardingSphere API。
    • 确认 SQL 语句是否编写正确。
    • 使用调试器，跟踪代码的执行过程，了解数据的路由过程。

三、日志分析技巧

ShardingSphere 提供了详细的日志信息，可以帮助我们了解 SQL 语句的解析、路由、执行过程。以下是一些常用的日志分析技巧：

  • 开启 SQL 显示： 在 application.properties 或 application.yml 中设置 spring.shardingsphere.props.sql-show=true，可以打印出执行的 SQL 语句。
  • 调整日志级别： 将 ShardingSphere 的日志级别设置为 DEBUG 或 TRACE，可以查看更详细的日志信息。
  • 关键词搜索： 使用关键词搜索日志，例如 "route"，"rewrite"，"execute"，可以快速定位到关键的日志信息。
  • 关联分析： 将日志信息与代码逻辑关联起来，可以更好地理解数据的路由过程。

四、工具辅助

除了日志分析，还可以使用一些工具来辅助排查问题：

  • ShardingSphere UI： ShardingSphere 提供了 UI 界面，可以查看 ShardingSphere 的配置信息、SQL 执行计划、分片规则等。
  • SQL 客户端： 使用 SQL 客户端连接到数据库，可以直接执行 SQL 语句，查看数据的分布情况。
  • 性能监控工具： 使用性能监控工具（如 Prometheus、Grafana）监控 ShardingSphere 的性能指标，可以及时发现潜在的问题。

五、版本兼容性

在整合 ShardingSphere 时，需要注意版本兼容性问题。不同的 Spring Boot 版本、ShardingSphere 版本、数据库驱动版本之间可能存在兼容性问题。建议参考 ShardingSphere 的官方文档，选择兼容的版本组合。

六、总结与建议

Spring Boot 整合 ShardingSphere 出现路由失败的问题时，需要仔细分析问题现象，根据问题类型，逐步排查数据库连接、ShardingSphere 配置、SQL 路由、事务管理、依赖冲突、代码逻辑等方面的问题。同时，可以利用日志分析技巧和工具辅助，快速定位并解决问题。希望通过今天的讲解，能帮助大家更好地理解和使用 ShardingSphere。

七、快速回顾今天的内容

今天我们讨论了Spring Boot整合ShardingSphere时可能遇到的路由失败问题，从数据库连接到代码逻辑，逐一分析了排查方法和示例代码。希望这些能帮助你更好地定位和解决实际项目中的问题。

八、版本兼容性很重要

整合ShardingSphere时，要特别注意Spring Boot、ShardingSphere和数据库驱动的版本兼容性，避免不必要的麻烦。

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