数据库中间件介绍

数据库中间件是连接数据库和应用程序之间的软件层，用于简化数据库管理、提高性能和可伸缩性，同时提供额外的功能和服务。在分布式系统和大规模应用中，数据库中间件发挥着重要的作用。

什么是数据库中间件？

数据库中间件是一种介于数据库系统和应用程序之间的软件层。它充当了一个抽象层，屏蔽了底层数据库的细节，为应用程序提供了更简化的接口。数据库中间件的主要目标是提供更高的性能、可用性、可扩展性，并简化数据库管理。
典型的数据库中间件设计方案有3种：proxy、smart-client、单元化架构

Smart-client 模式

通过独立的逻辑层建立数据分片和路由规则，实现单体数据库的初步管理，使应用能够对接多个单体数据库，实现并发、存储能力的扩展。其作为应用系统的一部分，对业务侵入比较深。这种客户端组件的典型产品是 Sharding-JDBC。

优点

实现简单。大多数据数据库厂商已经针对不同的语言提供了相应的数据库驱动driver，例如mysql针对java语言提供了mysql-connector-java驱动，针对python提供了mysql-connector-python驱动，客户端的通信协议已经在driver层面做过了。因此smart-client模式的中间件，通常只需要在此基础上进行封装即可。

天然去中心化。smart-client的方式，由于本身以sdk的方式，被应用直接引入，随着应用部署到不同的节点上，且直连数据库，中间不需要有代理层。因此除了网络资源之外，基本上不存在任何其他资源的竞争，也不需要考虑高可用的问题。只要应用的节点没有全部宕机，就可以访问数据库。

缺点

通常仅支持某一种语言。例如tddl、zebra、sharding-jdbc都是使用java语言开发，因此对于使用其他语言的用户，就无法使用这些中间件。如果其他语言要使用，那么就要开发多语言客户端。
版本升级困难。因为应用使用数据源代理就是引入一个jar包的依赖，在有多个应用都对某个版本的jar包产生依赖时，一旦这个版本有bug，所有的应用都需要升级。而数据库代理升级则相对容易，因为服务是单独部署的，只要升级这个代理服务器，所有连接到这个代理的应用自然也就相当于都升级了。

Proxy 模式

以独立中间件的方式，管理数据规则和路由规则，以独立进程存在，与业务应用层和单体数据库相隔离，减少了对应用的影响。随着代理中间件的发展，还会衍生出部分分布式事务处理能力。这种中间件的典型产品是 MyCat。

优点

多语言支持。不论你用的php、java或是其他语言，都可以支持。以mysql数据库为例，如果proxy本身实现了mysql的通信协议，那么你可以就将其看成一个mysql 服务器。mysql官方团队为不同语言提供了不同的客户端驱动，如java语言的mysql-connector-java，python语言的mysql-connector-python等等。因此不同语言的开发者都可以使用mysql官方提供的对应的驱动来与这个代理服务器建通信。
对业务开发同学透明。由于可以把proxy当成mysql服务器，理论上业务同学不需要进行太多代码改造，既可以完成接入。

缺点

实现复杂。因为proxy需要实现被代理的数据库server端的通信协议，实现难度较大。通常我们看到一些proxy模式的数据库中间件，实际上只能代理某一种数据库，如mysql。几乎没有数据库中间件，可以同时代理多种数据库(sqlserver、PostgreSQL、Oracle)。
proxy本身需要保证高可用。由于应用本来是直接访问数据库，现在改成了访问proxy，意味着proxy必须保证高可用。否则，proxy挂了，导致数据库无法正常访问，就尴尬了。
租户隔离。可能有多个应用访问proxy代理的底层数据库，必然会对proxy自身的内存、网络、cpu等产生资源竞争，proxy需要需要具备隔离的能力。

单元化架构

单元化架构是对业务应用系统的彻底重构，应用系统被拆分成若干实例，配置独立的单体数据库，让每个实例管理一定范围的数据。例如对于外卖系统，可以为每个城市搭建独立的应用实例，管理各自的数据。当出现跨城市业务时，通过迁移用户信息进行下单。

优点

灵活扩展。单元化架构通过统一的切分规则，将应用层和数据层进行立体拆分，无论是弹性扩缩容场景，还是多地多中心场景，都可以根据数据中心容量自由划分逻辑“切片”的多少。
网络耗时低，链路稳定性高。单元化架构通过“单元”，将逻辑调用和数据访问在“单元”内形成闭环，只有少数特定场景的调用会跨单元访问，这样几乎大部分的请求在地域内就可以返回，极大程度地减少了访问耗时，避免了跨异地访问链路拥堵造成的服务夯死，提高了链路稳定性。重要的是单元带来的显著的故障隔离效果，链路的可观测性方面也得到了明显改善，即从链路访问层面屏蔽了跨地域访问所带来的上述问题。

缺点

复杂的调度管理。首先需要确定一个统一的单元化规则中心，用于存储和下发单元化规则。实现方式可以是自身实现单元化规则服务，也可以借助注册配置中心，或者两者共存。单元化规则启用后很难再进行更改，所以在选择单元化切片的切分维度时需要慎重。
改造成本高。单元化需要从全局视角思考基础设施改造，建设意味着现在或未来需要买更多的机器、建更多的机房、搭更多的框架平台做支撑，以及架构升级过程中带来的各种各样的问题，这就需要更多的钱、人、时间。
风险高。单元化改造的参与者众多、落地时间周期长、业务影响面大，比如架构师需要重新做架构设计、研发人员需要针对单元化做适配开发、运维人员需要采购和部署、测试人员需要全量回归所有业务等等，其中某一环出现问题就可能造成延期或者埋下隐患。

总结

方式	优点	缺点
Proxy 模式	1.多语言支持 2.对业务开发透明	1.实现复杂 2.Proxy 需要保证高可用 3.租户隔离需要考虑
Smart-client 模式	1.实现简单，易于使用 2.天然去中心化	1.通常仅支持某一种语言 2.版本升级困难
单元化	1.灵活扩展 2.网络耗时低，链路稳定性高	1.需要复杂的管理和调度 2.改造成本高3.风险大