缓存协作与 Redis 旁路

第 15 章 · 读写分离与分库分表入门

本章目标：理解 主从复制 与 读写分离 架构；掌握 垂直分库 与 水平分表 概念与路由；在 Go/GORM 层认识 读写路由（AbstractRoutingDataSource 概念）；对照 architecture ch10 数据架构决策；为 shop-db 毕业项目标注扩展边界；认识 ProxySQL 与应用双 DSN 两种落地方式。

学时建议：4～5 小时（含 1 小时 architecture ch10 对照阅读）

前置：完成 ch14 EXPLAIN 优化；建议先读 architecture ch10 分库分表与读写分离。

15.1 何时需要扩展读能力

单库 MySQL 在 shop-db 教学规模（万级商品、十万级订单）通常足够。出现以下信号才考虑读写分离或分片：

决策顺序（与 architecture ch10 §10.1 一致）：

垂直分库 → 读写分离 → 冷数据归档 → 水平分片

本章以 概念 + shop-db 文档 为主，不要求本地搭完整 1 主 2 从集群；Docker Compose 提供 读写双 DSN 模拟 即可。

15.2 主从复制概念

15.2.1 拓扑

                    ┌─────────────┐
         写 ───────►│   Master    │
                    │  (Primary)  │
                    └──────┬──────┘
                           │ binlog 复制
              ┌────────────┼────────────┐
              ▼            ▼            ▼
        ┌─────────┐  ┌─────────┐  ┌─────────┐
        │ Slave 1 │  │ Slave 2 │  │ Slave 3 │
        └─────────┘  └─────────┘  └─────────┘
              ▲            ▲
              └──── 读 ────┘

15.2.2 复制延迟

监控指标：Seconds_Behind_Master；>5s 触发告警（architecture ch10 §10.5）。

15.2.3 与 shop-db 的关系

shop-db 毕业项目默认 单库单表；文档中注明：

生产扩展路径见 architecture ch10；读写分离不改变 slug / is_published / price 分 契约。

15.3 读写分离规则

用户下单 POST /orders
    │
    ├─► INSERT orders ──► Master
    │
    └─► GET /orders/{id}  ──► Master（写后读）
         GET /orders?page=1 ──► Slave（列表可延迟）

对照 architecture ch10 §10.4：ProxySQL match_pattern 写走 hostgroup 10、读走 20。

15.3.1 商品域读路径

price 分 在复制链路上仍为 BIGINT，无精度问题；延迟表现为 读到旧价格整数。

15.4 垂直分库

按 业务域 拆库，与微服务边界对齐（architecture ch10 §10.2）：

shop_user     ── users, addresses
shop_catalog  ── products, categories
shop_order    ── orders, order_items
shop_payment  ── payments, refunds

15.4.1 跨库场景正解（architecture ch10）

shop-db 的 order_items.product_slug、product_name、price（分）正是为拆库后 零 JOIN 报表 设计（ch07/ch17）。

15.4.2 Go 多数据源配置概念

# 虚构域名，勿写生产
shop:
  datasource:
    user:
      jdbc-url: mysql DSNmysql://db-user.example.com:3306/shop_user
    catalog:
      jdbc-url: mysql DSNmysql://db-catalog.example.com:3306/shop_catalog
    order:
      jdbc-url: mysql DSNmysql://db-order.example.com:3306/shop_order

每个库独立 golang-migrate 迁移目录：db/migration/user/、catalog/、order/。

15.5 水平分表与路由

architecture ch10 §10.3 拓扑：4 库 × 16 表 = 64 物理表

db_index    = user_id % 4   → shop_order_0..3
table_index = user_id % 16  → t_order_00..15

路由例题

分片键选择：订单表用 user_id（或 user_slug 哈希），因「我的订单列表」占查询 95%。

15.5.1 Go 路由伪代码

public record OrderShard(int dbIndex, int tableIndex, String tableName) {}

public OrderShard route(long userId) {
    int db = (int) (userId % 4);
    int tbl = (int) (userId % 16);
    String name = "t_order_%02d".formatted(tbl);
    return new OrderShard(db, tbl, name);
}

public String orderInsertSql(long userId) {
    OrderShard s = route(userId);
    return "INSERT INTO shop_order_" + s.dbIndex() + "." + s.tableName() + " (...) VALUES (...)";
}

shop-db 毕业项目：逻辑表名仍为 orders；分表仅在 docs/SCALE.md 描述。

15.5.2 全局 ID

订单号 order_no 与主键 id 可分离：order_no 对外展示，id 仅内部。

15.6 应用层读写路由（Spring 概念）

gin-web ch17 与 architecture ch10 均提及 AbstractRoutingDataSource：

public class ReadWriteRoutingDataSource extends AbstractRoutingDataSource {
    @Override
    protected Object determineCurrentLookupKey() {
        return TransactionSynchronizationManager.isCurrentTransactionReadOnly()
            ? "read" : "write";
    }
}

@Configuration
public class DataSourceConfig {
    @Bean
    public DataSource routingDataSource(
            @Qualifier("masterDs") DataSource master,
            @Qualifier("slaveDs") DataSource slave) {
        ReadWriteRoutingDataSource ds = new ReadWriteRoutingDataSource();
        Map<Object, Object> map = new HashMap<>();
        map.put("write", master);
        map.put("read", slave);
        ds.setTargetDataSources(map);
        ds.setDefaultTargetDataSource(master);
        return ds;
    }
}

shop-db 纯 Go 阶段：可用两个 sqlx 连接池 DataSource，报表脚本显式连 slave DSN。