秋梦蓝枫 发表于 2023-7-31 15:43:17

.NET下数据库的负载均衡“经典方案”(大项目必备,建议收藏)

【前言】
本文讲述的“数据库负载均衡”方案,为市面上最经典(没有之一),由.NET界骨灰级大佬推出。采用该技术方案的大公司,一年省下了几个亿的支出。
 
【正文】
支持.Net Core(2.0及以上)  与 .Net Framework(4.5及以上)
可以部署在Docker, Windows, Linux, Mac。
为了演示数据库的负载均衡(Load Balance),我们先创建三个数据库,它们的名字分别为YZZ、YZZ1、YZZ2。然后在这三个数据库中分别创建表t_Student,这些表的结构一样,内容稍有差异,见下图:
YZZ中t_Student的内容
---------------------
Id  Name  Age
1   张安   25
2   王鑫   22
3   周云   20
YZZ1中t_Student的内容
---------------------
Id  Name  Age
1   张安1  25
2   王鑫1  22
3   周云1  20
YZZ2中t_Student的内容
---------------------
Id  Name  Age
1   张安2  25
2   王鑫2  22
3   周云2  20
 
接下来,
若是在.Net Core环境下,我们需要创建一个名为DeveloperSharp.json的配置文件,并在其中设置如上三个数据源的负载均衡策略。文件内容如下:
{
"DeveloperSharp":
{
   "DatabaseClusterList":
   [
      {
         "Id":"StudentData",
         "DatabaseCluster":
         [
               {
                     "Id":"A1",
                     "Enable":"true",
                     "Weight":"100",
                     "DatabaseType":"SqlServer",
                     "ConnectionString":"Server=localhost;Database=YZZ;Uid=sa;Pwd=123"
               },
               {
                     "Id":"A2",
                     "Enable":"true",
                     "Weight":"100",
                     "DatabaseType":"SqlServer",
                     "ConnectionString":"Server=localhost;Database=YZZ1;Uid=sa;Pwd=123"
               },
               {
                     "Id":"A3",
                     "Enable":"true",
                     "Weight":"100",
                     "DatabaseType":"SqlServer",
                     "ConnectionString":"Server=localhost;Database=YZZ2;Uid=sa;Pwd=123"
               }
         ]
      }
   ]
}

若是在.Net Framework环境下,我们需要创建一个名为DeveloperSharp.xml的配置文件,并在其中设置如上三个数据源的负载均衡策略。文件内容如下:
<?xml version="1.0" encoding="utf-8" ?>
<DeveloperSharp>
    <DatabaseClusterList>
      <DatabaseCluster Id="StudentData">
            <Database Id="A1" Enable="true" Weight="100" DatabaseType="SqlServer" ConnectionString="Server=localhost;Database=YZZ;Uid=sa;Pwd=123"/>
            <Database Id="A2" Enable="true" Weight="100" DatabaseType="SqlServer" ConnectionString="Server=localhost;Database=YZZ1;Uid=sa;Pwd=123"/>
            <Database Id="A3" Enable="true" Weight="100" DatabaseType="SqlServer" ConnectionString="Server=localhost;Database=YZZ2;Uid=sa;Pwd=123"/>
      </DatabaseCluster>
    </DatabaseClusterList>
</DeveloperSharp> 
对此json/xml配置文件说明如下:
(1)     每一个DatabaseCluster节点代表了一组数据库,此节点的Id值(本文示例值是:StudentData)后续会在程序中使用。
(2)     Database节点中的Weight属性代表了使用权重。本文示例的三个数据库的Weight值分别是100、100、100,则这三个数据库的负载均衡使用分配比例将会是1:1:1。若把这三个值分别设置为100、50、50,则这三个数据库的使用分配比例将会变为2:1:1。设置成你想要的比例吧。
(3)     Database节点中的Enable属性代表了是否可用。true代表可用,false代表不可用。
(4)     可通过把DatabaseType属性的值设置为“MySql”、“SQLite”、“PostgreSql”、“Oracle”、其它等等,从而支持各种类数据库。(本文讲述的是“同种数据库”的负载均衡。若是需要“异种数据库”的负载均衡,请参看 数据库的负载均衡(续) 这篇文章)
 
接下来,我们看看怎么在程序中使用上述的这组数据库及其配置文件,来实现负载均衡。
为了演示负载均衡效果,我们首先在Visual Studio中新建一个控制台工程,并为工程引用添加了Entity Framework组件作为访问数据库的工具(你也可以换成其它数据库访问工具,原理一样,完全不受影响)。
然后,我们做如下四个操作。
【第一步】:从NuGet引用DeveloperSharp包(需要是最新版本)。
【第二步】:链接负载均衡配置文件:
若是在.Net Core环境下,我们只需要把DeveloperSharp.json文件放到程序执行目录中(即bin目录下与dll、exe等文件的同一目录中)(放错了位置会报错)。
若是在.Net Framework环境下,我们需要在工程配置文件App.config中添加appSettings节点,节点内容如下:
<appSettings>
    <add key="DatabaseType" value="" />
    <add key="ConnectionString" value="" />
    <add key="ErrorPage" value="" />
    <add key="ErrorLog" value="D:\Test\Assist\log.txt" />
    <add key="ConfigFile" value="D:\Test\Assist\DeveloperSharp.xml" />
</appSettings>其中,ConfigFile的设置是为了链接前述的DeveloperSharp.xml这个配置文件。ErrorLog则是设置一个错误日志文件。它们均需要设置为文件的“绝对路径”(此处使用“绝对路径”而不是“相对路径”,一是有利于安全性,二是有利于分布式部署)
【第三步】:创建一个StudentLB.cs类文件,它就是数据库负载均衡的核心器件,内容如下:
    //这个属性就是用作映射负载均衡。
    //其“值”需设置为前述DeveloperSharp.json/xml配置文件中某个DatabaseCluster节点的Id值。
   
    public class StudentLB : DeveloperSharp.Structure.Model.DataLayer
    {
      //类中没有任何代码
    }说明:“负载均衡器”类(本篇为:StudentLB类)必须继承自DeveloperSharp.Structure.Model.DataLayer类,并且在其上设置DeveloperSharp.Structure.Model.LoadBalance.DataSourceCluster属性的初始化值为DeveloperSharp.json/xml配置文件中某个DatabaseCluster节点的Id值。
 
【第四步】:为控制台应用类,添加通过负载均衡器(StudentLB类)访问数据库的代码,注意:核心代码就一行而已!!此示例连续3次访问数据库做同一操作,看会显示什么结果。如下:
    class Program
    {
      static void Main(string[] args)
      {
            string NameList = "";

            //第一次访问数据库
            var SLB = (new StudentLB()) as DeveloperSharp.Structure.Model.DataLayer;
            var db = new Entities(SLB.IDA.ConnectionString);//每次会根据配置的负载均衡策略输出对应的ConnectionString
            t_Student Stu = db.t_Student.Where(t => t.Id == 3).FirstOrDefault();
            NameList += Stu.Name;

            //第二次访问数据库
            SLB = (new StudentLB()) as DeveloperSharp.Structure.Model.DataLayer;
            db = new Entities(SLB.IDA.ConnectionString);//每次会根据配置的负载均衡策略输出对应的ConnectionString
            Stu = db.t_Student.Where(t => t.Id == 3).FirstOrDefault();
            NameList += Stu.Name;

            //第三次访问数据库
            SLB = (new StudentLB()) as DeveloperSharp.Structure.Model.DataLayer;
            db = new Entities(SLB.IDA.ConnectionString);//每次会根据配置的负载均衡策略输出对应的ConnectionString
            Stu = db.t_Student.Where(t => t.Id == 3).FirstOrDefault();
            NameList += Stu.Name;

            //输出
            Console.WriteLine(NameList);
            Console.ReadLine();

      }
    }从以上示例代码我们可以清晰的得知:其实数据库链接字符串ConnectionString就是实现负载均衡的关键所在。而SLB.IDA.ConnectionString则每次会根据配置的负载均衡策略输出对应的链接字符串。
 
示例程序输出显示结果如下:
周云周云1周云2
 
运行有问题,需要技术支持?以及bug提交通道,请添加微信:894988403
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最后提示两点:
(1)本文设置了一组数据库的负载均衡。但其实可以在DeveloperSharp.json/xml配置文件及程序中设置多组数据库的负载均衡。
(2)若要把一组数据库的负载均衡应用改为单数据库应用,只需要把DeveloperSharp.json/xml配置文件中DatabaseCluster节点下的Database节点数量设置为一个即可实现。所以,聪明的你以后可以把你所有的数据库访问代码改为此负载均衡模式,以便日后随时在单体/集群之间切换,以备不时之需:)
 
总结
本文技术点思路梳理:

[*]创建用来实施负载均衡的一组数据库。
[*]通过DeveloperSharp.json/xml来配置负载均衡策略。
[*]调整DeveloperSharp.json的位置,或者,在App.config/Web.config中添加链接DeveloperSharp.xml的appSettings节点。
[*]创建基于DeveloperSharp包的“负载均衡器”类(本篇为:StudentLB类)。
[*]通过“负载均衡器”产生的ConnectionString链接数据库。
 
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