相对于单例数据库的查询操作，分布式数据查询会有很多技术难题。本文记录 Mysql 分库分表 和 Elasticsearch Join 查询的实现思路，了解分布式场景数据处理的设计方案。

一、Mysql 分库分表 Join 查询场景

sharding-jdbc

• sharding-jdbc 代理了原始的 datasource, 实现 jdbc 规范来完成分库分表的分发和组装，应用层无感知。
• 执行流程：SQL解析 => 执行器优化 => SQL路由 => SQL改写 => SQL执行 => 结果归并 io.shardingsphere.core.executor.ExecutorEngine#execute
• Join 语句的解析，决定了要分发 SQL 到哪些实例节点上。对应SQL路由。
• SQL 改写就是要把原始（逻辑）表名，改为实际分片的表名。
• 复杂情况下，Join 查询分发的最多执行的次数 = 数据库实例 × 表A分片数 × 表B分片数

Code Insight

/** * 执行查询 SQL 切入点，从这里可以完整 debug 执行流程 * @see ShardingPreparedStatement#execute() * @see ParsingSQLRouter#route(String, List, SQLStatement) Join 查询实际涉及哪些表，就是在路由规则里匹配得出来的。 */public boolean execute() throws SQLException {    try {        // 根据参数（决定分片）和具体的SQL 来匹配相关的实际 Table。        Collection<PreparedStatementUnit> preparedStatementUnits = route();        // 使用线程池，分发执行和结果归并。        return new PreparedStatementExecutor(getConnection().getShardingContext().getExecutorEngine(), routeResult.getSqlStatement().getType(), preparedStatementUnits).execute();    } finally {        JDBCShardingRefreshHandler.build(routeResult, connection).execute();        clearBatch();    }}

SQL 路由策略

# 打印的代码，就是在上述route 得出 ExecutionUnits 后，打印的sharding.jdbc.config.sharding.props.sql.show=true

• StandardRoutingEngine binding-tables 模式
• ComplexRoutingEngine 最复杂的情况，笛卡尔组合关联关系。

-- 参数不明，不能定位分片的情况select * from order o inner join order_item oi on o.order_id = oi.order_id 
-- 路由结果-- Actual SQL: db1 ::: select * from order_1 o inner join order_item_1 oi on o.order_id = oi.order_id -- Actual SQL: db1 ::: select * from order_1 o inner join order_item_0 oi on o.order_id = oi.order_id -- Actual SQL: db1 ::: select * from order_0 o inner join order_item_1 oi on o.order_id = oi.order_id -- Actual SQL: db1 ::: select * from order_0 o inner join order_item_0 oi on o.order_id = oi.order_id -- Actual SQL: db0 ::: select * from order_1 o inner join order_item_1 oi on o.order_id = oi.order_id -- Actual SQL: db0 ::: select * from order_1 o inner join order_item_0 oi on o.order_id = oi.order_id -- Actual SQL: db0 ::: select * from order_0 o inner join order_item_1 oi on o.order_id = oi.order_id -- Actual SQL: db0 ::: select * from order_0 o inner join order_item_0 oi on o.order_id = oi.order_id
二、Elasticsearch Join 查询场景

elasticsearch-sql

• 这是个elasticsearch 插件，通过提供http 服务实现类 SQL 查询的功能，高版本的elasticsearch 已经具备该功能⭐
• 因为 elasticsearch 没有 Join 查询的特性，所以实现 SQL Join 功能，需要提供更加底层的功能，涉及到 Join 算法。

Code Insight

/** * Execute the ActionRequest and returns the REST response using the channel. * @see ElasticDefaultRestExecutor#execute * @see ESJoinQueryActionFactory#createJoinAction Join 算法选择 */@Overridepublic void execute(Client client, Map<String, String> params, QueryAction queryAction, RestChannel channel) throws Exception{    // sql parse    SqlElasticRequestBuilder requestBuilder = queryAction.explain();
    // join 查询    if(requestBuilder instanceof JoinRequestBuilder){        // join 算法选择。包括：HashJoinElasticExecutor、NestedLoopsElasticExecutor        // 如果关联条件为等值（Condition.OPEAR.EQ）,则使用 HashJoinElasticExecutor        ElasticJoinExecutor executor = ElasticJoinExecutor.createJoinExecutor(client,requestBuilder);        executor.run();        executor.sendResponse(channel);    }    // 其他类型查询 ...}

三、More Than Join

Join 算法

• 常用三种 Join 算法：Nested Loop Join，Hash Join、 Merge Join
• MySQL 只支持 NLJ 或其变种，8.0.18 版本后支持 Hash Join
• NLJ 相当于两个嵌套循环，用第一张表做 Outter Loop，第二张表做 Inner Loop，Outter Loop 的每一条记录跟 Inner Loop 的记录作比较，最终符合条件的就将该数据记录。
• Hash Join 分为两个阶段; build 构建阶段和 probe 探测阶段。
• 可以使用Explain 查看 MySQL 使用哪种 Join 算法。需要的语法关键字：FORMAT=JSON or FORMAT=Tree

EXPLAIN FORMAT=JSON  SELECT * FROM    sale_line_info u    JOIN sale_line_manager o ON u.sale_line_code = o.sale_line_code;

{    "query_block": {        "select_id": 1,        // 使用的join 算法：nested_loop        "nested_loop": [            // 涉及join 的表以及对应的 key,其他的信息与常用explain 类似            {                "table": {                    "table_name": "o",                    "access_type": "ALL"                }            },            {                "table": {                    "table_name": "u",                    "access_type": "ref"                }            }        ]    }}
Elasticsearch Nested类型

总结

参考资料:

[1] 如何在分布式数据库中实现 Hash Join：https://zhuanlan.zhihu.com/p/35040231

[2] 一文详解MySQL——Join的使用优化：https://juejin.cn/post/7224046762200154172