CN114143320A - 一种基于分布式数据库的数据网关方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于分布式数据库的数据网关方法及系统，属于分布式数据库系统领域；所述的方法具体步骤如下：S1将客户端和后端分布式数据库的所有数据库节点建立连接；S2数据网关将客户端发送的SQL请求数据进行数据库协议解析；S3将解析后的SQL请求数据结合后端分布式数据库每个节点的工作状态进行负载均衡计算，拆分SQL请求数据；S4根据负载均衡的计算结果将SQL请求数据分发到对应处的数据库节点进行处理，得到应答数据；S5将应答数据根据原始分发顺序聚合、排序，并返回给客户端；当有数据库节点发生故障时，负载均衡计算将忽略故障的节点，将请求数据分发到正常工作的节点，使客户端对于数据库的故障无感知。
Description
技术领域
本发明公开一种基于分布式数据库的数据网关方法及系统，涉及分布式数据库系统技术领域。
背景技术
在一般的全对等的Shared Nothing架构的分布式数据库中，每个节点都可以作为独立工作节点进行工作，客户端可以连接任意一个节点访问数据库，当一个节点发生故障不能工作时，客户端可以切换至另一个节点访问数据库，但切换需要客户端进行处理，数据库不负责灾备和故障迁移的功能，并且分布式数据库不提供一个统一的访问入口，所以需要客户端来实现高可用的功能，增加了用户的使用难度。如果使用负载均衡软件虽然可以提供一个统一的访问入口，当一个数据库节点发生故障不能工作时，会切换到其他的数据库节点进行工作。但是切换会要求客户端重新建立连接，不能将数据直接负载到其他的数据库节点上，这需要客户端进行重连的操作，加大了客户端的处理难度。并且传统的负载均衡软件都是基于连接层进行负载均衡的，负载的是数据库连接，当根据负载均衡的计算结果创建数据库连接时，数据流经的通道就已经固定了下来，也就是说这个客户端所有的请求数据都会通过这个已有的连接进行传递，接收请求数据的数据库节点负责请求数据的解析与计划任务的生成，这样没有充分利用分布式数据库的能力，因为一个客户端连接中的所有请求数据最后都是在一个数据库节点进行计算的，当压力过大时，会导致这个数据库节点处理缓慢。另外，传统的负载均衡软件的负载均衡算法是相对固定的算法，不会根据后端实际的负载压力进行调整，当一个节点压力过高时，负载均衡软件无法感知到，或者是因为基于连接的负载，没有办法将数据负载到其他节点上进行处理。基于以上原因，需要一种能够基于数据进行负载的负载均衡软件，将数据分发到分布式数据库的所有节点上进行处理；
故现发明一种基于分布式数据库的数据网关方法及系统，以解决上述问题。
发明内容
本发明针对现有技术的问题，提供一种基于分布式数据库的数据网关方法及系统，所采用的技术方案为：一种基于分布式数据库的数据网关方法，所述的方法具体步骤如下：
S1将客户端和后端分布式数据库的所有数据库节点建立连接；
S2数据网关将客户端发送的SQL请求数据进行数据库协议解析；
S3将解析后的SQL请求数据结合后端分布式数据库每个节点的工作状态进行负载均衡计算，拆分SQL请求数据；
S4根据负载均衡的计算结果将SQL请求数据分发到对应处的数据库节点进行处理，得到应答数据；
S5将应答数据根据原始分发顺序聚合、排序，并返回给客户端。
所述S1将客户端和后端分布式数据库的所有数据库节点建立连接的具体步骤如下：
S101客户端连接到数据网关时，数据网关分别和后端分布式数据库的每一个节点建立TCP连接；
S102客户端将认证数据发送给数据网关。
所述S2数据网关将客户端发送的SQL请求数据进行数据库协议解析的具体步骤如下：
S201数据网关对SQL请求数据进行数据库协议解析，生成请求报文；
S202对请求报文信息进行事务分割。
所述S5将应答数据根据原始分发顺序聚合、排序，并返回给客户端的具体步骤如下：
S501当多个数据节点返回应答数据时，对应答数据进行后端分布式数据库协议解析的分析，将应答数据解析成应答报文；
S502数据网关会根据分发时序记录队列中请求报文分发的顺序对应答报文进行排序，并返回之客户端；
S511当一个请求报文对应多个应答报文时，查询协议对照表判断该请求报文需要应答报文数量；
S512将所需获取的应答报文数量返回至客户端。
一种基于分布式数据库的数据网关系统，所述的系统具体包括节点连接模块、协议解析模块、负载计算模块、数据分发模块和应答返回模块：
节点连接模块：将客户端和后端分布式数据库的所有数据库节点建立连接；
协议解析模块：数据网关将客户端发送的SQL请求数据进行数据库协议解析；
负载计算模块：将解析后的SQL请求数据结合后端分布式数据库每个节点的工作状态进行负载均衡计算，拆分SQL请求数据；
数据分发模块：根据负载均衡的计算结果将SQL请求数据分发到对应处的数据库节点进行处理，得到应答数据；
应答返回模块：将应答数据根据原始分发顺序聚合、排序，并返回给客户端。
所述节点连接模块具体包括连接建立模块和认证发送模块：
连接建立模块：客户端连接到数据网关时，数据网关分别和后端分布式数据库的每一个节点建立TCP连接；
认证发送模块：客户端将认证数据发送给数据网关。
所述协议解析模块具体包括报文生成模块和事务分割模块：
报文生成模块：数据网关对SQL请求数据进行数据库协议解析，生成请求报文；
事务分割模块：对请求报文信息进行事务分割。
所述应答返回模块具体包括应答解析模块A、报文处理模块A、应答解析模块B和报文处理模块B：
应答解析模块A：当多个数据节点返回应答数据时，对应答数据进行后端分布式数据库协议解析的分析，将应答数据解析成应答报文；
报文处理模块A：数据网关会根据分发时序记录队列中请求报文分发的顺序对应答报文进行排序，并返回之客户端；
应答解析模块B：当一个请求报文对应多个应答报文时，查询协议对照表判断该请求报文需要应答报文数量；
报文处理模块B：将所需获取的应答报文数量返回至客户端。
本发明的有益效果为：本发明方案将客户端的请求数据进行数据库协议解析与SQL解析，分析数据的内容，并和后端分布式数据库的所有数据库节点建立连接，将分析后的数据再结合后端分布式数据库每个节点的工作状态进行负载均衡计算，将请求数据进行拆分，然后根据负载均衡的计算结果，将请求数据分发到最合适处理该请求数据的数据库节点进行处理，然后将数据库的应答数据，根据原始的分发顺序进行聚合，还原原始请求数据的执行顺序，将应答数据排序后返回给客户端；这样做将客户端的请求分发到多个数据库节点并行执行，加快了数据处理的速度；当有数据库节点发生故障时，负载均衡计算将忽略故障的节点，将请求数据分发到正常工作的节点，使客户端对于数据库的故障无感知，提高了数据库的可用性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明方法的流程图；图2是本发明系统的结构示意图；图3是传统负载均衡软件功能模型图；图4是本发明实施例的数据网关功能模型图；图5是本发明实施例的数据网关处理逻辑图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
实施例一：
一种基于分布式数据库的数据网关方法，所述的方法具体步骤如下：
S1将客户端和后端分布式数据库的所有数据库节点建立连接；
S2数据网关将客户端发送的SQL请求数据进行数据库协议解析；
S3将解析后的SQL请求数据结合后端分布式数据库每个节点的工作状态进行负载均衡计算，拆分SQL请求数据；
S4根据负载均衡的计算结果将SQL请求数据分发到对应处的数据库节点进行处理，得到应答数据；
S5将应答数据根据原始分发顺序聚合、排序，并返回给客户端；
本发明方案将客户端的请求数据进行数据库协议解析与SQL解析，分析数据的内容，并和后端分布式数据库的所有数据库节点建立连接，将分析后的数据再结合后端分布式数据库每个节点的工作状态进行负载均衡计算，将请求数据进行拆分，然后根据负载均衡的计算结果，将请求数据分发到最合适处理该请求数据的数据库节点进行处理，然后将数据库的应答数据，根据原始的分发顺序进行聚合，还原原始请求数据的执行顺序，将应答数据排序后返回给客户端；这样做将客户端的请求分发到多个数据库节点并行执行，加快了数据处理的速度；当有数据库节点发生故障时，负载均衡计算将忽略故障的节点，将请求数据分发到正常工作的节点，使客户端对于数据库的故障无感知，提高了数据库的可用性；
进一步的，所述S1将客户端和后端分布式数据库的所有数据库节点建立连接的具体步骤如下：
S101客户端连接到数据网关时，数据网关分别和后端分布式数据库的每一个节点建立TCP连接；
S102客户端将认证数据发送给数据网关；
进一步的，所述S2数据网关将客户端发送的SQL请求数据进行数据库协议解析的具体步骤如下：
S201数据网关对SQL请求数据进行数据库协议解析，生成请求报文；
S202对请求报文信息进行事务分割；
再进一步的，所述S5将应答数据根据原始分发顺序聚合、排序，并返回给客户端的具体步骤如下：
S501当多个数据节点返回应答数据时，对应答数据进行后端分布式数据库协议解析的分析，将应答数据解析成应答报文；
S502数据网关会根据分发时序记录队列中请求报文分发的顺序对应答报文进行排序，并返回之客户端；
S511当一个请求报文对应多个应答报文时，查询协议对照表判断该请求报文需要应答报文数量；
S512将所需获取的应答报文数量返回至客户端；
本方案中区别与以往的负载均衡软件进行的是连接层的负载，数据网关会和后端的数据库集群的每一个节点都建立连接；当一个客户端连接到数据网关上时，数据网关就会和后端的数据库集群的每一个节点都建立TCP连接，然后客户端会将认证数据发送给数据网关，数据网关基于数据库协议解析，分析认证数据，并将认证数据进行复制，通过已经建立的TCP连接，发送给后端所连接的每一个数据库节点上，之后每一个数据库节点都会对认证数据作出应答，回复认证应答数据，数据网关对认证应答数据也进行数据库协议解析，对多个数据库节点的认证应答数据会通过应答过滤器进行去重处理，只返回给客户端一个认证应答数据，从而实现，客户端和数据网关建立一个数据库连接，数据网关和数据库集群的每个节点建立多个连接的效果；
基于数据网关建立的一对多的数据库连接，数据网关可以将请求数据分发到任意一个节点上进行执行；当一个客户端发送SQL请求数据时，数据网关会对请求数据进行数据库协议解析；将请求数据解析成请求报文，然后会基于请求报文信息进行事务分割，事务分割的目的是将一个事务内的所有请求报文看做一个整体进行处理，处理的请求报文将会被分发到多个节点上进行执行，在分发请求报文后，会将分发顺序记录到分发时序记录队列中，然后数据网关会等待数据库返回应答数据，当多个数据库节点返回应答数据时，也会对应答数据进行数据库协议解析的分析，将应答数据解析成应答报文，然后数据网关会根据分发时序记录队列中请求报文分发的顺序对应答报文进行排序，当遇到一个请求报文对应多个应答报文时，需要查询协议对照表，判断该请求报文需要获取几个应答报文才算请求与应答完成，然后返回给客户端；
当数据库节点发生故障时，负载均衡计算会忽略有故障的数据库节点，分发请求数据时，不再将请求数据分发到故障的数据库节点上；同时，网关会根据客户端连接时的认证信息的缓存，尝试与故障的数据库节点重新建立连接，故障的数据库节点修复后重新上线，数据网关会重新建立数据库连接，负载均衡又会重新将该节点加入到负载均衡计算中，实现对客户端无感知的故障迁移与容灾恢复；
实施例二：
一种基于分布式数据库的数据网关系统，所述的系统具体包括节点连接模块、协议解析模块、负载计算模块、数据分发模块和应答返回模块：
节点连接模块：将客户端和后端分布式数据库的所有数据库节点建立连接；
协议解析模块：数据网关将客户端发送的SQL请求数据进行数据库协议解析；
负载计算模块：将解析后的SQL请求数据结合后端分布式数据库每个节点的工作状态进行负载均衡计算，拆分SQL请求数据；
数据分发模块：根据负载均衡的计算结果将SQL请求数据分发到对应处的数据库节点进行处理，得到应答数据；
应答返回模块：将应答数据根据原始分发顺序聚合、排序，并返回给客户端；
进一步的，所述节点连接模块具体包括连接建立模块和认证发送模块：
连接建立模块：客户端连接到数据网关时，数据网关分别和后端分布式数据库的每一个节点建立TCP连接；
认证发送模块：客户端将认证数据发送给数据网关；
进一步的，所述协议解析模块具体包括报文生成模块和事务分割模块：
报文生成模块：数据网关对SQL请求数据进行数据库协议解析，生成请求报文；
事务分割模块：对请求报文信息进行事务分割；
再进一步的，所述应答返回模块具体包括应答解析模块A、报文处理模块A、应答解析模块B和报文处理模块B：
应答解析模块A：当多个数据节点返回应答数据时，对应答数据进行后端分布式数据库协议解析的分析，将应答数据解析成应答报文；
报文处理模块A：数据网关会根据分发时序记录队列中请求报文分发的顺序对应答报文进行排序，并返回之客户端；
应答解析模块B：当一个请求报文对应多个应答报文时，查询协议对照表判断该请求报文需要应答报文数量；
报文处理模块B：将所需获取的应答报文数量返回至客户端；
本发明系统对客户的SQL请求数据，进行数据库协议解析与SQL解析，会基于事务进行分割数据进行处理。并根据数据进行负载均衡的数据分发；会根据客户的请求顺序对应答数据进行排序，还原客户的的执行顺序，保证客户的的处理不受分发聚合的影响；在数据分发聚合时，不会对数据进行任何更改，实现透明网关；会根据数据库节点的工作状态，自动进行故障迁移，将数据负载到正常工作的数据库节点上；并且会基于认证数据进行缓存，自动尝试与故障的数据库节点进行重连，实现客户端连接保持功能。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (8)
1.一种基于分布式数据库的数据网关方法，其特征是所述的方法具体步骤如下：
S1将客户端和后端分布式数据库的所有数据库节点建立连接；
S2数据网关将客户端发送的SQL请求数据进行数据库协议解析；
S3将解析后的SQL请求数据结合后端分布式数据库每个节点的工作状态进行负载均衡计算，拆分SQL请求数据；
S4根据负载均衡的计算结果将SQL请求数据分发到对应处的数据库节点进行处理，得到应答数据；
S5将应答数据根据原始分发顺序聚合、排序，并返回给客户端。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征是所述S1将客户端和后端分布式数据库的所有数据库节点建立连接的具体步骤如下：
S101客户端连接到数据网关时，数据网关分别和后端分布式数据库的每一个节点建立TCP连接；
S102客户端将认证数据发送给数据网关。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征是所述S2数据网关将客户端发送的SQL请求数据进行数据库协议解析的具体步骤如下：
S201数据网关对SQL请求数据进行数据库协议解析，生成请求报文；
S202对请求报文信息进行事务分割。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征是所述S5将应答数据根据原始分发顺序聚合、排序，并返回给客户端的具体步骤如下：
S501当多个数据节点返回应答数据时，对应答数据进行后端分布式数据库协议解析的分析，将应答数据解析成应答报文；
S502数据网关会根据分发时序记录队列中请求报文分发的顺序对应答报文进行排序，并返回之客户端；
S511当一个请求报文对应多个应答报文时，查询协议对照表判断该请求报文需要应答报文数量；
S512将所需获取的应答报文数量返回至客户端。
5.一种基于分布式数据库的数据网关系统，其特征是所述的系统具体包括节点连接模块、协议解析模块、负载计算模块、数据分发模块和应答返回模块：
节点连接模块：将客户端和后端分布式数据库的所有数据库节点建立连接；
协议解析模块：数据网关将客户端发送的SQL请求数据进行数据库协议解析；
负载计算模块：将解析后的SQL请求数据结合后端分布式数据库每个节点的工作状态进行负载均衡计算，拆分SQL请求数据；
数据分发模块：根据负载均衡的计算结果将SQL请求数据分发到对应处的数据库节点进行处理，得到应答数据；
应答返回模块：将应答数据根据原始分发顺序聚合、排序，并返回给客户端。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征是所述节点连接模块具体包括连接建立模块和认证发送模块：
连接建立模块：客户端连接到数据网关时，数据网关分别和后端分布式数据库的每一个节点建立TCP连接；
认证发送模块：客户端将认证数据发送给数据网关。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征是所述协议解析模块具体包括报文生成模块和事务分割模块：
报文生成模块：数据网关对SQL请求数据进行数据库协议解析，生成请求报文；
事务分割模块：对请求报文信息进行事务分割。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征是所述应答返回模块具体包括应答解析模块A、报文处理模块A、应答解析模块B和报文处理模块B：
应答解析模块A：当多个数据节点返回应答数据时，对应答数据进行后端分布式数据库协议解析的分析，将应答数据解析成应答报文；
报文处理模块A：数据网关会根据分发时序记录队列中请求报文分发的顺序对应答报文进行排序，并返回之客户端；
应答解析模块B：当一个请求报文对应多个应答报文时，查询协议对照表判断该请求报文需要应答报文数量；
报文处理模块B：将所需获取的应答报文数量返回至客户端。
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