MyCAT理论与原理、发展历程、应用场景知识分享
1、MyCAT背景
随着互联网时代的发展，传统的数据库技术日趋成熟、计算机网络技术的飞速发展和应用范围的扩充，数据库应用已经普遍建立于计算机网络之上。此时集中式数据库系统表现出它的不足：
- 集中式处理，势必造成性能瓶颈；
- 应用程序集中在一台计算机上运行，一旦该计算机发生故障，则整个系统受到影响，可靠性不高；
- 集中式处理引起系统的规模和配置都不够灵活，系统的可扩充性差。
在这种形势下，集中式数据库将向分布式数据库发展。
2、MyCAT发展历程
MyCAT的诞生，要从其前身Amoeba和Cobar说起，Amoeba（变形虫）项目，该开源框架于2008年开始发布一款 Amoeba for Mysql软件。这个软件致力于MySQL的分布式数据库前端代理层，它主要在应用层访问MySQL的时候充当SQL路由功能，专注于分布式数据库代理层（Database Proxy）开发。
座落与 Client、DB Server(s)之间，对客户端透明。具有负载均衡、高可用性、SQL过滤、读写分离、可路由相关的到目标数据库、可并发请求多台数据库合并结果。 通过Amoeba你能够完成多数据源的高可用、负载均衡、数据切片的功能，目前Amoeba已在很多企业的生产线上面使用。
阿里巴巴于2012年6月19日，正式对外开源的数据库中间件Cobar，前身是早已经开源的Amoeba，不过其作者陈思儒离职去盛大之后，阿里巴巴内部考虑到Amoeba的稳定性、性能和功能支持，以及其他因素，重新设立了一个项目组并且更换名称为Cobar。Cobar 是由 Alibaba 开源的 MySQL 分布式处理中间件，它可以在分布式的环境下看上去像传统数据库一样提供海量数据服务。
Cobar自诞生之日起， 就受到广大程序员的追捧，但是自2013年后，几乎没有后续更新。在此情况下，MyCAT应运而生，它基于阿里开源的Cobar产品而研发，Cobar的稳定性、可靠性、优秀的架构和性能，以及众多成熟的使用案例使得MyCAT一开始就拥有一个很好的起点，站在巨人的肩膀上，MyCAT能看到更远。目前MyCAT的最新发布版本为1.6版本。
从定义和分类来看，MyCAT是一个开源的分布式数据库系统，是一个实现了MySQL协议的Server，前端用户可以把它看做是一个数据库代理中间件，基于MySQL客户端工具和命令行访问，其后端可以用MySQL原生（Native）协议与多个MySQL服务器通信，也可以用JDBC协议与大多数主流数据库服务器通信，其核心功能是分库分表，即将一个大表水平分割为N个小表，存储在后端MySQL服务器里或者其他数据库里。
Mycat发展到目前版本，已经不在是一个单纯的MySQL代理，它的后端可以支持MySQL、SQL Server、Oracle、DB2、PostgreSQL等主流数据库，也支持MongoDB这种新型NOSQL方式的存储，未来还会支持更多类型的存储。
最终用户看来，无论是那种存储方式，在Mycat里，都是一个传统的数据库表，支持标准的SQL语句进行数据的操作，对前端业务系统来说，可以大幅度降低开发难度，提升开发速度，在测试阶段，可以将一表定义为任何一种Mycat支持的存储方式，比如MySQL的MyASM表、内存表、或者MongoDB、LeveIDB以及号称是世界上最快的内存数据库MemSQL上。
- DBA眼中的MyCAT
Mycat就是MySQL Server，而Mycat后面连接的MySQL Server，就好象是MySQL的存储引擎,如InnoDB，MyISAM等，因此，Mycat本身并不存储数据，数据是在后端的MySQL上存储的，因此数据可靠性以及事务等都是MySQL保证的，简单的说，Mycat就是MySQL最佳伴侣，它在一定程度上让MySQL拥有了能跟Oracle PK的能力。
- 软件工程师眼中的MyCAT
Mycat就是一个近似等于MySQL的数据库服务器，你可以用连接MySQL的方式去连接Mycat（除了端口不同，默认的Mycat端口是8066而非MySQL的3306，因此需要在连接字符串上增加端口信息），大多数情况下，可以用你熟悉的对象映射框架使用Mycat，但建议对于分片表，尽量使用基础的SQL语句，因为这样能达到最佳性能，特别是几千万甚至几百亿条记录的情况下。
- 架构师眼中的MyCAT
Mycat是一个强大的数据库中间件，不仅仅可以用作读写分离、以及分表分库、容灾备份，而且可以用于多租户应用开发、云平台基础设施、让你的架构具备很强的适应性和灵活性，借助于即将发布的Mycat智能优化模块，系统的数据访问瓶颈和热点一目了然，根据这些统计分析数据，你可以自动或手工调整后端存储，将不同的表映射到不同存储引擎上，而整个应用的代码一行也不用改变。
3、MyCAT中间键原理
Mycat的原理中最重要的一个动词是“拦截”，它拦截了用户发送过来的SQL语句，首先对SQL语句做了一些特定的分析：如分片分析、路由分析、读写分离分析、缓存分析等，然后将此SQL发往后端的真实数据库，并将返回的结果做适当的处理，最终再返回给用户。
如上图所示，Orders表被分为三个分片datanode（简称dn)，这三个分片是分布在两台MySQL Server上(DataHost)，即datanode=database@datahost方式，因此你可以用一台到N台服务器来分片，分片规则为（sharding rule)典型的字符串枚举分片规则，一个规则的定义是分片字段（sharding column)+分片函数(rule function)，这里的分片字段为rov而分片函数为字符串枚举方式。
当Mycat收到一个SQL时，会先解析这个SQL，查找涉及到的表，然后看此表的定义，如果有分片规则，则获取到SQL里分片字段的值，并匹配分片函数，得到该QL对应的分片列表，然后将SQL发往这些分片去执行，最后收集和处理所有分片返回的结果数据，并输出到客户端。
以select * from Orders where prov=?语句为例，查到prov=wuhan，按照分片函数，wuhan返回dn1，于是SQL就发给了MySQL1，去取DB1上的查询结果，并返回给用户。
如果上述SQL改为elect * from Orders where prov in (‘wuhan’,‘beijing’)，那么，SQL就会发给ySQL1与MySQL2去执行，然后结果集合并后输出给用户。
通常业务中我们的SQL会有Order By 以及Limit翻页语法，此时就涉及到结果集在Mycat端的二次处理，这部分的代码也比较复杂，而最复杂的则属两个表的Jion问题，为此，Mycat提出了创新性的ER分片、全局表、HBT（Human Brain Tech)人工智能的Catlet、以及结合Storm/Spark引擎等十八般武艺的解决办法，从而成为目前业界最强大的方案，这就是开源的力量。
4、MyCAT应用场景
Mycat发展到现在，适用的场景已经很丰富，而且不断有新用户给出新的创新性的方案，以下是几个典型的应用场景：
- 单纯的读写分离，此时配置最为简单，支持读写分离，主从切换；
- 分表分库，对于超过1000万的表进行分片，最大支持1000亿的单表分片；
- 多租户应用，每个应用一个库，但应用程序只连接Mycat,从而不改造程序本身，实现多租户化；
- 报表系统，借助于Mycat的分表能力，处理大规模报表的统计；
- 代替Hbase,分析大数据；
- 作为海量数据实时查询的一种简单有效方案，比如 1〇〇亿条频繁查询的记录需要在3秒内查询出来结果，除了基于主键的查询，还可能存在范围查询或其他属性查询，此时Mycat可能是最简单有效的选择；
- 单纯的MyCAT读写分离，配置最为简单，支持读写分离，主从切换分表分库，对于超过1000万的表进行分片，最大支持1000亿的单表分片；
- 多租户应用，每个应用一个库，但应用程序只连接Mycat，从而不改造程序本身，实现多租户化；
- 报表系统，借助于Mycat的分表能力，处理大规模报表的统计替代Hbase，分析大数据，作为海量数据实时查询的一种简单有效方案，比如100亿条频繁查询的记录需要在3秒内查询出来结果，除了基于主键的查询，还可能存在范围查询或其他属性查询，此时Mycat可能是最简单有效的选择 。
