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Verwenden des datenabhängigen Routings für das Weiterleiten einer Abfrage an die richtige Datenbank

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Gilt für:: Azure SQL-Datenbank

Datenabhängiges Routing bezeichnet die Möglichkeit, die Daten in einer Abfrage dazu zu verwenden, die Anforderung an eine entsprechende Datenbank weiterzuleiten. Datenabhängiges Routing stellt ein grundlegendes Muster bei der Arbeit mit horizontal partitionierten Datenbanken (Sharding) dar. Der Anforderungskontext kann auch zur Weiterleitung der Anforderung verwendet werden, insbesondere dann, wenn der Shardingschlüssel nicht Teil der Abfrage ist. Jede spezifische Abfrage oder Transaktion in einer Anwendung, die datenabhängiges Routing verwendet, ist auf den Zugriff auf eine Datenbank pro Anforderung beschränkt. Für die Tools für elastische Azure SQL-Datenbanken erfolgt dieses Routing mithilfe der Klasse ShardMapManager (Java, .NET).

Es ist nicht erforderlich, dass die Anwendung die einzelnen Verbindungszeichenfolgen oder Datenbankspeicherorte verfolgt, die den Datenslices in der Shardingumgebung zugeordnet sind. Stattdessen öffnet bei Bedarf der Shardzuordnungs-Manager basierend auf den Daten in der Shardzuordnung und dem Wert des Shardingschlüssels, der das Ziel der Anwendungsanforderung ist, Verbindungen zu den richtigen Datenbanken. Bei diesem Schlüssel handelt es sich in der Regel um customer_id, tenant_id, date_key oder einen anderen spezifischen Bezeichner, der ein grundlegender Parameter der Datenbankanforderung ist.

Weitere Informationen finden Sie unter Horizontales Hochskalieren von SQL Server mit datenabhängigem Routing.

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Verwenden eines ShardMapManager in einer datenabhängigen Routing-Anwendung

Anwendungen sollten ShardMapManager während der Initialisierung instanziieren und dazu den Factoryaufruf GetSQLShardMapManager (Java, .NET) verwenden. In diesem Beispiel werden sowohl ein ShardMapManager als auch eine spezifische darin enthaltene ShardMap initialisiert. Dieses Beispiel zeigt die Methoden „GetSqlShardMapManager“ und „GetRangeShardMap“ (Java, .NET).

ShardMapManager smm = ShardMapManagerFactory.getSqlShardMapManager(connectionString, ShardMapManagerLoadPolicy.Lazy);
RangeShardMap<int> rangeShardMap = smm.getRangeShardMap(Configuration.getRangeShardMapName(), ShardKeyType.Int32);

ShardMapManager smm = ShardMapManagerFactory.GetSqlShardMapManager(smmConnectionString, ShardMapManagerLoadPolicy.Lazy);
RangeShardMap<int> customerShardMap = smm.GetRangeShardMap<int>("customerMap");

Verwenden der Anmeldeinformationen mit den niedrigsten möglichen Rechten zum Abrufen der Shardzuordnung

Wenn eine Anwendung die Shardzuordnung selbst nicht ändert, sollten die in der Factorymethode verwendeten Anmeldeinformationen Leseberechtigungen für die Datenbank mit der globalen Shardzuordnung bereitstellen. Diese Anmeldeinformationen unterscheiden sich in der Regel von Anmeldeinformationen, die für offene Verbindungen zum Shard-Zuordnungs-Manager verwendet werden. Lesen Sie dazu auch Anmeldeinformationen für den Zugriff auf die Clientbibliothek für elastische Datenbanken.

Aufrufen der OpenConnectionForKey-Methode

Die ShardMap.OpenConnectionForKey-Methode (Java, .NET) gibt eine Verbindung zurück, die für die Befehlsausgabe an die entsprechende Datenbank basierend auf dem Wert des key-Parameters vorbereitet ist. Shardinginformationen werden in der Anwendung vom ShardMapManager zwischengespeichert. Daher erfordern diese Anforderungen i.d.R. keine Datenbanksuche in der Datenbank mit der globalen Shardzuordnung.

// Syntax:
public Connection openConnectionForKey(Object key, String connectionString, ConnectionOptions options)

// Syntax:
public SqlConnection OpenConnectionForKey<TKey>(TKey key, string connectionString, ConnectionOptions options)
  • Der key -Parameter wird als Suchschlüssel in der Shard-Zuordnung verwendet, um die passende Datenbank für die Anforderung zu bestimmen.
  • connectionString wird verwendet, um nur die Benutzeranmeldeinformationen für die gewünschte Verbindung zu übergeben. In diesem connectionString-Element ist kein Datenbankname oder Servername enthalten, da die Datenbank und der Server von der Methode anhand von ShardMap bestimmt werden.
  • connectionOptions (Java, .NET) sollte auf ConnectionOptions.Validate festgelegt werden, wenn in der Umgebung die Shardzuordnungen geändert und Zeilen aufgrund von Teilungen oder Zusammenführungen in andere Datenbanken verschoben werden können. Diese Validierung umfasst eine kurze Abfrage der lokalen Shardzuordnung in der Zieldatenbank (nicht der globalen Shardzuordnung), bevor die Verbindung der Anwendung bereitgestellt wird.

Wenn die Validierung der lokalen Shard-Zuordnung fehlschlägt (was angibt, dass der Zwischenspeicher nicht korrekt ist), fragt der Shard-Zuordnungs-Manager die globale Shard-Zuordnung ab, um den neuen, richtigen Wert für die Suche zu erhalten, den Zwischenspeicher zu aktualisieren und die passende Datenbankverbindung zu erhalten und zurückzugeben.

Verwenden Sie ConnectionOptions.None nur, wenn keine Shardzuordnungsänderungen erwartet werden, während eine Anwendung online ist. In diesem Fall wird davon ausgegangen, dass die zwischengespeicherten Werte immer korrekt sind, und der zusätzliche Lauf des Validierungsaufrufs der Zieldatenbank kann problemlos übersprungen werden. Dies reduziert den Datenverkehr der Datenbank. Die connectionOptions können auch über einen Wert in einer Konfigurationsdatei festgelegt werden, um anzugeben, ob während eines Zeitraums Sharding-Änderungen erwartet werden.

In diesem Beispiel wird der Wert des Ganzzahlschlüssels CustomerID zusammen mit dem ShardMap-Objekt customerShardMap verwendet.

int customerId = 12345;
int productId = 4321;
// Looks up the key in the shard map and opens a connection to the shard
try (Connection conn = shardMap.openConnectionForKey(customerId, Configuration.getCredentialsConnectionString())) {
    // Create a simple command that will insert or update the customer information
    PreparedStatement ps = conn.prepareStatement("UPDATE Sales.Customer SET PersonID = ? WHERE CustomerID = ?");

    ps.setInt(1, productId);
    ps.setInt(2, customerId);
    ps.executeUpdate();
} catch (SQLException e) {
    e.printStackTrace();
}

int customerId = 12345;
int newPersonId = 4321;

// Connect to the shard for that customer ID. No need to call a SqlConnection
// constructor followed by the Open method.
using (SqlConnection conn = customerShardMap.OpenConnectionForKey(customerId, Configuration.GetCredentialsConnectionString(), ConnectionOptions.Validate))
{
    // Execute a simple command.
    SqlCommand cmd = conn.CreateCommand();
    cmd.CommandText = @"UPDATE Sales.Customer
                        SET PersonID = @newPersonID WHERE CustomerID = @customerID";

    cmd.Parameters.AddWithValue("@customerID", customerId);cmd.Parameters.AddWithValue("@newPersonID", newPersonId);
    cmd.ExecuteNonQuery();
}

Die OpenConnectionForKey -Methode gibt eine neue, bereits offene Verbindung mit der richtigen Datenbank zurück. Verbindungen, die auf diese Weise verwendet werden, nutzen weiterhin alle Vorteile des Verbindungspooling.

Die OpenConnectionForKeyAsync-Methode (Java, .NET) ist auch verfügbar, wenn die Anwendung die asynchrone Programmierung mit verwendet.

Integration in die Behandlung vorübergehender Fehler

Eine bewährte Methode bei der Entwicklung von Anwendungen für den Datenzugriff in der Cloud besteht darin, sicherzustellen, dass vorübergehende Fehler von der App abgefangen werden und dass die Vorgänge mehrmals wiederholt werden, bevor ein Fehler ausgelöst wird. Die Behandlung vorübergehender Fehler in Cloudanwendungen wird in „Transient Fault Handling“ (Behandeln vorübergehender Fehler) (Java, .NET) besprochen.

Die Behandlung vorübergehender Fehler kann natürlich zusammen mit dem datenabhängigen Routingmuster verwendet werden. Die wichtigste Anforderung besteht in einer Wiederholung der gesamten Datenzugriffsanforderung, darunter des using -Blocks, der die datenabhängige Routingverbindung abgerufen hat. Das vorherige Beispiel könnte wie folgt umgeschrieben werden.

Beispiel – Datenabhängiges Routing mit Behandlung vorübergehender Fehler

int customerId = 12345;
int productId = 4321;
try {
    SqlDatabaseUtils.getSqlRetryPolicy().executeAction(() -> {
        // Looks up the key in the shard map and opens a connection to the shard
        try (Connection conn = shardMap.openConnectionForKey(customerId, Configuration.getCredentialsConnectionString())) {
            // Create a simple command that will insert or update the customer information
            PreparedStatement ps = conn.prepareStatement("UPDATE Sales.Customer SET PersonID = ? WHERE CustomerID = ?");

            ps.setInt(1, productId);
            ps.setInt(2, customerId);
            ps.executeUpdate();
        } catch (SQLException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    });
} catch (Exception e) {
    throw new StoreException(e.getMessage(), e);
}

int customerId = 12345;
int newPersonId = 4321;

Configuration.SqlRetryPolicy.ExecuteAction(() -> {

    // Connect to the shard for a customer ID.
    using (SqlConnection conn = customerShardMap.OpenConnectionForKey(customerId, Configuration.GetCredentialsConnectionString(), ConnectionOptions.Validate))
    {
        // Execute a simple command
        SqlCommand cmd = conn.CreateCommand();

        cmd.CommandText = @"UPDATE Sales.Customer
                            SET PersonID = @newPersonID
                            WHERE CustomerID = @customerID";

        cmd.Parameters.AddWithValue("@customerID", customerId);
        cmd.Parameters.AddWithValue("@newPersonID", newPersonId);
        cmd.ExecuteNonQuery();

        Console.WriteLine("Update completed");
    }
});

Pakete, die zum Implementieren der Behandlung vorübergehender Fehler erforderlich sind, werden automatisch heruntergeladen, wenn Sie die Beispielanwendung für elastische Datenbanken erstellen.

Transaktionskonsistenz

Transaktionseigenschaften werden für alle Vorgänge lokal auf einem Shard garantiert. So werden z. B. Transaktionen, die über datenabhängiges Routing gesandt wurden, innerhalb des Bereichs des Ziel-Shards für die Verbindung ausgeführt. Zu diesem Zeitpunkt sind keine Funktionen für mehrere Verbindungen in einer Transaktion vorgesehen. Daher besteht keine Transaktionsgarantie für Vorgänge, die über mehrere Shards hinweg ausgeführt werden.

Nächste Schritte

Weitere Informationen zum Trennen oder erneuten Anfügen eines Shards finden Sie unter Verwenden der RecoveryManager-Klasse zur Behebung von Problemen mit der Shardzuordnung.

Zugehöriger Inhalt

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