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Original Source

Apache ShardingSphere - 企业级分布式数据库生态系统

构建异构数据库上层的标准与生态，赋能企业数据架构数字化转型

官方网站: https://shardingsphere.apache.org/

<table style="width:100%"> <tr> <th> <a href="https://next.ossinsight.io/widgets/official/analyze-repo-stars-map?activity=stars&repo_id=49876476" target="_blank" style="display: block" align="center"> <picture> <source media="(prefers-color-scheme: dark)" srcset="https://next.ossinsight.io/widgets/official/analyze-repo-stars-map/thumbnail.png?activity=stars&repo_id=49876476&image_size=auto&color_scheme=dark" width="721" height="auto"> 
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</tr>
</table>

概述

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Apache ShardingSphere 定位为 Database Plus，是构建在异构数据库上层的标准与生态系统。作为数据库上层的操作系统，ShardingSphere 并非创造全新的数据库，而是专注于最大化现有数据库的计算能力，提供统一的数据访问入口和增强计算能力。

Database Plus 核心理念：通过在数据库上层构建标准化、可扩展的增强层，让异构数据库像单一数据库一样简单使用，为企业数据架构提供统一的治理能力和分布式计算能力。

连接、增强、可插拔 是 Apache ShardingSphere 的三大核心支柱：

  • 连接： 构建数据库上层标准，通过灵活适配数据库协议、SQL 方言和存储格式，快速连接应用与多模式异构数据库，提供统一的数据访问体验；

  • 增强： 作为数据库计算增强引擎，透明化提供分布式计算（数据分片、读写分离、联邦查询）、数据安全（加密、脱敏、审计）、流量控制（熔断、限流）以及可观测性（监控、追踪、分析）等企业级能力；

  • 可插拔： 采用微内核 + 三层可插拔架构，实现内核、功能组件与生态对接的完全解耦，开发者可以像搭建积木一样，灵活定制符合企业需求的独特数据架构解决方案。

差异化优势：

  • vs 分布式数据库：更轻量级、保护现有投资、避免厂商锁定
  • vs 传统中间件：功能更丰富、生态更完善、架构更灵活
  • vs 云厂商方案：支持多云部署、避免技术绑定、自主可控

ShardingSphere 于 2020 年 4 月 16 日成为 Apache 软件基金会 顶级项目，已在全球范围内被 19,000+ 项目采用。

双接入端架构设计

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ShardingSphere 采用独特的双接入端架构设计，提供 JDBC 和 Proxy 两种既可独立部署又可混合部署的接入端，满足不同场景下的多样化需求。

ShardingSphere-JDBC：轻量级接入端

定位：轻量级 Java 框架，增强版 JDBC 驱动

核心特性：

  • 客户端直连：与应用程序共享资源，无中心化架构
  • 高性能低损耗：直接数据库连接，性能损耗最小
  • 完全兼容：兼容所有 ORM 框架（MyBatis、JPA、Hibernate 等）
  • 零额外部署：以 JAR 包形式提供，无需独立部署和依赖

适用场景：Java 高性能应用，与业务应用集成部署，追求极致性能

ShardingSphere-Proxy：企业级接入端

定位：透明化数据库代理，独立部署的服务端

核心特性：

  • 静态入口：独立于应用程序部署，提供稳定的数据库访问入口
  • 异构语言支持：支持任意兼容 MySQL/PostgreSQL 协议的客户端
  • DBA 友好：数据库运维管理界面，便于运维人员操作
  • 企业级特性：支持集群部署、负载均衡、故障转移

适用场景：异构语言环境、数据库运维管理、需要统一访问入口的企业级应用

混合架构优势

通过混合使用 ShardingSphere-JDBC 和 ShardingSphere-Proxy，并采用同一注册中心统一配置分片策略，能够灵活搭建适用于各种场景的应用系统：

  • 架构灵活性：架构师可自由调整最佳系统架构
  • 场景适配性：根据不同业务场景选择最适合的接入方式
  • 统一管理：单一配置，多端协同，简化运维复杂度
  • 渐进式演进：支持从 JDBC 到 Proxy 的平滑演进路径

AI 总结

文档📜

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更多信息请参考：https://shardingsphere.apache.org/document/current/cn/overview/

参与贡献🚀🧑💻

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搭建开发环境和贡献者指南，请参考：https://shardingsphere.apache.org/community/cn/involved/

团队成员

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我们真挚感谢社区贡献者对 Apache ShardingSphere 的奉献。

社区和支持💝🖤

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:link: Mailing List. 适合于 Apache 社区相关讨论和版本发布；

:link: GitHub Issues. 适合于设计讨论、缺陷报告或者开发相关；

:link: Slack channel. 适合于在线交流和线上会议；

:link: X. 随时了解 Apache ShardingSphere 信息。

项目状态

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:white_check_mark: Version 5.5.4-SNAPSHOT: 正在积极开发中 :tada:

🔗 请访问 发布说明 获得更详细的信息。

:soon: Version 5.5.4

我们目前正在开发 5.5.4 版本，包含多项安全增强和性能优化。 请访问里程碑 获取最新开发进展。

技术架构演进

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Apache ShardingSphere 采用微内核 + 三层可插拔架构，实现了内核、功能组件与生态对接的完全解耦，为开发者提供了极致的灵活性和扩展能力。

微内核 + 三层可插拔模型

核心层：

  • 查询优化器：智能 SQL 路由和执行计划优化
  • 分布式事务：ACID 事务保证和一致性协调
  • 执行引擎：高效的分布式执行和结果聚合

功能层：

  • 数据分片、读写分离、联邦查询
  • 数据加密、数据脱敏、SQL 审计
  • 影子库、可观测性、流量控制

生态层：

  • 数据库协议适配（MySQL、PostgreSQL、Firebird 等）
  • 注册中心集成（ZooKeeper、ETCD 等）
  • 配置管理、服务发现、监控集成

技术创新亮点

完全解耦架构：

  • 数据库类型完全解耦，支持新数据库快速接入
  • 功能模块完全解耦，支持功能按需组合

Apache ShardingSphere 由 JDBC、Proxy 两个既可独立部署又可混合部署的接入端组成，为 Java 同构、异构语言、云原生等多样化应用场景提供统一的分布式数据库解决方案。

ShardingSphere-JDBC

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定位为轻量级 Java 框架，在 Java 的 JDBC 层提供的额外服务。 它使用客户端直连数据库，以 jar 包形式提供服务，无需额外部署和依赖，可理解为增强版的 JDBC 驱动，完全兼容 JDBC 和各种 ORM 框架。

:link: 更多信息请参考官方网站。

注意：使用 ShardingSphere-JDBC 接入端时，需特别关注应用的内存配置。由于 Antlr 在 SQL 解析过程中，会使用内部缓存来提升性能，如果应用的 SQL 模板数量过多，则会导致缓存不断增长，占用大量堆内存。 根据 ANTLR 官方 issue#4232 的反馈，目前该问题尚未得到优化，应用接入 ShardingSphere-JDBC 时，建议通过 -Xmx 参数设置合理的堆内存大小，避免因内存不足导致的 OOM。

ShardingSphere-Proxy

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定位为透明化的数据库代理端，提供封装了数据库二进制协议的服务端版本，用于完成对异构语言的支持。 目前提供 MySQL 和 PostgreSQL 版本，它可以使用任何兼容 MySQL/PostgreSQL 协议的访问客户端操作数据，对 DBA 更加友好。

:link: 更多信息请参考官方网站。

ShardingSphere-JDBCShardingSphere-Proxy
数据库任意MySQL/PostgreSQL
连接消耗数高低
异构语言仅 Java任意
性能损耗低损耗略高
无中心化是否
静态入口无有

混合架构

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ShardingSphere-JDBC 采用无中心化架构，与应用程序共享资源，适用于 Java 开发的高性能的轻量级 OLTP 应用； ShardingSphere-Proxy 提供静态入口以及异构语言的支持，独立于应用程序部署，适用于 OLAP 应用以及对分片数据库进行管理和运维的场景。

Apache ShardingSphere 是多接入端共同组成的生态圈。 通过混合使用 ShardingSphere-JDBC 和 ShardingSphere-Proxy，并采用同一注册中心统一配置分片策略，能够灵活的搭建适用于各种场景的应用系统，使得架构师更加自由地调整适合于当前业务的最佳系统架构。

:link: 更多信息请参考官方网站。

核心功能矩阵

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分布式数据库核心能力

  • 数据分片：水平分片、垂直分片、自定义分片策略、自动分片路由
  • 读写分离：主从复制、负载均衡、故障转移、读权重配置
  • 分布式事务：XA 事务、柔性事务、事务传播

数据安全与治理

  • 数据加密：字段级加密、透明加密、密钥管理、加密算法支持
  • 数据脱敏：敏感数据保护、脱敏策略定制、动态脱敏规则
  • 权限控制：细粒度权限、访问控制、安全策略

数据库网关能力

  • 异构数据库：MySQL、PostgreSQL、Oracle、SQL Server、Firebird 等
  • SQL 方言转换：跨数据库 SQL 兼容、方言适配、语法转换
  • 协议适配：数据库协议转换、多协议支持、通信优化

全链路压测与可观测性

  • 影子库：压测数据隔离、环境分离、真实数据模拟
  • 可观测性：性能监控、链路追踪、服务质量分析、指标采集
  • 流量分析：SQL 性能分析、流量统计、瓶颈识别

企业级特性

  • 高可用：集群部署、故障恢复、服务发现、健康检查
  • 云原生：容器化部署、Kubernetes 集成、原生镜像支持
  • 监控告警：实时监控、告警通知、性能指标、运维仪表盘

线路规划

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如何构建 Apache ShardingSphere

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查看 Wiki 详细了解如何构建 Apache ShardingSphere。

全景图

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ShardingSphere 进入了<a href="https://landscape.cncf.io/?category=app-definition-and-development&grouping=category">CNCF 云原生全景图</a>。

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