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Sharding-JDBC 系列专题 - 第八篇：数据治理与高级功能

news 2025/7/14 7:09:19

Sharding-JDBC 系列专题 - 第八篇：数据治理与高级功能

本系列专题旨在帮助开发者全面掌握 Sharding-JDBC，一个轻量级的分布式数据库中间件。本篇作为系列的第八篇文章，将重点探讨 数据治理（Data Governance） 和 高级功能，包括数据加密、影子表、SQL 审计以及 ShardingSphere 生态中的其他功能。这些功能增强了 Sharding-JDBC 在安全性、可观测性和测试场景中的能力。需要图形化展示的部分将使用 Mermaid 语法绘制图表。

1. 数据治理概述

数据治理是 Apache ShardingSphere 生态的重要组成部分，旨在提供数据安全、质量管理和可观测性等能力。Sharding-JDBC 作为客户端组件，支持多种数据治理功能，与分库分表、读写分离和分布式事务无缝集成。

1.1 数据治理功能

数据加密（Encrypt）：对敏感数据进行加密存储和查询，保护数据隐私。
影子表（Shadow Table）：支持生产和测试环境的流量隔离，适合压测和验证。
SQL 审计（SQL Audit）：记录和分析 SQL 执行情况，提升可观测性。
数据脱敏：对查询结果动态脱敏，防止敏感信息泄露。
分布式主键生成：提供雪花算法等分布式 ID 生成策略。

1.2 适用场景

数据安全：金融、医疗等行业需要加密存储敏感数据（如身份证号、银行卡号）。
压测隔离：生产环境中进行性能测试，隔离测试流量。
SQL 监控：分析慢查询、优化数据库性能。
分布式系统：确保分布式环境下主键唯一性和一致性。

2. 数据加密（Encrypt）

数据加密功能用于保护数据库中的敏感数据，支持对指定字段加密存储，并在查询时自动解密。

2.1 工作原理

加密存储：写入数据库时，Sharding-JDBC 将明文加密为密文。
解密查询：查询时，Sharding-JDBC 将密文解密为明文返回。
SQL 重写：自动重写 SQL，处理加密字段的加解密逻辑。

2.2 配置数据加密

以下是一个 YAML 配置示例，加密 t_user 表的 phone 字段：

dataSources:ds_0:url: jdbc:mysql://localhost:3306/db0?useSSL=falseusername: rootpassword: 123456maxPoolSize: 50encryptRule:tables:t_user:columns:phone:cipherColumn: phone_cipherencryptorName: aes_encryptorencryptors:aes_encryptor:type: AESprops:aes-key-value: 1234567890abcdefprops:sql-show: true

说明：

encryptRule：
- tables：指定需要加密的表和字段（如 t_user.phone）。
- cipherColumn：存储密文的列名（如 phone_cipher）。
- encryptorName：指定加密算法。
encryptors：
- type: AES：使用 AES 加密算法。
- aes-key-value：AES 密钥，长度需符合算法要求。
表结构：

CREATE TABLE t_user (user_id BIGINT PRIMARY KEY,username VARCHAR(50),phone_cipher VARCHAR(100) -- 存储加密后的电话号码
);

2.3 使用示例

插入和查询加密数据：

import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.jdbc.core.JdbcTemplate;
import org.springframework.stereotype.Service;@Service
public class UserService {@Autowiredprivate JdbcTemplate jdbcTemplate;public void createUser(Long userId, String username, String phone) {String sql = "INSERT INTO t_user (user_id, username, phone) VALUES (?, ?, ?)";jdbcTemplate.update(sql, userId, username, phone);}public String getUserPhone(Long userId) {String sql = "SELECT phone FROM t_user WHERE user_id = ?";return jdbcTemplate.queryForObject(sql, String.class, userId);}
}

执行结果：

插入：phone 明文（如 13812345678）加密后存储为密文（如 phone_cipher）。
查询：从 phone_cipher 解密后返回明文。

2.4 注意事项

性能开销：加解密会增加 CPU 消耗，建议仅加密敏感字段。
密钥管理：安全存储 AES 密钥，避免泄露。
字段长度：密文长度通常大于明文，确保 cipherColumn 字段长度足够。

3. 影子表（Shadow Table）

影子表用于隔离生产和测试环境的数据库操作，适合压测、验证或 A/B 测试场景。测试流量路由到影子数据库，生产流量保持不变。

3.1 工作原理

影子数据库：为每个生产数据库配置一个影子数据库，表结构相同。
流量路由：根据影子规则（如 SQL Hint 或特定条件），将测试流量路由到影子数据库。
隔离执行：生产和测试数据完全隔离，避免干扰。

3.2 配置影子表

以下配置为 t_order 表启用影子表，测试流量路由到影子数据库：

dataSources:ds_0:url: jdbc:mysql://localhost:3306/db0?useSSL=falseusername: rootpassword: 123456ds_0_shadow:url: jdbc:mysql://localhost:3306/db0_shadow?useSSL=falseusername: rootpassword: 123456shadowRule:enable: truedataSources:shadowDataSource:sourceDataSourceName: ds_0shadowDataSourceName: ds_0_shadowtables:t_order:dataSourceNames