SpringBoot整合ClickHouse配置多分片地址的示例详解

ClickHouse作为高性能列式数据库，常通过分片(Sharding)和副本(Replication)架构实现水平扩展和高可用。本文将详细介绍如何在SpringBoot项目中整合ClickHouse，并配置多分片地址以实现负载均衡与高可用。

一、ClickHouse分片架构基础

1. 分片（Sharding）与副本（Replication）概念

分片（Sharding）：将数据水平拆分到多个节点，每个分片存储部分数据，实现数据分布式存储和查询并行化。
副本（Replication）：每个分片的多个副本保证数据高可用，副本间数据同步。

2. 多分片配置目标

通过配置多个分片地址，实现：

负载均衡：查询请求分发到不同分片节点。
高可用：单个分片故障时，其他分片仍可提供服务。
扩展性：根据数据增长动态增加分片。

二、SpringBoot整合ClickHouse多分片配置

1. 添加依赖

在pom.xml中添加ClickHouse JDBC驱动依赖（推荐使用官方或成熟第三方驱动）：

<dependency>
    <groupId>ru.yandex.clickhouse</groupId>
    <artifactId>clickhouse-jdbc</artifactId>
    <version>0.4.6</version> <!-- 使用最新稳定版本 -->
</dependency>

注意：若使用Yandex官方驱动（如clickhouse-jdbc），需确认版本兼容性；也可选择社区维护的增强版驱动（如clickhouse-native-jdbc）。

2. 配置多分片数据源（关键步骤）

ClickHouse原生JDBC驱动不直接支持多分片地址的自动负载均衡，需通过以下两种主流方案实现：

方案一：使用JDBC URL拼接多分片地址（推荐简单场景）

通过逗号分隔多个分片地址，利用驱动内置的负载均衡策略（如随机或轮询）。

配置示例（`application.yml`）

spring:
  datasource:
    clickhouse:
      url: jdbc:clickhouse://shard1:8123,shard2:8123,shard3:8123/default_database
      username: default
      password: ""
      driver-class-name: ru.yandex.clickhouse.ClickHouseDriver
      # 可选：配置负载均衡策略（部分驱动支持）
      # load-balance: random # 或 in_order, random_once（根据驱动版本而定）

代码说明

URL格式：jdbc:clickhouse://<分片1IP>:<端口>,<分片2IP>:<端口>,.../<默认数据库>
负载均衡：部分驱动版本支持通过参数（如load-balance=random）指定策略（需查阅驱动文档确认）。
默认数据库：替换为实际的ClickHouse数据库名（如default）。

优缺点

优点：配置简单，无需额外代码。
缺点：负载均衡策略依赖驱动实现，高级功能（如分片感知路由）受限。

方案二：集成ShardingSphere-JDBC（推荐生产环境）

通过Apache ShardingSphere-JDBC实现分片路由、读写分离和故障转移，支持复杂分片规则和多数据源管理。

步骤1：添加ShardingSphere依赖

<dependency>
    <groupId>org.apache.shardingsphere</groupId>
    <artifactId>shardingsphere-jdbc-core-spring-boot-starter</artifactId>
    <version>5.4.1</version> <!-- 使用最新版本 -->
</dependency>

步骤2：配置多分片数据源（`application.yml`）

spring:
  shardingsphere:
    datasource:
      names: clickhouse-shard1,clickhouse-shard2,clickhouse-shard3
      # 定义每个分片的数据源
      clickhouse-shard1:
        type: com.zaxxer.hikari.HikariDataSource
        driver-class-name: ru.yandex.clickhouse.ClickHouseDriver
        jdbc-url: jdbc:clickhouse://shard1:8123/default_database
        username: default
        password: ""
      clickhouse-shard2:
        type: com.zaxxer.hikari.HikariDataSource
        driver-class-name: ru.yandex.clickhouse.ClickHouseDriver
        jdbc-url: jdbc:clickhouse://shard2:8123/default_database
        username: default
        password: ""
      clickhouse-shard3:
        type: com.zaxxer.hikari.HikariDataSource
        driver-class-name: ru.yandex.clickhouse.ClickHouseDriver
        jdbc-url: jdbc:clickhouse://shard3:8123/default_database
        username: default
        password: ""
    rules:
      sharding:
        tables:
          your_table: # 需要分片的表名（根据实际业务配置）
            actual-data-nodes: clickhouse-shard$->{1..3}.your_table # 动态生成数据节点（shard1~3.your_table）
            table-strategy:
              standard:
                sharding-column: id # 分片键（根据业务选择，如用户ID、时间等）
                sharding-algorithm-name: inline-sharding
        sharding-algorithms:
          inline-sharding:
            type: INLINE
            props:
              algorithm-expression: clickhouse-shard$->{id % 3 + 1} # 分片逻辑：id%3+1决定路由到shard1~3
    props:
      sql-show: true # 开启SQL日志（调试用，生产环境建议关闭）

代码说明

数据源定义：为每个ClickHouse分片配置独立的数据源（clickhouse-shard1/2/3），指定IP、端口和认证信息。
分片规则：通过actual-data-nodes定义实际数据节点（分片+表名），sharding-column指定分片键（如订单ID、用户ID），sharding-algorithm定义路由逻辑（如取模分片）。
灵活性：支持复杂分片策略（如范围分片、哈希分片）、读写分离、故障转移等高级功能。

优缺点

优点：功能强大，支持复杂分片规则、动态扩容、监控等企业级需求。
缺点：配置较复杂，需引入额外依赖和依赖管理。

3. 代码中使用数据源（通用）

无论采用哪种方案，业务代码中通过Spring Data JPA、MyBatis或JdbcTemplate访问ClickHouse的方式不变：

示例：使用JdbcTemplate查询

import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.jdbc.core.JdbcTemplate;
import org.springframework.stereotype.Service;
import java.util.List;
import java.util.Map;

@Service
public class ClickHouseService {

    @Autowired
    private JdbcTemplate jdbcTemplate; // 自动注入配置的多分片数据源

    public List<Map<String, Object>> queryData() {
        String sql = "SELECT * FROM your_table LIMIT 10";
        return jdbcTemplate.queryForList(sql);
    }
}

注意事项

表名一致性：确保SQL中的表名与分片配置中的逻辑表名一致（如方案二中的your_table）。
分片键选择：合理选择分片键（如高频查询条件字段），避免数据倾斜。

三、高级配置与优化

1. 负载均衡策略（方案一补充）

部分ClickHouse JDBC驱动版本支持通过URL参数指定负载均衡策略，例如：

spring:
  datasource:
    clickhouse:
      url: jdbc:clickhouse://shard1:8123,shard2:8123,shard3:8123/default_database?load_balance=random

常见参数：
- load_balance=random：随机选择分片（默认可能为轮询）。
- load_balance=in_order：按顺序选择分片。
- load_balance=random_once：首次随机选择后固定。

提示：具体支持的参数需参考所用驱动版本的文档（如Yandex官方驱动或社区驱动）。

2. 故障转移与重试

方案一：部分驱动支持通过socket_timeout和connection_timeout参数配置超时，结合重试逻辑（需自行实现）。
方案二（ShardingSphere）：内置故障转移支持，可通过配置failover规则实现分片节点故障时自动切换。

3. 连接池优化

推荐使用HikariCP连接池（SpringBoot默认），配置示例：

spring:
  datasource:
    hikari:
      maximum-pool-size: 20 # 根据并发量调整
      connection-timeout: 3000
      idle-timeout: 60000

四、完整示例项目结构

src/main/resources/
├── application.yml          # 主配置文件（包含ClickHouse多分片配置）
└── application-dev.yml      # 开发环境配置（可选）

pom.xml                      # Maven依赖（包含clickhouse-jdbc和shardingsphere）
src/main/java/
├── com.example.demo/
│   ├── ClickHouseService.java # 业务代码示例
│   └── DemoApplication.java   # SpringBoot启动类

五、总结与建议

1. 方案选择指南

场景	推荐方案	优点	缺点
简单测试/少量分片	JDBC URL多地址 + 驱动负载均衡	配置简单，无需额外依赖	功能有限，高级路由不灵活
生产环境/复杂分片	ShardingSphere-JDBC集成	支持复杂分片规则、读写分离、故障转移	配置复杂，需学习成本

2. 最佳实践

分片键设计：选择查询频繁的字段（如用户ID、订单ID），避免热点数据集中。
监控与调优：通过ClickHouse的system.replication_queue和system.parts表监控分片状态，调整连接池和超时参数。
版本兼容性：确保ClickHouse服务端版本与JDBC驱动版本匹配，避免功能异常。

通过上述配置，SpringBoot项目可高效整合ClickHouse多分片集群，实现高性能、高可用的数据存储与查询。根据实际业务需求选择合适的方案，并结合监控工具持续优化。

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THE END