>在 5.0.0 GA 版本中，Apache ShardingSphere 新增了執行模式的概念，同時提供了 Memory/Standalone/Cluster 3 種配置方式。ShardingSphere 為什麼會提供這 3 種執行模式，不同的執行模式在實際的開發使用場景中又有哪些不同呢？
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>本文將帶領大家一起了解 ShardingSphere 5.0.0 全新概念--執行模式。

## 作者介紹
**孟浩然**

SphereEx 高階研發工程師、Apache ShardingSphere PMC。

曾就職於京東科技，負責資料庫產品研發，熱愛開源，關注資料庫生態，目前專注於 ShardingSphere 資料庫中介軟體開發以及開源社群建設。

## 分散式治理背景
分散式治理是 ShardingSphere 叢集部署的基礎，在 5.0.0 版本之前，使用者需要在配置檔案中透過配置 governance 標籤來開啟分散式治理功能：

~~~
governance:    
  name: # 治理名稱
  registryCenter: # 配置中心
    type: # 治理持久化型別。如：Zookeeper, etcd
    serverLists: # 治理服務列表。包括 IP 地址和埠號。多個地址用逗號分隔。如: host1:2181,host2:2181 
  overwrite: # 本地配置是否覆蓋配置中心配置。如果可覆蓋，每次啟動都以本地配置為準
~~~

持久化使用者配置以及後設資料資訊是分散式治理最主要的功能之一，也是支援 DistSQL 的基本能力。在 5.0.0 系列的文章中，DistSQL 核心開發人員已經詳細和大家介紹了 DistSQL 的概念、語法和使用，以及[如何開發自己的 DistSQL](https://mp.weixin.qq.com/s/aSZ2KvGLl_RQ4Ta9qJYLBw)。簡單回顧一下，DistSQL 為 ShardingSphere 提供了一種資料庫化的使用體驗，使用者可以使用 SQL 的方式來搭建和管理整個 ShardingSphere 分散式資料庫生態體系。

作為一個分散式資料庫生態系統的操作語言，和標準的 SQL 一樣， DistSQL 需要保證操作的任何配置以及後設資料都能夠被持久化，以保證系統還原時的資料一致性。而在 5.0.0 版本之前，只有開啟分散式治理才能實現這個功能，這也是為什麼 DistSQL 在開發初期僅支援分散式治理場景下使用的原因。

圖片

## 執行模式的產生
ShardingSphere 基於現有的分散式治理功能提供的叢集部署能力，將擁有分散式能力的 ShardingSphere 定義為**叢集模式。** 叢集模式支援 ShardingSphere 作為無狀態的計算節點進行多例項部署，同時藉助註冊中心，實現叢集內所有例項的後設資料資訊的實時同步。叢集模式天然支援 DistSQL，藉助 DistSQL 可以對叢集模式下的計算/儲存節點進行諸如節點上下線、禁用等管理操作。

為了解決 DistSQL 只能在分散式場景下使用的侷限，ShardingSphere 首先需要解決非分散式環境下的後設資料儲存問題，最簡單也是最直接的方式是將後設資料寫入本地檔案中，服務重啟時根據配置可以從本地檔案載入後設資料。與分散式場景的叢集模式不同，本地檔案無法在多個 ShardingSphere 例項之間實時共享配置，所有配置更新僅在當前例項生效，這就是**單機模式。**

ShardingSphere 5.0.0 版本除了為使用者提供更強大的功能之外，打造穩定友好的使用者 API ，持續提升使用者使用體驗，也是 ShardingSphere 的產品目標。除了叢集模式和單機模式，部分使用者有快速啟動整合 ShardingSphere 且無需進行配置持久化的需求，比如使用 ShardingSphere 快速驗證某些功能，整合測試等場景，結合對使用者這些使用的場景的思考，**記憶體模式** 應運而生。

至此 ShardingSphere 為使用者提供了記憶體模式、單機模式以及叢集模式，執行模式在 API 的設計上更容易被使用者理解，也更貼合 ShardingSphere 的實際使用場景，同時這 3 種不同的執行模式都能**支援使用 DistSQL** 進行分散式資料庫服務的快速搭建和管理。

在 5.0.0 中廢棄了 `governance` 配置方式，改為使用 `mode` 配置不同的執行模式。

~~~
mode:
  type: # 執行模式型別 Standalone/Cluster
  repository:
    type: # 持久化型別 不同模式對應不同的實現 Standalone-File,Cluster-ZooKeeper/Etcd
    props: # 不同的持久化型別對應不同的自定義配置
      ...
  overwrite: false # 是否使用本地配置覆蓋本地/遠端配置
~~~

接下來和大家詳細介紹三種執行模式的概念以及在使用 ShardingSphere 進行業務開發時如何選擇合適的執行模式。

## 概念與應用場景
* 記憶體模式（Memory）

預設的執行模式，使用者無需配置 `mode`。記憶體模式下使用者無需配置任何持久化元件和策略，無論是本地初始化的配置還是透過 SQL/DistSQL 操作造成的後設資料變更，**僅在當前程式中生效，** 服務重啟後配置將會被還原。記憶體模式適用於整合測試環境，方便開發人員在整合功能測試中整合 ShardingSphere 而**無需清理執行痕跡。**

* 單機模式（Standalone）

ShardingSphere 為單機模式預設提供了本地檔案的持久化方式，能夠將資料來源和規則等後設資料資訊持久化到本地檔案中，而在服務重啟的時候，依然能夠**從本地檔案中讀取配置，保持後設資料和重啟之前的版本一致。** 單機模式適用於開發工程師在本地快速搭建 ShardingSphere 的開發環境，進行功能的聯調和驗證。

單機模式的配置方式如下：

~~~
mode:
  type: Standalone
  repository:
    type: File
    props:
      path: ...
  overwrite: false
~~~

單機模式預設提供本地檔案的持久化方式，預設將配置持久化到使用者目錄的 `.shardingsphere` 下，也可以透過配置 `path` 自定義儲存路徑。

* 叢集模式（Cluster）

叢集模式是 ShardingSphere 建議的真實部署上線的生產環境必須使用的模式，採用 JDBC 和 Proxy 混合部署架構也必須使用叢集模式。叢集模式提供了分散式治理的功能，透過整合獨立部署的第三方註冊中心，除了能夠持久化後設資料之外，同時實現了多個例項之間的**資料共享** 以及分散式場景下的**狀態協調，** 也是 ShardingSphere **透過水平擴充套件來提高計算能力** 以及高可用等核心功能的基礎。

叢集模式的配置方式如下（ZooKeeper為例）：

~~~
mode:
  type: Cluster
  repository:
    type: ZooKeeper
    props:
      namespace: governance_ds
      server-lists: localhost:2181
      retryIntervalMilliseconds: 500
      timeToLiveSeconds: 60
      maxRetries: 3
      operationTimeoutMilliseconds: 500
  overwrite: false
~~~

三種執行模式的對比如下，使用者可以按照自己的需求進行選擇。

||記憶體模式|單機模式|叢集模式|
|----|----|----|----|
|預設|是|否|否|
|持久化方式|無|本地檔案（預設）|註冊中心|
|實現方式|無|1.File 2. H2 Database（開發中）|1.Zookeeper 2. Etcd|
|是否需要部署三方元件|否|否|是|
|是否支援 DistSQL|是|是|是|
|分散式治理|否|否|是|
|適用場景|整合測試/快速驗證|本地開發/功能聯調|生產環境/混合部署|

## 結語
**ShardingSphere 提供的三種執行模式，能夠滿足使用者在測試、開發以及線上部署環境的全部需求，與此同時，藉助於 ShardingSphere 強大的可插拔架構設計，開發者也可以靈活定製各個模式下的持久化方式，打造更適合自身開發和業務需求的執行模式。** 同時執行模式也是 SphereEx 中文社群 Governance 興趣小組長期維護的模組之一，對分散式治理感興趣的同學，也請關注 SphereEx 中文社群並加入我們的興趣小組。

Governance 興趣小組連結：[https://community.sphere-ex.com/t/topic/432](https://community.sphere-ex.com/t/topic/432)

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ShardingSphere Mode 模式新起航：執行模式詳解

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