>在 5.0.0 GA 版本中，Apache ShardingSphere 新增了运行模式的概念，同时提供了 Memory/Standalone/Cluster 3 种配置方式。ShardingSphere 为什么会提供这 3 种运行模式，不同的运行模式在实际的开发使用场景中又有哪些不同呢？
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>本文将带领大家一起了解 ShardingSphere 5.0.0 全新概念--运行模式。

## 作者介绍
**孟浩然**

SphereEx 高级研发工程师、Apache ShardingSphere PMC。

曾就职于京东科技，负责数据库产品研发，热爱开源，关注数据库生态，目前专注于 ShardingSphere 数据库中间件开发以及开源社区建设。

## 分布式治理背景
分布式治理是 ShardingSphere 集群部署的基础，在 5.0.0 版本之前，用户需要在配置文件中通过配置 governance 标签来开启分布式治理功能：

~~~
governance:    
  name: # 治理名称
  registryCenter: # 配置中心
    type: # 治理持久化类型。如：Zookeeper, etcd
    serverLists: # 治理服务列表。包括 IP 地址和端口号。多个地址用逗号分隔。如: host1:2181,host2:2181 
  overwrite: # 本地配置是否覆盖配置中心配置。如果可覆盖，每次启动都以本地配置为准
~~~

持久化用户配置以及元数据信息是分布式治理最主要的功能之一，也是支持 DistSQL 的基本能力。在 5.0.0 系列的文章中，DistSQL 核心开发人员已经详细和大家介绍了 DistSQL 的概念、语法和使用，以及[如何开发自己的 DistSQL](https://mp.weixin.qq.com/s/aSZ2KvGLl_RQ4Ta9qJYLBw)。简单回顾一下，DistSQL 为 ShardingSphere 提供了一种数据库化的使用体验，用户可以使用 SQL 的方式来搭建和管理整个 ShardingSphere 分布式数据库生态体系。

作为一个分布式数据库生态系统的操作语言，和标准的 SQL 一样， DistSQL 需要保证操作的任何配置以及元数据都能够被持久化，以保证系统还原时的数据一致性。而在 5.0.0 版本之前，只有开启分布式治理才能实现这个功能，这也是为什么 DistSQL 在开发初期仅支持分布式治理场景下使用的原因。

图片

## 运行模式的产生
ShardingSphere 基于现有的分布式治理功能提供的集群部署能力，将拥有分布式能力的 ShardingSphere 定义为**集群模式。** 集群模式支持 ShardingSphere 作为无状态的计算节点进行多实例部署，同时借助注册中心，实现集群内所有实例的元数据信息的实时同步。集群模式天然支持 DistSQL，借助 DistSQL 可以对集群模式下的计算/存储节点进行诸如节点上下线、禁用等管理操作。

为了解决 DistSQL 只能在分布式场景下使用的局限，ShardingSphere 首先需要解决非分布式环境下的元数据存储问题，最简单也是最直接的方式是将元数据写入本地文件中，服务重启时根据配置可以从本地文件加载元数据。与分布式场景的集群模式不同，本地文件无法在多个 ShardingSphere 实例之间实时共享配置，所有配置更新仅在当前实例生效，这就是**单机模式。**

ShardingSphere 5.0.0 版本除了为用户提供更强大的功能之外，打造稳定友好的用户 API ，持续提升用户使用体验，也是 ShardingSphere 的产品目标。除了集群模式和单机模式，部分用户有快速启动集成 ShardingSphere 且无需进行配置持久化的需求，比如使用 ShardingSphere 快速验证某些功能，集成测试等场景，结合对用户这些使用的场景的思考，**内存模式** 应运而生。

至此 ShardingSphere 为用户提供了内存模式、单机模式以及集群模式，运行模式在 API 的设计上更容易被用户理解，也更贴合 ShardingSphere 的实际使用场景，同时这 3 种不同的运行模式都能**支持使用 DistSQL** 进行分布式数据库服务的快速搭建和管理。

在 5.0.0 中废弃了 `governance` 配置方式，改为使用 `mode` 配置不同的运行模式。

~~~
mode:
  type: # 运行模式类型 Standalone/Cluster
  repository:
    type: # 持久化类型 不同模式对应不同的实现 Standalone-File,Cluster-ZooKeeper/Etcd
    props: # 不同的持久化类型对应不同的自定义配置
      ...
  overwrite: false # 是否使用本地配置覆盖本地/远程配置
~~~

接下来和大家详细介绍三种运行模式的概念以及在使用 ShardingSphere 进行业务开发时如何选择合适的运行模式。

## 概念与应用场景
* 内存模式（Memory）

默认的运行模式，用户无需配置 `mode`。内存模式下用户无需配置任何持久化组件和策略，无论是本地初始化的配置还是通过 SQL/DistSQL 操作造成的元数据变更，**仅在当前进程中生效，** 服务重启后配置将会被还原。内存模式适用于集成测试环境，方便开发人员在整合功能测试中集成 ShardingSphere 而**无需清理运行痕迹。**

* 单机模式（Standalone）

ShardingSphere 为单机模式默认提供了本地文件的持久化方式，能够将数据源和规则等元数据信息持久化到本地文件中，而在服务重启的时候，依然能够**从本地文件中读取配置，保持元数据和重启之前的版本一致。** 单机模式适用于开发工程师在本地快速搭建 ShardingSphere 的开发环境，进行功能的联调和验证。

单机模式的配置方式如下：

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

单机模式默认提供本地文件的持久化方式，默认将配置持久化到用户目录的 `.shardingsphere` 下，也可以通过配置 `path` 自定义存储路径。

* 集群模式（Cluster）

集群模式是 ShardingSphere 建议的真实部署上线的生产环境必须使用的模式，采用 JDBC 和 Proxy 混合部署架构也必须使用集群模式。集群模式提供了分布式治理的功能，通过集成独立部署的第三方注册中心，除了能够持久化元数据之外，同时实现了多个实例之间的**数据共享** 以及分布式场景下的**状态协调，** 也是 ShardingSphere **通过水平扩展来提高计算能力** 以及高可用等核心功能的基础。

集群模式的配置方式如下（ZooKeeper为例）：

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

三种运行模式的对比如下，用户可以按照自己的需求进行选择。

||内存模式|单机模式|集群模式|
|----|----|----|----|
|默认|是|否|否|
|持久化方式|无|本地文件（默认）|注册中心|
|实现方式|无|1.File 2. H2 Database（开发中）|1.Zookeeper 2. Etcd|
|是否需要部署三方组件|否|否|是|
|是否支持 DistSQL|是|是|是|
|分布式治理|否|否|是|
|适用场景|集成测试/快速验证|本地开发/功能联调|生产环境/混合部署|

## 结语
**ShardingSphere 提供的三种运行模式，能够满足用户在测试、开发以及线上部署环境的全部需求，与此同时，借助于 ShardingSphere 强大的可插拔架构设计，开发者也可以灵活定制各个模式下的持久化方式，打造更适合自身开发和业务需求的运行模式。** 同时运行模式也是 SphereEx 中文社区 Governance 兴趣小组长期维护的模块之一，对分布式治理感兴趣的同学，也请关注 SphereEx 中文社区并加入我们的兴趣小组。

Governance 兴趣小组链接：[https://community.sphere-ex.com/t/topic/432](https://community.sphere-ex.com/t/topic/432)

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