Derby数据库简介及其在Nacos中的应用

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本篇文章转载自天翼云官方网站开发者社区

一、引言

Nacos作为微服务注册配置中心，需要存储用户创建的配置和永久实例等信息，需要有持久化方案。目前Nacos支持使用内嵌的Derby数据库和外部的MySQL数据库作为存储。当我们使用单机模式或者集群模式下使用默认存储(即使用startup.sh -p embedded启动)时，Nacos会使用内嵌的Derby数据库来存储数据。那么接下来简要介绍下Derby数据库。

二、Derby 数据库介绍

Apache Derby 是100% Java 编写的内存数据库，属于 Apache 的一个开源项目，并且是一个容易管理的关系数据库管理系统，Apache Derby 是一个与平台无关的数据库引擎，它以 Java 类库的形式对外提供服务。与其他难以部署的数据库不同， Derby 数据库体积小、安装非常简单，只需要将其 .jar 文件复制到系统中并为用户的项目添加该 .jar 文件即可。

三、运行模式

3.1 内嵌模式

Derby数据库与应用程序共享同一个JVM，通常由应用程序负责启动和停止，对除启动它的应用程序外的其它应用程序不可见，即其它应用程序不可访问它；Nacos主要使用此种模式来运行Derby数据库。

3.2 网络模式

Derby数据库独占一个JVM，做为服务器上的一个独立进程运行。在这种模式下，允许有多个应用程序来访问同一个Derby数据库。

四、 Derby 数据库的优缺点

Derby 定位是小型数据库 , 特别是嵌入式 . 支持的数据库小于 50GB, 对于小型网站 , 事务不复杂的应用, 使用它的还是很不错的 . 另外大型桌面应用也可以用它来保存配置和其他数据 , 可以做到与文件格式无关 ,因为都是访问数据库；

功能层面： Derby 支持标准 SQL92, SQL1999, SQL2003, 支持临时表 , 索引 , 触发器 , 视图 , 存储过程 ,外键 , 约束 , 并行 , 事务 , 加密与安全等。只要有 JDK(>=1.3), 就可以运行 Derby；
安全性： Derby 的安全性也做得很到位 , 包括用户鉴权和加密解密；
性能： Derby 的性能也是不错的 . 在插入 100 万条记录时 , CPU 的占用率一直低于 40%, 平均每插一条记录耗时小于 0.3 毫秒，这对于满足桌面应用程序是绰绰有余的 . 但是比 Oracle 、 MySql 等专业数据库性能要低。

五、使用方法

5.1 安装Derby数据库

只需要从Derby官方网站下载Derby的zip或者tar包，解压就可以了。这里以db-derby-10.4.1.3-bin版本为例，解压后得到以下目录：

  • bin目录，包含了一些工具脚本和设备环境的脚本；
  • demo目录，包含了一些实例程序；
  • docs目录，包含了Derby的文档；
  • javadoc目录，包含了Derby的API文档；
  • lib目录，包含了Derby数据库的jar文件；
  • test目录，Derby的一些测试jar包。

5.2 使用ij脚本

5.2.1 运行内嵌模式的Derby数据库

建立连接：在命令行中找到bin目录，使用输入ij使用ij工具（或单击ij.bat后启动ij工具）。然后通过如下命令创建数据库，并与数据库创建连接

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connect 'jdbc:derby:dedb;user=root;password=root;create=true';

SQL操作：与数据库连接上后，就可以开始执行SQL语句了，也可以通过run命令来执行sql文件：

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run '/derby/demo/nacos_schema.sql';

最后通过exit来退出ij工具，你可以在当前你命令行下所在的目录中找到一个derby.log的日志文件，derby在其中记录的数据库启动、关闭的信息。

六、Nacos中Derby的应用

当我们使用单机模式或者集群模式下使用默认存储(即使用startup.sh -p embedded启动)时，Nacos会使用内嵌的Derby数据库来存储数据。服务启动后，在Nacos工作目录下data目录中生成derby-data目录

该目录即为derby的数据库工作目录，里面存储了derby数据库的所有信息

可以按照前文所述的方法，使用Derby自带的ij脚本连接内嵌模式运行的Derby数据库，可以看到NACOS逻辑库。

该库中包含了Nacos用户侧信息，包含账号密码，名称空间，配置等。对于需要持久化的数据，Nacos会将其写入Derby数据库中。

最后，由于Derby是一个单体嵌入式数据库，Nacos各节点组成集群的时候，各自的存储是分离的，因此，需要由上层CP协议来保证数据一致性，这里会涉及到集群节点间的日志重放和同步等细节操作，我们会在后续的系列中进行深入解析。

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