Provides built-in GraalVM Reachability Metadata for core features of ShardingSphere JDBC and adds nativeTest-related unit test subsets

.github/workflows/nightly-build.yml

@@ -119,7 +119,7 @@ jobs:
           ref: ${{ inputs.commit-id }}
       - uses: graalvm/setup-graalvm@v1
         with:
-          java-version: '17.0.8'
+          java-version: '17.0.9'
           distribution: 'graalvm-community'
           github-token: ${{ secrets.GITHUB_TOKEN }}
       - uses: actions/cache@v3
@@ -136,7 +136,6 @@ jobs:
           password: ${{ secrets.GITHUB_TOKEN }}
       - name: Push Docker Image
         run: |
-          ./mvnw -PgenerateStandardMetadata -DskipNativeTests -B -T1C clean test
           ./mvnw -am -pl distribution/proxy-native -Prelease.native,docker.buildx.push.native -B -T1C -DskipTests -Dproxy.image.repository=${{ env.PROXY_NATIVE }} -Dproxy.image.tag=${{ github.sha }} clean package
 
   build-cache:

.github/workflows/nightly-ci.yml

@@ -99,3 +99,31 @@ jobs:
           java-version: 8
       - name: Run Tests with JDK 8
         run: ./mvnw test -B -ntp -fae -T1C
+
+  ci-native-test:
+    if: github.repository == 'apache/shardingsphere'
+    name: NativeTest CI - GraalVM CE on ${{ matrix.os }}
+    needs: global-environment
+    runs-on: ${{ matrix.os }}
+    timeout-minutes: 90
+    strategy:
+      max-parallel: 20
+      fail-fast: false
+      matrix:
+        os: [ ubuntu-latest ]
+    steps:
+      - uses: actions/checkout@v3
+      - uses: graalvm/setup-graalvm@v1
+        with:
+          java-version: '17.0.9'
+          distribution: 'graalvm-community'
+          github-token: ${{ secrets.GITHUB_TOKEN }}
+      - uses: actions/cache@v3
+        with:
+          path: ~/.m2/repository
+          key: ${{ needs.global-environment.outputs.GLOBAL_CACHE_PREFIX }}-maven-third-party-cache-${{ github.sha }}
+          restore-keys: |
+            ${{ needs.global-environment.outputs.GLOBAL_CACHE_PREFIX }}-maven-third-party-cache-
+            ${{ needs.global-environment.outputs.GLOBAL_CACHE_PREFIX }}-maven-third-party-
+      - name: Run nativeTest with GraalVM CE
+        run: ./mvnw -PnativeTestInShardingSphere -T1C -e clean test

docs/document/content/user-manual/shardingsphere-jdbc/graalvm-native-image/_index.cn.md

@@ -0,0 +1,263 @@
++++
+title = "GraalVM Native Image"
+weight = 8
+chapter = true
++++
+
+## 背景信息
+
+ShardingSphere JDBC 已在 GraalVM Native Image 下完成可用性验证。
+
+构建包含 `org.apache.shardingsphere:shardingsphere-jdbc-core:${shardingsphere.version}` 的 Maven 依赖的 GraalVM Native 
+Image，你需要借助于 GraalVM Native Build Tools。GraalVM Native Build Tools 提供了 Maven Plugin 和 Gradle Plugin 来简化 GraalVM
+CE 的 `native-image` 工具的长篇大论的 shell 命令。
+
+ShardingSphere JDBC 要求在如下或更高版本的 `GraalVM CE` 完成构建 GraalVM Native Image。使用者可通过 SDKMAN! 快速切换 JDK。这同理
+适用于 `Oracle GraalVM`， `Liberica Native Image Kit` 和 `Mandrel` 等 `GraalVM CE` 的下游发行版。
+
+- GraalVM CE 23.0.2 For JDK 17.0.9，对应于 SDKMAN! 的 `17.0.9-graalce`
+- GraalVM CE 23.0.2 For JDK 21.0.1，对应于 SDKMAN! 的 `21.0.1-graalce`
+
+### Maven 生态
+
+使用者需要配置额外的 BuildArgs ，以阻止 GroovyShell 的相关类在构建 GraalVM Native Image 时报错。并主动使用 GraalVM Reachability 
+Metadata 中央仓库。如下配置可供参考，以配置项目额外的 Maven Profile，以 GraalVM Native Build Tools 的文档为准。
+
+```xml
+<project>
+    <dependencies>
+        <dependency>
+            <groupId>org.apache.shardingsphere</groupId>
+            <artifactId>shardingsphere-jdbc-core</artifactId>
+            <version>${shardingsphere.version}</version>
+        </dependency>
+    </dependencies>
+
+    <build>
+        <plugins>
+            <plugin>
+                <groupId>org.graalvm.buildtools</groupId>
+                <artifactId>native-maven-plugin</artifactId>
+                <version>0.9.28</version>
+                <extensions>true</extensions>
+                <configuration>
+                    <buildArgs>
+                        <arg>--report-unsupported-elements-at-runtime</arg>
+                    </buildArgs>
+                    <metadataRepository>
+                        <enabled>true</enabled>
+                    </metadataRepository>
+                </configuration>
+                <executions>
+                    <execution>
+                        <id>build-native</id>
+                        <goals>
+                            <goal>compile-no-fork</goal>
+                        </goals>
+                        <phase>package</phase>
+                    </execution>
+                    <execution>
+                        <id>test-native</id>
+                        <goals>
+                            <goal>test</goal>
+                        </goals>
+                        <phase>test</phase>
+                    </execution>
+                </executions>
+            </plugin>
+        </plugins>
+    </build>
+</project>
+```
+
+### Gradle 生态
+
+使用者需要配置额外的 BuildArgs ，以阻止 GroovyShell 的相关类在构建 GraalVM Native Image 时报错。并主动使用 GraalVM Reachability
+Metadata 中央仓库。如下配置可供参考，以配置项目额外的 Gradle Task，以 GraalVM Native Build Tools 的文档为准。
+
+```groovy
+plugins {
+    id 'org.graalvm.buildtools.native' version '0.9.28'
+}
+
+dependencies {
+    implementation 'org.apache.shardingsphere:shardingsphere-jdbc-core:${shardingsphere.version}'
+}
+
+graalvmNative {
+    binaries {
+        main {
+            buildArgs.add('--report-unsupported-elements-at-runtime')
+        }
+        test {
+            buildArgs.add('--report-unsupported-elements-at-runtime')
+        }
+    }
+    metadataRepository {
+        enabled = true
+    }
+}
+```
+
+### 对于 SBT 等不被 GraalVM Native Build Tools 支持的构建工具
+
+此类需求需要在 https://github.com/graalvm/native-build-tools 打开额外的 issue 并提供对应构建工具的 Plugin 实现。
+
+
+### 使用限制
+
+1. 如下的算法类由于涉及到 https://github.com/oracle/graal/issues/5522 ， 暂未可在 GraalVM Native Image 下使用。
+    - `org.apache.shardingsphere.sharding.algorithm.sharding.inline.InlineShardingAlgorithm`
+    - `org.apache.shardingsphere.sharding.algorithm.sharding.inline.ComplexInlineShardingAlgorithm`
+    - `org.apache.shardingsphere.sharding.algorithm.sharding.hint.HintInlineShardingAlgorithm`
+
+对于常规案例，使用者可通过 CLASS_BASE 算法自行模拟 GroovyShell 的行为。例如对于如下配置。
+
+```yaml
+rules:
+- !SHARDING
+  defaultDatabaseStrategy:
+      standard:
+        shardingColumn: user_id
+        shardingAlgorithmName: inline
+  shardingAlgorithms:
+    inline:
+      type: INLINE
+      props:
+        algorithm-expression: ds_${user_id % 2}
+        allow-range-query-with-inline-sharding: false
+```
+
+可首先定义 CLASS_BASE 的实现类。
+
+```java
+package org.example.test;
+
+import org.apache.shardingsphere.sharding.api.sharding.standard.PreciseShardingValue;
+import org.apache.shardingsphere.sharding.api.sharding.standard.RangeShardingValue;
+import org.apache.shardingsphere.sharding.api.sharding.standard.StandardShardingAlgorithm;
+
+import java.util.Collection;
+
+public final class TestShardingAlgorithmFixture implements StandardShardingAlgorithm<Integer> {
+
+    @Override
+    public String doSharding(final Collection<String> availableTargetNames, final PreciseShardingValue<Integer> shardingValue) {
+        String resultDatabaseName = "ds_" + shardingValue.getValue() % 2;
+        for (String each : availableTargetNames) {
+            if (each.equals(resultDatabaseName)) {
+                return each;
+            }
+        }
+        return null;
+    }
+
+    @Override
+    public Collection<String> doSharding(final Collection<String> availableTargetNames, final RangeShardingValue<Integer> shardingValue) {
+        throw new RuntimeException("This algorithm class does not support range queries.");
+    }
+}
+```
+
+修改相关 YAML 配置如下。
+
+```yaml
+rules:
+- !SHARDING
+  defaultDatabaseStrategy:
+      standard:
+        shardingColumn: user_id
+        shardingAlgorithmName: inline
+  shardingAlgorithms:
+    inline:
+        type: CLASS_BASED
+        props:
+          strategy: STANDARD
+          algorithmClassName: org.example.test.TestShardingAlgorithmFixture
+```
+
+在 `src/main/resources/META-INF/native-image/exmaple-test-metadata/reflect-config.json` 加入如下内容即可在正常在 GraalVM Native 
+Image 下使用。
+
+```json
+[
+{
+  "name":"org.example.test.TestShardingAlgorithmFixture",
+  "methods":[{"name":"<init>","parameterTypes":[] }]
+}
+]
+```
+
+2. 对于 `读写分离` 的功能，你需要使用 `行表达式` SPI 的其他实现，以在配置 `logic database name`，`writeDataSourceName` 和 `readDataSourceNames` 
+时绕开对 GroovyShell 的调用。一个可能的配置是使用 `LITERAL` 的 `行表达式` SPI 的实现。对于 `数据分片` 的功能的 `actualDataNodes` 同理。
+```yaml
+rules:
+- !READWRITE_SPLITTING
+  dataSources:
+    <LITERAL>readwrite_ds:
+      writeDataSourceName: <LITERAL>ds_0
+      readDataSourceNames:
+        - <LITERAL>ds_1
+        - <LITERAL>ds_2
+```
+
+3. 使用者依然需要在 `src/main/resources/META-INF/native-image` 文件夹或 `src/test/resources/META-INF/native-image` 文件夹配置独立
+文件的 GraalVM Reachability Metadata。使用者可通过 GraalVM Native Build Tools 的 GraalVM Tracing Agent 来快速采集 GraalVM 
+Reachability Metadata。
+
+4. 尚未验证 DistSQL 的可用性。使用者需自行添加额外的 GraalVM Reachability Metadata。
+
+## 贡献 GraalVM Reachability Metadata
+
+ShardingSphere 对在 GraalVM Native Image 下的可用性的验证，是通过 GraalVM Native Build Tools 的 Maven Plugin 子项目来完成的。
+通过在 JVM 下运行单元测试，为单元测试打上 `junit-platform-unique-ids*` 标签，此后构建为 GraalVM Native Image 进行 nativeTest 来测试
+在 GraalVM Native Image 下的单元测试覆盖率。请贡献者不要使用 `io.kotest:kotest-runner-junit5-jvm:5.5.4` 等在 `test listener` mode 下
+failed to discover tests 的测试库。
+
+ShardingSphere 定义了 `shardingsphere-infra-nativetest` 的 Maven Module 用于为 native Test 提供小型的单元测试子集，
+此单元测试子集避免了使用 Mockito 等 native Test 下无法使用的第三方库。
+
+ShardingSphere 定义了 `nativeTestInShardingSphere` 的 Maven Profile 用于为 `shardingsphere-infra-nativetest` 模块执行 nativeTest 。
+
+假设贡献者处于新的 Ubuntu 22.04.3 LTS 实例下，其可通过如下 bash 命令通过 SDKMAN! 管理 JDK 和工具链，
+并为 `shardingsphere-infra-nativetest` 子模块执行 nativeTest。
+
+```bash
+sudo apt install unzip zip curl sed -y
+curl -s "https://get.sdkman.io" | bash
+source "$HOME/.sdkman/bin/sdkman-init.sh"
+sdk install java 17.0.9-graalce
+sdk use java 17.0.9-graalce
+sudo apt-get install build-essential libz-dev zlib1g-dev -y
+
+git clone [email protected]:apache/shardingsphere.git
+cd ./shardingsphere/
+./mvnw -PnativeTestInShardingSphere -T1C -e clean test
+```
+
+当贡献者发现缺少与 ShardingSphere 无关的第三方库的 GraalVM Reachability Metadata 时，应当在
+https://github.com/oracle/graalvm-reachability-metadata 打开新的 issue， 并提交包含依赖的第三方库缺失的 GraalVM Reachability
+Metadata 的 PR。ShardingSphere 在 `shardingsphere-infra-reachability-metadata` 子模块主动托管了部分第三方库的 GraalVM Reachability Metadata。
+
+如果 nativeTest 执行失败， 应为单元测试生成初步的 GraalVM Reachability Metadata，并手动调整以修复 nativeTest。
+如有需要，请使用 `org.junit.jupiter.api.condition.DisabledInNativeImage` 注解或 `org.graalvm.nativeimage.imagecode` 的
+System Property 屏蔽部分单元测试在 GraalVM Native Image 下运行。
+
+ShardingSphere 定义了 `generateMetadata` 的 Maven Profile 用于在 GraalVM JIT Compiler 下携带 GraalVM Tracing Agent 执行单元测试，并在特定目录下生成或合并
+已有的 GraalVM Reachability Metadata 文件。可通过如下 bash 命令简单处理此流程。贡献者仍可能需要手动调整具体的 JSON 条目，并在适当的时候
+调整 Maven Profile 和 GraalVM Tracing Agent 的 Filter 链。
+
+以下命令仅为 `shardingsphere-infra-nativetest` 生成 Conditional 形态的 GraalVM Reachability Metadata 的一个举例。生成的 GraalVM
+Reachability Metadata 位于 `shardingsphere-infra-reachability-metadata` 子模块下。
+
+对于测试类和测试文件独立使用的 GraalVM Reachability Metadata，贡献者应该放置到
+`${user.dir}/infra/nativetest/src/test/resources/META-INF/native-image/shardingsphere-infra-nativetest-test-metadata/`
+文件夹下。`${}` 内为相关子模块对应的 POM 4.0 的常规系统变量，自行替换。
+
+```bash
+git clone [email protected]:apache/shardingsphere.git
+cd ./shardingsphere/
+./mvnw -PgenerateMetadata -DskipNativeTests -e -T1C clean test native:metadata-copy
+```
+
+请手动删除无任何具体条目的 JSON 文件。