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數(shù)據(jù)庫(kù)分區(qū)：優(yōu)化數(shù)據(jù)存儲(chǔ)效率的關(guān)鍵字
專注于為中小企業(yè)提供成都網(wǎng)站制作、成都做網(wǎng)站、外貿(mào)營(yíng)銷(xiāo)網(wǎng)站建設(shè)服務(wù),電腦端+手機(jī)端+微信端的三站合一,更高效的管理,為中小企業(yè)察雅免費(fèi)做網(wǎng)站提供優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。我們立足成都，凝聚了一批互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)人才，有力地推動(dòng)了成百上千企業(yè)的穩(wěn)健成長(zhǎng)，幫助中小企業(yè)通過(guò)網(wǎng)站建設(shè)實(shí)現(xiàn)規(guī)模擴(kuò)充和轉(zhuǎn)變。
隨著數(shù)據(jù)規(guī)模的不斷增長(zhǎng)，數(shù)據(jù)庫(kù)的存儲(chǔ)和查詢效率逐漸成為大數(shù)據(jù)應(yīng)用中的瓶頸之一。一種解決方案是數(shù)據(jù)庫(kù)分區(qū)。數(shù)據(jù)庫(kù)分區(qū)將數(shù)據(jù)分散到多個(gè)物理位置，使得大型數(shù)據(jù)庫(kù)能夠有效地存儲(chǔ)和管理。在本文中，我們將學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)庫(kù)分區(qū)的概念和原理，并探討如何實(shí)現(xiàn)它以獲得更高效的性能和更好的管理能力。
什么是數(shù)據(jù)庫(kù)分區(qū)？
在數(shù)據(jù)庫(kù)中，分區(qū)是指把表或索引拆分成多個(gè)獨(dú)立的、非重疊的部分，每個(gè)部分都可以獨(dú)立地存儲(chǔ)和查詢。這種技術(shù)使得在單一數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)大量數(shù)據(jù)成為可能，同時(shí)提高了數(shù)據(jù)庫(kù)查詢的速度。分區(qū)技術(shù)能夠用于水平分區(qū)和垂直分區(qū)兩個(gè)方面。水平分區(qū)是將數(shù)據(jù)按行拆分，每個(gè)分區(qū)包含表中一部分行；垂直分區(qū)則是按列分區(qū)，把表按列分為多個(gè)部分。不同的分區(qū)方式根據(jù)不同的需求進(jìn)行選擇，以達(dá)到更好的性能。
數(shù)據(jù)庫(kù)分區(qū)的優(yōu)勢(shì)
數(shù)據(jù)庫(kù)分區(qū)的更大優(yōu)勢(shì)就是使大型數(shù)據(jù)庫(kù)變得更易管理。通過(guò)將數(shù)據(jù)分割成合理的部分，分區(qū)技術(shù)在以下方面提供性能和管理的優(yōu)勢(shì)。
高效的查詢速度
應(yīng)用程序在查詢數(shù)據(jù)時(shí)，只需掃描一個(gè)分區(qū)中的數(shù)據(jù)而不是整個(gè)表。分區(qū)也可以分別分布在不同的服務(wù)器上，進(jìn)一步加快查詢速度。
更好的數(shù)據(jù)管理
數(shù)據(jù)庫(kù)分區(qū)可將數(shù)據(jù)拆分成更小的單元，此舉有助于維護(hù)大型數(shù)據(jù)庫(kù)。如果某個(gè)分區(qū)出現(xiàn)問(wèn)題，只需處理那個(gè)分區(qū)而不必處理整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)。此外，由于數(shù)據(jù)分開(kāi)存儲(chǔ)，數(shù)據(jù)庫(kù)還可以在多臺(tái)服務(wù)器上分別管理。
更好的可用性與可擴(kuò)展性
數(shù)據(jù)庫(kù)分區(qū)可以將表或者索引擴(kuò)展至多個(gè)服務(wù)器，進(jìn)一步增加了可用性。若有需要，當(dāng)數(shù)據(jù)量擴(kuò)大時(shí)，可以添加更多分區(qū)來(lái)存儲(chǔ)和管理數(shù)據(jù)。
如何實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)分區(qū)
數(shù)據(jù)庫(kù)分區(qū)可以通過(guò)在數(shù)據(jù)庫(kù)引擎中自己設(shè)置分區(qū)規(guī)則來(lái)實(shí)現(xiàn)。在Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)中，可以使用自動(dòng)分區(qū)或手動(dòng)分區(qū)方法。自動(dòng)分區(qū)可以根據(jù)分區(qū)鍵的值自動(dòng)在分區(qū)中創(chuàng)建分區(qū)，而手動(dòng)分區(qū)則需要手動(dòng)創(chuàng)建每個(gè)分區(qū)。使用數(shù)據(jù)庫(kù)分區(qū)，還需要定義分區(qū)鍵，分區(qū)規(guī)則和分區(qū)數(shù)等細(xì)節(jié)。這些參數(shù)具體的設(shè)置要根據(jù)具體需求進(jìn)行調(diào)整。
數(shù)據(jù)庫(kù)分區(qū)的使用案例
數(shù)據(jù)庫(kù)分區(qū)技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用很廣泛。比如，網(wǎng)上銀行系統(tǒng)可以使用數(shù)據(jù)庫(kù)分區(qū)技術(shù)來(lái)縮短交易處理時(shí)間，從而提高用戶的移動(dòng)端體驗(yàn)。另一個(gè)的例子是，做私有云的公司需要自己構(gòu)建一個(gè)云存儲(chǔ)，并將存儲(chǔ)中心數(shù)據(jù)分區(qū)，以提高存儲(chǔ)和檢索速度。
結(jié)論
數(shù)據(jù)庫(kù)分區(qū)技術(shù)是一種優(yōu)化數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的重要工具。數(shù)據(jù)庫(kù)分區(qū)能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和查詢的同時(shí)，增強(qiáng)數(shù)據(jù)的可用性和可擴(kuò)展性。這種技術(shù)尤其適用于大型數(shù)據(jù)庫(kù)，已經(jīng)在許多企業(yè)的應(yīng)用中得到了應(yīng)用。
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- 為什么說(shuō)hbase是一個(gè)面向列的數(shù)據(jù)庫(kù)？
為什么說(shuō)hbase是一個(gè)面向列的數(shù)據(jù)庫(kù)？
在說(shuō)HBase之前，我想再嘮叨幾句。做互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的哥們兒應(yīng)該都清楚，互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用這東西，你沒(méi)辦法預(yù)測(cè)你的系統(tǒng)什么時(shí)候會(huì)被多少人訪問(wèn)，你面臨的用戶到底有多少，說(shuō)不定今天你的用戶還少，明天系統(tǒng)用戶就變多了，結(jié)果您的系統(tǒng)應(yīng)付不過(guò)來(lái)了了，不干了，這豈不是咱哥幾個(gè)的悲哀，說(shuō)時(shí)髦點(diǎn)就叫“杯具啊”。\x0d\x0a\x0d\x0a其實(shí)說(shuō)白了，這些就是事先沒(méi)有認(rèn)清楚互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用什么才是最重要的。從系統(tǒng)架構(gòu)的角度來(lái)說(shuō)，互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用更加看重系統(tǒng)性能以及伸縮性，而傳統(tǒng)企業(yè)級(jí)應(yīng)用都是比較看重?cái)?shù)據(jù)完整性和數(shù)據(jù)安全性。那么我們就來(lái)說(shuō)說(shuō)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用伸縮性這事兒.對(duì)于伸縮性這事兒，哥們兒我也寫(xiě)了幾篇博文，想看的兄弟可以參考我以前的博文，對(duì)于web server,app server的伸縮性，我在這里先不說(shuō)了，因?yàn)檫@部分的伸縮性相對(duì)來(lái)說(shuō)比較容易一點(diǎn)，我主要來(lái)回顧一些一個(gè)慢慢變大的互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用如何應(yīng)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)這一層的伸縮。\x0d\x0a\x0d\x0a首先剛開(kāi)始，人不多，壓力也不大,搞一臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器就搞定了，此時(shí)所有的東東都塞進(jìn)一個(gè)Server里，包括web server,app server,db server,但是隨著人越來(lái)越多，系統(tǒng)壓力越來(lái)越多，這個(gè)時(shí)候可能你把web server,app server和db server分離了，好歹這樣可以應(yīng)付一陣子，但是隨著用戶量的不斷增加，你會(huì)發(fā)現(xiàn)，數(shù)據(jù)庫(kù)這哥們不行了，速度老慢了，有時(shí)候還會(huì)宕掉，所以這個(gè)時(shí)候，你得給數(shù)據(jù)庫(kù)這哥們找?guī)讉€(gè)伴，這個(gè)時(shí)候Master-Salve就出現(xiàn)了，這個(gè)時(shí)候有一個(gè)Master Server專門(mén)負(fù)責(zé)接收寫(xiě)操作，另外的幾個(gè)Salve Server專門(mén)進(jìn)行讀取，這樣Master這哥們終于不抱怨了，總算讀寫(xiě)分離了，壓力總算輕點(diǎn)了,這個(gè)時(shí)候其實(shí)主要是對(duì)讀取操作進(jìn)行了水平擴(kuò)張，通過(guò)增加多個(gè)Salve來(lái)克服查詢時(shí)CPU瓶頸。一般這樣下來(lái)，你的系統(tǒng)可以應(yīng)付一定的壓力，但是隨著用戶數(shù)量的增多，壓力的不斷增加，你會(huì)發(fā)現(xiàn)Master server這哥們的寫(xiě)壓力還是變的太大，沒(méi)辦法，這個(gè)時(shí)候怎么辦呢？你就得切分啊，俗話說(shuō)“只有切分了，才會(huì)有伸縮性嘛”，所以啊，這個(gè)時(shí)候只能分庫(kù)了，這也是我們常說(shuō)的數(shù)據(jù)庫(kù)“垂直切分”，比如將一些不關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)存放到不同的庫(kù)中，分開(kāi)部署，這樣終于可以帶走一部分的讀取和寫(xiě)入壓力了，Master又可以輕松一點(diǎn)了，但是隨著數(shù)據(jù)的不斷增多，你的數(shù)據(jù)庫(kù)表中的數(shù)據(jù)又變的非常的大，這樣查詢效率非常低，這個(gè)時(shí)候就需要進(jìn)行“水平分區(qū)”了，比如通過(guò)將User表中的數(shù)據(jù)按照10W來(lái)劃分，這樣每張表不會(huì)超過(guò)10W了。\x0d\x0a\x0d\x0a綜上所述，一般一個(gè)流行的web站點(diǎn)都會(huì)經(jīng)歷一個(gè)從單臺(tái)DB，到主從復(fù)制，到垂直分區(qū)再到水平分區(qū)的痛苦的過(guò)程。其實(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)切分這事兒，看起來(lái)原理貌似很簡(jiǎn)單，如果真正做起來(lái)，我想凡是sharding過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)的哥們兒都深受其苦啊。對(duì)于數(shù)據(jù)庫(kù)伸縮的文章，哥們兒可以看看后面的參考資料介紹。\x0d\x0a\x0d\x0a好了，從上面的那一堆廢話中，我們也發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)水平擴(kuò)張scale out是多么痛苦的一件事情，不過(guò)幸好技術(shù)在進(jìn)步，業(yè)界的其它弟兄也在努力，09年這一年出現(xiàn)了非常多的NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)，更準(zhǔn)確的應(yīng)該說(shuō)是No relation數(shù)據(jù)庫(kù)，這些數(shù)據(jù)庫(kù)多數(shù)都會(huì)對(duì)非結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)提供透明的水平擴(kuò)張能力，大大減輕了哥們兒設(shè)計(jì)時(shí)候的壓力。下面我就拿Hbase這分布式列存儲(chǔ)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)說(shuō)。\x0d\x0a\x0d\x0a一 Hbase是個(gè)啥東東？ \x0d\x0a在說(shuō)Hase是個(gè)啥家伙之前，首先我們來(lái)看看兩個(gè)概念，面向行存儲(chǔ)和面向列存儲(chǔ)。面向行存儲(chǔ)，我相信大伙兒應(yīng)該都清楚，我們熟悉的RDBMS就是此種類型的，面向行存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)庫(kù)主要適合于事務(wù)性要求嚴(yán)格場(chǎng)合，或者說(shuō)面向行存儲(chǔ)的存儲(chǔ)系統(tǒng)適合OLTP，但是根據(jù)CAP理論，傳統(tǒng)的RDBMS，為了實(shí)現(xiàn)強(qiáng)一致性，通過(guò)嚴(yán)格的ACID事務(wù)來(lái)進(jìn)行同步，這就造成了系統(tǒng)的可用性和伸縮性方面大大折扣，而目前的很多NoSQL產(chǎn)品，包括Hbase，它們都是一種最終一致性的系統(tǒng)，它們?yōu)榱烁叩目捎眯誀奚艘徊糠值囊恢滦?。好像，我上面說(shuō)了面向列存儲(chǔ)，那么到底什么是面向列存儲(chǔ)呢？Hbase,Casandra,Bigtable都屬于面向列存儲(chǔ)的分布式存儲(chǔ)系統(tǒng)?？吹竭@里，如果您不明白Hbase是個(gè)啥東東，不要緊，我再總結(jié)一下下：\x0d\x0a\x0d\x0aHbase是一個(gè)面向列存儲(chǔ)的分布式存儲(chǔ)系統(tǒng)，它的優(yōu)點(diǎn)在于可以實(shí)現(xiàn)高性能的并發(fā)讀寫(xiě)操作，同時(shí)Hbase還會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行透明的切分，這樣就使得存儲(chǔ)本身具有了水平伸縮性。\x0d\x0a\x0d\x0a二 Hbase數(shù)據(jù)模型 \x0d\x0aHBase,Cassandra的數(shù)據(jù)模型非常類似，他們的思想都是來(lái)源于Google的Bigtable，因此這三者的數(shù)據(jù)模型非常類似，唯一不同的就是Cassandra具有Super cloumn family的概念，而Hbase目前我沒(méi)發(fā)現(xiàn)。好了，廢話少說(shuō)，我們來(lái)看看Hbase的數(shù)據(jù)模型到底是個(gè)啥東東。\x0d\x0a\x0d\x0a在Hbase里面有以下兩個(gè)主要的概念，Row key,Column Family，我們首先來(lái)看看Column family,Column family中文又名“列族”，Column family是在系統(tǒng)啟動(dòng)之前預(yù)先定義好的，每一個(gè)Column Family都可以根據(jù)“限定符”有多個(gè)column.下面我們來(lái)舉個(gè)例子就會(huì)非常的清晰了。\x0d\x0a\x0d\x0a假如系統(tǒng)中有一個(gè)User表，如果按照傳統(tǒng)的RDBMS的話，User表中的列是固定的，比如schema 定義了name,age,sex等屬性，User的屬性是不能動(dòng)態(tài)增加的。但是如果采用列存儲(chǔ)系統(tǒng)，比如Hbase，那么我們可以定義User表，然后定義info 列族，User的數(shù)據(jù)可以分為：info:name = zhangsan,info:age=30,info:sex=male等，如果后來(lái)你又想增加另外的屬性，這樣很方便只需要info:newProperty就可以了。\x0d\x0a\x0d\x0a也許前面的這個(gè)例子還不夠清晰，我們?cè)倥e個(gè)例子來(lái)解釋一下，熟悉SNS的朋友，應(yīng)該都知道有好友Feed，一般設(shè)計(jì)Feed，我們都是按照“某人在某時(shí)做了標(biāo)題為某某的事情”，但是同時(shí)一般我們也會(huì)預(yù)留一下關(guān)鍵字，比如有時(shí)候feed也許需要url，feed需要image屬性等，這樣來(lái)說(shuō)，feed本身的屬性是不確定的，因此如果采用傳統(tǒng)的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)將非常麻煩，況且關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)會(huì)造成一些為null的單元浪費(fèi)，而列存儲(chǔ)就不會(huì)出現(xiàn)這個(gè)問(wèn)題，在Hbase里，如果每一個(gè)column 單元沒(méi)有值，那么是占用空間的。下面我們通過(guò)兩張圖來(lái)形象的表示這種關(guān)系：\x0d\x0a\x0d\x0a上圖是傳統(tǒng)的RDBMS設(shè)計(jì)的Feed表，我們可以看出feed有多少列是固定的，不能增加，并且為null的列浪費(fèi)了空間。但是我們?cè)倏纯聪聢D，下圖為Hbase，Cassandra,Bigtable的數(shù)據(jù)模型圖，從下圖可以看出，F(xiàn)eed表的列可以動(dòng)態(tài)的增加，并且為空的列是不存儲(chǔ)的，這就大大節(jié)約了空間，關(guān)鍵是Feed這東西隨著系統(tǒng)的運(yùn)行，各種各樣的Feed會(huì)出現(xiàn)，我們事先沒(méi)辦法預(yù)測(cè)有多少種Feed，那么我們也就沒(méi)有辦法確定Feed表有多少列，因此Hbase,Cassandra,Bigtable的基于列存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)模型就非常適合此場(chǎng)景。說(shuō)到這里，采用Hbase的這種方式，還有一個(gè)非常重要的好處就是Feed會(huì)自動(dòng)切分，當(dāng)Feed表中的數(shù)據(jù)超過(guò)某一個(gè)閥值以后，Hbase會(huì)自動(dòng)為我們切分?jǐn)?shù)據(jù)，這樣的話，查詢就具有了伸縮性，而再加上Hbase的弱事務(wù)性的特性，對(duì)Hbase的寫(xiě)入操作也將變得非常快。\x0d\x0a\x0d\x0a上面說(shuō)了Column family，那么我之前說(shuō)的Row key是啥東東，其實(shí)你可以理解row key為RDBMS中的某一個(gè)行的主鍵，但是因?yàn)镠base不支持條件查詢以及Order by等查詢，因此Row key的設(shè)計(jì)就要根據(jù)你系統(tǒng)的查詢需求來(lái)設(shè)計(jì)了額。我還拿剛才那個(gè)Feed的列子來(lái)說(shuō)，我們一般是查詢某個(gè)人最新的一些Feed，因此我們Feed的Row key可以有以下三個(gè)部分構(gòu)成
，這樣以來(lái)當(dāng)我們要查詢某個(gè)人的最進(jìn)的Feed就可以指定Start Rowkey為
，End Rowkey為
來(lái)查詢了，同時(shí)因?yàn)镠base中的記錄是按照rowkey來(lái)排序的，這樣就使得查詢變得非?？?。\x0d\x0a\x0d\x0a三 Hbase的優(yōu)缺點(diǎn) \x0d\x0a1 列的可以動(dòng)態(tài)增加，并且列為空就不存儲(chǔ)數(shù)據(jù),節(jié)省存儲(chǔ)空間.\x0d\x0a\x0d\x0a2 Hbase自動(dòng)切分?jǐn)?shù)據(jù)，使得數(shù)據(jù)存儲(chǔ)自動(dòng)具有水平scalability.\x0d\x0a\x0d\x0a3 Hbase可以提供高并發(fā)讀寫(xiě)操作的支持\x0d\x0a\x0d\x0aHbase的缺點(diǎn)：\x0d\x0a\x0d\x0a1 不能支持條件查詢，只支持按照Row key來(lái)查詢.\x0d\x0a\x0d\x0a2 暫時(shí)不能支持Master server的故障切換,當(dāng)Master宕機(jī)后,整個(gè)存儲(chǔ)系統(tǒng)就會(huì)掛掉.\x0d\x0a\x0d\x0a四.補(bǔ)充\x0d\x0a1.數(shù)據(jù)類型，HBase只有簡(jiǎn)單的字符類型，所有的類型都是交由用戶自己處理，它只保存字符串。而關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)有豐富的類型和存儲(chǔ)方式。\x0d\x0a2.數(shù)據(jù)操作：HBase只有很簡(jiǎn)單的插入、查詢、刪除、清空等操作，表和表之間是分離的，沒(méi)有復(fù)雜的表和表之間的關(guān)系，而傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)通常有各式各樣的函數(shù)和連接操作。 \x0d\x0a3.存儲(chǔ)模式：HBase是基于列存儲(chǔ)的，每個(gè)列族都由幾個(gè)文件保存，不同的列族的文件時(shí)分離的。而傳統(tǒng)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)是基于表格結(jié)構(gòu)和行模式保存的 \x0d\x0a4.數(shù)據(jù)維護(hù)，HBase的更新操作不應(yīng)該叫更新，它實(shí)際上是插入了新的數(shù)據(jù)，而傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)是替換修改\x0d\x0a5.可伸縮性，Hbase這類分布式數(shù)據(jù)庫(kù)就是為了這個(gè)目的而開(kāi)發(fā)出來(lái)的，所以它能夠輕松增加或減少硬件的數(shù)量，并且對(duì)錯(cuò)誤的兼容性比較高。而傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)通常需要增加中間層才能實(shí)現(xiàn)類似的功能
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文章題目：數(shù)據(jù)庫(kù)分區(qū)：優(yōu)化數(shù)據(jù)存儲(chǔ)效率的關(guān)鍵字。(數(shù)據(jù)庫(kù)分區(qū)關(guān)鍵字)
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