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本文為了便于讀者理解，將以“用戶中心”數(shù)據(jù)庫為例，講解數(shù)據(jù)庫架構(gòu)設(shè)計的常見玩法。
員工經(jīng)過長期磨合與沉淀，具備了協(xié)作精神，得以通過團(tuán)隊(duì)的力量開發(fā)出優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品。成都創(chuàng)新互聯(lián)公司堅(jiān)持“專注、創(chuàng)新、易用”的產(chǎn)品理念，因?yàn)椤皩Ｗ⑺詫I(yè)、創(chuàng)新互聯(lián)網(wǎng)站所以易用所以簡單”。公司專注于為企業(yè)提供成都網(wǎng)站設(shè)計、成都網(wǎng)站建設(shè)、微信公眾號開發(fā)、電商網(wǎng)站開發(fā)，小程序定制開發(fā)，軟件按需開發(fā)等一站式互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)服務(wù)。
一、用戶中心
用戶中心是一個常見業(yè)務(wù)，主要提供用戶注冊、登錄、信息查詢與修改的服務(wù)，其核心元數(shù)據(jù)為：
- User(uid, uname, passwd, sex, age,nickname, …)
其中：
- uid為用戶ID，主鍵
- uname, passwd, sex, age, nickname, …等為用戶的屬性
數(shù)據(jù)庫設(shè)計上，一般來說在業(yè)務(wù)初期，單庫單表就能夠搞定這個需求。
二、圖示說明
為了方便大家理解，后文圖片說明較多，其中：
- “灰色”方框，表示service，服務(wù)
- “紫色”圓框，標(biāo)識master，主庫
- “粉色”圓框，表示slave，從庫
三、單庫架構(gòu)
最常見的架構(gòu)設(shè)計如上：
- user-service：用戶中心服務(wù)，對調(diào)用者提供友好的RPC接口
- user-db：一個庫進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲
四、分組架構(gòu)
什么是分組?
答：分組架構(gòu)是最常見的一主多從，主從同步，讀寫分離數(shù)據(jù)庫架構(gòu)：
- user-service：依舊是用戶中心服務(wù)
- user-db-M(master)：主庫，提供數(shù)據(jù)庫寫服務(wù)
- user-db-S(slave)：從庫，提供數(shù)據(jù)庫讀服務(wù)
主和從構(gòu)成的數(shù)據(jù)庫集群稱為“組”。
分組有什么特點(diǎn)?
答：同一個組里的數(shù)據(jù)庫集群：
- 主從之間通過binlog進(jìn)行數(shù)據(jù)同步
- 多個實(shí)例數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)完全相同
- 多個實(shí)例存儲的數(shù)據(jù)也完全相同，本質(zhì)上是將數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)制
分組架構(gòu)究竟解決什么問題?
答：大部分互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)讀多寫少，數(shù)據(jù)庫的讀往往***成為性能瓶頸，如果希望：
- 線性提升數(shù)據(jù)庫讀性能
- 通過消除讀寫鎖沖突提升數(shù)據(jù)庫寫性能
- 通過冗余從庫實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的“讀高可用”
此時可以使用分組架構(gòu)，需要注意的是，分組架構(gòu)中，數(shù)據(jù)庫的主庫依然是寫單點(diǎn)。
一句話總結(jié)，分組解決的是“數(shù)據(jù)庫讀寫高并發(fā)量高”問題，所實(shí)施的架構(gòu)設(shè)計。
五、分片架構(gòu)
什么是分片?
答：分片架構(gòu)是大伙常說的水平切分(sharding)數(shù)據(jù)庫架構(gòu)：
- user-service：依舊是用戶中心服務(wù)
- user-db1：水平切分成2份中的***份
- user-db2：水平切分成2份中的第二份
分片后，多個數(shù)據(jù)庫實(shí)例也會構(gòu)成一個數(shù)據(jù)庫集群。
水平切分，到底是分庫還是分表?
答：強(qiáng)烈建議分庫，而不是分表，因?yàn)椋?/p>
- 分表依然公用一個數(shù)據(jù)庫文件，仍然有磁盤IO的競爭
- 分庫能夠很容易的將數(shù)據(jù)遷移到不同數(shù)據(jù)庫實(shí)例，甚至數(shù)據(jù)庫機(jī)器上，擴(kuò)展性更好
水平切分，用什么算法?
答：常見的水平切分算法有“范圍法”和“哈希法”：
范圍法如上圖：以用戶中心的業(yè)務(wù)主鍵uid為劃分依據(jù)，將數(shù)據(jù)水平切分到兩個數(shù)據(jù)庫實(shí)例上去：
- user-db1：存儲0到1千萬的uid數(shù)據(jù)
- user-db2：存儲0到2千萬的uid數(shù)據(jù)
哈希法如上圖：也是以用戶中心的業(yè)務(wù)主鍵uid為劃分依據(jù)，將數(shù)據(jù)水平切分到兩個數(shù)據(jù)庫實(shí)例上去：
- user-db1：存儲uid取模得1的uid數(shù)據(jù)
- user-db2：存儲uid取模得0的uid數(shù)據(jù)
這兩種方法在互聯(lián)網(wǎng)都有使用，其中哈希法使用較為廣泛。
分片有什么特點(diǎn)?
答：同一個分片里的數(shù)據(jù)庫集群：
- 多個實(shí)例之間本身不直接產(chǎn)生聯(lián)系，不像主從間有binlog同步
- 多個實(shí)例數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)，也完全相同
- 多個實(shí)例存儲的數(shù)據(jù)之間沒有交集，所有實(shí)例間數(shù)據(jù)并集構(gòu)成全局?jǐn)?shù)據(jù)
分片架構(gòu)究竟解決什么問題?
答：大部分互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)量很大，單庫容量容易成為瓶頸，此時通過分片可以：
- 線性提升數(shù)據(jù)庫寫性能，需要注意的是，分組架構(gòu)是不能線性提升數(shù)據(jù)庫寫性能的
- 降低單庫數(shù)據(jù)容量
一句話總結(jié)，分片解決的是“數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)量大”問題，所實(shí)施的架構(gòu)設(shè)計。
六、分組+分片架構(gòu)
如果業(yè)務(wù)讀寫并發(fā)量很高，數(shù)據(jù)量也很大，通常需要實(shí)施分組+分片的數(shù)據(jù)庫架構(gòu)：
- 通過分片來降低單庫的數(shù)據(jù)量，線性提升數(shù)據(jù)庫的寫性能
- 通過分組來線性提升數(shù)據(jù)庫的讀性能，保證讀庫的高可用
七、垂直切分
除了水平切分，垂直切分也是一類常見的數(shù)據(jù)庫架構(gòu)設(shè)計，垂直切分一般和業(yè)務(wù)結(jié)合比較緊密。
還是以用戶中心為例，可以這么進(jìn)行垂直切分：
- User(uid, uname, passwd, sex, age, …)
- User_EX(uid, intro, sign, …)
- 垂直切分開的表，主鍵都是uid
- 登錄名，密碼，性別，年齡等屬性放在一個垂直表(庫)里
- 自我介紹，個人簽名等屬性放在另一個垂直表(庫)里
如何進(jìn)行垂直切分?
答：根據(jù)業(yè)務(wù)對數(shù)據(jù)進(jìn)行垂直切分時，一般要考慮屬性的“長度”和“訪問頻度”兩個因素：
- 長度較短，訪問頻率較高的放在一起
- 長度較長，訪問頻度較低的放在一起
這是因?yàn)?，?shù)據(jù)庫會以行(row)為單位，將數(shù)load到內(nèi)存(buffer)里，在內(nèi)存容量有限的情況下，長度短且訪問頻度高的屬性，內(nèi)存能夠load更多的數(shù)據(jù)，***率會更高，磁盤IO會減少，數(shù)據(jù)庫的性能會提升。
垂直切分有什么特點(diǎn)?
答：垂直切分和水平切有相似的地方，又不太相同：
- 多個實(shí)例之間也不直接產(chǎn)生聯(lián)系，即沒有binlog同步
- 多個實(shí)例數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)，都不一樣
- 多個實(shí)例存儲的數(shù)據(jù)之間至少有一列交集，一般來說是業(yè)務(wù)主鍵，所有實(shí)例間數(shù)據(jù)并集構(gòu)成全局?jǐn)?shù)據(jù)
垂直切分解決什么問題?
答：垂直切分即可以降低單庫的數(shù)據(jù)量，還可以降低磁盤IO從而提升吞吐量，但它與業(yè)務(wù)結(jié)合比較緊密，并不是所有業(yè)務(wù)都能夠進(jìn)行垂直切分的。
八、總結(jié)
文章較長，希望至少記住這么幾點(diǎn)：
- 業(yè)務(wù)初期用單庫
- 讀壓力大，讀高可用，用分組
- 數(shù)據(jù)量大，寫線性擴(kuò)容，用分片
- 屬性短，訪問頻度高的屬性，垂直拆分到一起
【本文為專欄作者“58沈劍”原創(chuàng)稿件，轉(zhuǎn)載請聯(lián)系原作者】
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