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   隨著公司的業(yè)務(wù)發(fā)展不斷的壯大，像一些核心的業(yè)務(wù)（如訂單）數(shù)據(jù)量會(huì)越來(lái)越大，此時(shí)就需要考慮分庫(kù)分表方案來(lái)應(yīng)對(duì)業(yè)務(wù)的發(fā)展。今天就來(lái)聊聊分庫(kù)分表的一些設(shè)計(jì)方案。

1、冷熱數(shù)據(jù)分離方案

    在我們業(yè)務(wù)中有些數(shù)據(jù)只是最近一段時(shí)間使用比較頻繁，過(guò)著這段時(shí)間就基本上不用了，如龍蝦之前負(fù)責(zé)的物流系統(tǒng)中的物流軌跡數(shù)據(jù)，一條物流單號(hào)對(duì)應(yīng)著若干條物流軌跡數(shù)據(jù)，如下所示的物流軌跡：

    一個(gè)物流單號(hào)（如YT20241234569）對(duì)應(yīng)的軌跡有6條數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)了，假設(shè)一天的訂單量有2萬(wàn)單，此時(shí)至少有12萬(wàn)條物流軌跡產(chǎn)生， 日復(fù)一日的數(shù)據(jù)量積累，那么物流軌跡表的數(shù)據(jù)也是非常的龐大的。   

    從業(yè)務(wù)角度分析，按照用戶的習(xí)慣來(lái)講，某個(gè)訂單待收貨與交易成功之間的這段時(shí)間中我們是比較關(guān)心物流的軌跡的，一旦收到貨之后基本很少再去看這單的物流軌跡信息，所以針對(duì)這種數(shù)據(jù)量大（物流軌跡數(shù)據(jù)）、只在某段時(shí)間內(nèi)頻繁關(guān)心的數(shù)據(jù)，我們可以使用冷熱數(shù)據(jù)隔離的方案來(lái)解決數(shù)據(jù)量大的問(wèn)題。下圖使用物流軌跡數(shù)據(jù)冷熱分離方案為案例分析：

（1）物流單號(hào)訂閱物流系統(tǒng)，物流系統(tǒng)將物流單號(hào)訂閱三方快遞，一旦訂閱成功之后，三方快遞收到物流軌跡變動(dòng)就會(huì)推送給物流系統(tǒng)，然后物流系統(tǒng)將數(shù)據(jù)存放到熱表中；

（2）用戶查詢的時(shí)候優(yōu)先從熱表先查詢數(shù)據(jù)，如果熱表有物流軌跡的數(shù)據(jù)就直接返回?cái)?shù)據(jù)給用戶；如果熱表中不存在物流數(shù)據(jù)，那么再去冷表中查詢數(shù)據(jù)，將冷表的查詢結(jié)果給用戶；

（3）每天夜里（如凌晨?jī)牲c(diǎn)）采用定時(shí)任務(wù)將一個(gè)月之前的數(shù)據(jù)都遷移到冷表中，這樣可以保持熱表中都是最近的數(shù)據(jù)。

    至此就完成了一套使用通過(guò)冷熱分離的方案實(shí)現(xiàn)對(duì)日增幾十萬(wàn)條業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的處理。

2、分庫(kù)分表方案

    公司現(xiàn)有的業(yè)務(wù)體量非常大的，在讀寫分離、主從架構(gòu)都無(wú)法滿足現(xiàn)有的業(yè)務(wù)的時(shí)候，我們就可以考慮分庫(kù)分表，為什么不優(yōu)先考慮分庫(kù)分表方案呢？因?yàn)闃I(yè)務(wù)數(shù)據(jù)越分散，開發(fā)和維護(hù)成本就越高，并且系統(tǒng)的不穩(wěn)定性又多一些威脅因素。

    分庫(kù)分表是應(yīng)對(duì)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)量大、高并發(fā)的重要手段之一，我們要搞清楚何時(shí)分庫(kù)，何時(shí)分表，何時(shí)既分庫(kù)也分表呢？

（a）分庫(kù)的場(chǎng)景：在高并發(fā)下，數(shù)據(jù)庫(kù)的連接不夠用的時(shí)候，此時(shí)可以通過(guò)增加數(shù)據(jù)庫(kù)的實(shí)例來(lái)增加數(shù)據(jù)庫(kù)的連接數(shù)。如下所示的分庫(kù)方式：

（b）分表的場(chǎng)景：如果單表的數(shù)據(jù)量很龐大，此時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的連接是夠用的，但是存儲(chǔ)和查詢的性能已經(jīng)成為業(yè)務(wù)瓶頸，那么就考慮分表。如下圖所示的分片：

（c）既分庫(kù)也分表的場(chǎng)景：數(shù)據(jù)庫(kù)的連接不夠，并且表數(shù)據(jù)量很龐大此時(shí)一般需要考慮既要分庫(kù)也要分表。但是具體分多少庫(kù)分多少表實(shí)際的業(yè)務(wù)預(yù)估數(shù)據(jù)量來(lái)做決定，如下圖所示的既分庫(kù)也分表的圖：

    在確定了需要分庫(kù)分表后就需要考慮將數(shù)據(jù)分到哪個(gè)庫(kù)或者哪張表中，下面介紹4種主流的切分：

（1）Range法

    此算法是按照某個(gè)字段（如訂單id、用戶id）的數(shù)據(jù)區(qū)間來(lái)進(jìn)行切分的，可以將數(shù)據(jù)切分到同一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)的不同表中，如下所示：

也可以將數(shù)據(jù)切分到不同庫(kù)的不同表中，如下所示：

    Range算法對(duì)于需要擴(kuò)容來(lái)說(shuō)是非常的友好的，因?yàn)橹恍枰砑右粡垟?shù)據(jù)表，通過(guò)算法就可以自動(dòng)實(shí)現(xiàn)擴(kuò)容機(jī)制。同時(shí)Range算法也存在寫偏移和熱點(diǎn)數(shù)據(jù)問(wèn)題。

（2）hash分片算法

    該方案是通過(guò)對(duì)分表鍵key進(jìn)行某種運(yùn)算（如取模運(yùn)算），然后通過(guò)運(yùn)算結(jié)果來(lái)決定路由的庫(kù)和表，如下圖所示：

    hash分片方案可以使得數(shù)據(jù)分片比較均勻，大大降低數(shù)據(jù)傾斜和熱點(diǎn)數(shù)據(jù)的問(wèn)題； hash分片方案的缺點(diǎn)也很明顯，如后期擴(kuò)容存在一定的難度，需要遷移數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)被切分到不同的庫(kù)和表中，存在查詢和分頁(yè)等問(wèn)題；

（3）查表映射法

    此方案的實(shí)現(xiàn)原理是將決定某個(gè)sharding key落在哪個(gè)分片上靠人為的預(yù)先制定的策略（策略記錄在數(shù)據(jù)表中）來(lái)分配，如下所示的分配流程：

    查表映射法可以靈活設(shè)置路由規(guī)則，但是要求映射表本身的數(shù)據(jù)不能太多，否則映射表反而成為性能瓶頸了。

    查表映射法相對(duì)其他兩種分片算法來(lái)說(shuō)，它需要二次查詢、實(shí)現(xiàn)上也更加的復(fù)雜一些。

（4）一致性hash

    一致性hash可以按照普通的hash算法對(duì)key哈希到一個(gè)圓環(huán)空間上，形成一個(gè)順時(shí)針的首位閉合的環(huán)形，如下圖所示：

    此時(shí)key1順時(shí)針放在節(jié)點(diǎn)A上，同理key放在B節(jié)點(diǎn)上，如果A、B、C節(jié)點(diǎn)假設(shè)分布不均勻，我們可以使用虛擬節(jié)點(diǎn)的方案來(lái)處理，之前龍蝦也介紹過(guò)一致性hash，有興趣的朋友可以在看下：

深入理解一致性Hash和虛擬節(jié)點(diǎn)

3、分庫(kù)分表帶來(lái)的問(wèn)題

（1）分布式id

    單庫(kù)單表的時(shí)代，我們可以直接使用表自增主鍵保證全局唯一，分庫(kù)分表后，需要自己維護(hù)全局唯一的ID。生成全局唯一id的方案如下整理：

整理10種分布式id生成方案

（2）分布式事務(wù)

    分庫(kù)分表之后可能就需要引入分布式事務(wù)的問(wèn)題，解決方案如下整理：

羅列分布式事務(wù)解決方案

（3）分頁(yè)查詢問(wèn)題

    單庫(kù)單表的時(shí)候我們可以使用數(shù)據(jù)的limit來(lái)進(jìn)行分頁(yè)查詢，但是分庫(kù)分表后就出現(xiàn)分頁(yè)查詢的問(wèn)題了，常見的處理方案如下：

（a）使用Elasticsearch；

（b）特定的條件先分頁(yè)查詢；按照某個(gè)字段先分頁(yè)查詢數(shù)據(jù)，查詢好之后再去查詢組裝其他的數(shù)據(jù)。