大數(shù)據(jù)時代必備技能——分庫分表的原理與應用

2023-07-10 10:18:22來源：今日頭條

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什么是分庫分表

分庫分表是指將一個大型的數(shù)據(jù)庫按照一定規(guī)則分成多個較小的數(shù)據(jù)庫，并將每個小數(shù)據(jù)庫再分成多個較小的表，以達到提高數(shù)據(jù)庫處理能力和加強數(shù)據(jù)安全性的目的。

為什么需要分庫分表

分庫分表的起源可以追溯到互聯(lián)網(wǎng)公司的大規(guī)模數(shù)據(jù)存儲和處理需求。在互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)，大型應用程序需要高效存儲和處理海量的數(shù)據(jù)，同時還需要滿足高并發(fā)、高可用性、高性能等要求。傳統(tǒng)的單機數(shù)據(jù)庫往往難以滿足這些需求，因此分庫分表技術(shù)應運而生。

分庫分表可以將海量數(shù)據(jù)分散到多個數(shù)據(jù)庫中，從而提高整個系統(tǒng)的吞吐量和性能。在分庫分表的方案中，通常會將數(shù)據(jù)按照一定的規(guī)則劃分為多個邏輯分區(qū)，每個分區(qū)都被保存到不同的數(shù)據(jù)庫上。

在實際應用中，當一個數(shù)據(jù)庫中存在海量數(shù)據(jù)時，查詢速度會變得非常緩慢，甚至出現(xiàn)卡頓現(xiàn)象。此時，采用分庫分表的方式可以有效地提高數(shù)據(jù)庫的查詢效率，并且可以將數(shù)據(jù)分散存儲在多個服務器上，有效避免單點故障，提高數(shù)據(jù)安全性。

分庫分表的原理

分庫分表的原理是將數(shù)據(jù)按照一定規(guī)則拆分成多個小塊，然后將這些小塊存儲到不同的數(shù)據(jù)庫或表中。拆分的規(guī)則通常有兩種，一種是按照數(shù)據(jù)類型進行拆分，比如將用戶信息、訂單信息、商品信息等分別存儲在不同的數(shù)據(jù)庫中；另一種是按照數(shù)據(jù)量進行拆分，比如將訂單按照時間分成多個表，并將每個表存放在不同的數(shù)據(jù)庫中。

分庫分表是一種常見的數(shù)據(jù)庫擴展方案，可以通過將數(shù)據(jù)分散到多個物理數(shù)據(jù)庫中，并按照一定的規(guī)則劃分數(shù)據(jù)，來提高系統(tǒng)的性能和并發(fā)能力。下面，我將詳細介紹分庫分表適用場景、好處和壞處，以及業(yè)內(nèi)常用的解決方案和執(zhí)行流程。

適用場景

需要進行分庫分表的場景包括：

數(shù)據(jù)量超過單機數(shù)據(jù)庫的容量極限，無法繼續(xù)擴容。應用程序需要快速響應大量的讀寫請求，單機數(shù)據(jù)庫無法滿足性能需求。需要對數(shù)據(jù)進行水平分割、分隔或者歸檔，以便更好地管理和維護數(shù)據(jù)。需要實現(xiàn)讀寫分離，增強系統(tǒng)的容錯性和可用性。需要實現(xiàn)數(shù)據(jù)的災備、備份或者恢復功能，以提高數(shù)據(jù)安全性和可靠性。好處和壞處好處提高系統(tǒng)的讀寫性能：由于數(shù)據(jù)被劃分到多個物理數(shù)據(jù)庫中，每個數(shù)據(jù)庫只需要負責一部分數(shù)據(jù)的查詢和更新，因此可以提高系統(tǒng)的并發(fā)能力和吞吐量。支持水平擴展：分庫分表可以讓應用程序在處理大量數(shù)據(jù)時，具有更好的性能和可伸縮性。當需要擴展時，只需要加入新的數(shù)據(jù)庫即可。增強系統(tǒng)的可用性：通過采用主從復制、故障切換等技術(shù)，可以實現(xiàn)讀寫分離和高可用性，增強系統(tǒng)的容錯性和可用性。壞處數(shù)據(jù)一致性難以保證：分庫分表會將同一個邏輯上的數(shù)據(jù)分成不同的物理數(shù)據(jù)庫，容易導致數(shù)據(jù)不一致的問題。例如，當某個數(shù)據(jù)庫出現(xiàn)故障時，可能會導致某些數(shù)據(jù)丟失或者無法及時同步到其他數(shù)據(jù)庫中。開發(fā)難度較大：分庫分表需要對應用程序的代碼進行修改，而且還需要進行相關的配置和管理，開發(fā)難度較大。查詢變得復雜：由于數(shù)據(jù)被分散到了多個數(shù)據(jù)庫中，因此在執(zhí)行查詢操作時需要對多個數(shù)據(jù)庫進行查詢并將結(jié)果進行合并。解決方案和執(zhí)行流程

業(yè)內(nèi)常用的分庫分表解決方案包括：

基于中間件的分庫分表方案：例如ShardingSphere、MyCat等?；跀?shù)據(jù)庫自身的分庫分表方案：例如MySQL自帶的分區(qū)表功能、PostgreSQL的Citus插件等。

基本的分庫分表執(zhí)行流程如下：

定義分片規(guī)則：對于每個需要進行分庫分表的實體對象，需要定義一個分片規(guī)則，用于計算該實體對象應該路由到哪個數(shù)據(jù)庫上。配置數(shù)據(jù)庫連接信息：在使用分庫分表之前，需要在配置文件中配置數(shù)據(jù)庫連接信息。路由計算：當執(zhí)行一個查詢語句時，根據(jù)每個實體對象的分片規(guī)則，計算出這個語句應該路由到哪個數(shù)據(jù)庫上進行查詢。數(shù)據(jù)庫操作：根據(jù)路由計算結(jié)果，將查詢語句發(fā)送到正確的數(shù)據(jù)庫上。如果這個語句是一個寫入操作，還可能會將它發(fā)送到特定的節(jié)點上。數(shù)據(jù)合并：在數(shù)據(jù)庫操作完成后，將查詢結(jié)果合并起來，并返回給應用程序。

總之，分庫分表是一種常見的數(shù)據(jù)庫擴展方案，可以提高系統(tǒng)的性能和并發(fā)能力，但也需要注意數(shù)據(jù)一致性和開發(fā)難度等問題。根據(jù)具體業(yè)務需求選擇適合的分庫分表解決方案，并按照執(zhí)行流程進行配置和管理。

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