數據千萬級別之多,占用的存儲空間也比較大,可想而知它不會存儲在一塊連續的物理空間上,而是鏈式存儲在多個碎片的物理空間上。可能對于長字符串的比較,就用更多的時間查找與比較,這就導致用更多的時間。
可以做表拆分,減少單表字段數量,優化表結構。
在保證主鍵有效的情況下,檢查主鍵索引的字段順序,使得查詢語句中條件的字段順序和主鍵索引的字段順序保持一致。
主要兩種拆分 垂直拆分,水平拆分。
垂直分表
也就是“大表拆小表”,基于列字段進行的。一般是表中的字段較多,將不常用的, 數據較大,長度較長(比如text類型字段)的拆分到“擴展表“。 一般是針對那種幾百列的大表,也避免查詢時,數據量太大造成的“跨頁”問題。
垂直分庫針對的是一個系統中的不同業務進行拆分,比如用戶User一個庫,商品Product一個庫,訂單Order一個庫。 切分后,要放在多個服務器上,而不是一個服務器上。為什么? 我們想象一下,一個購物網站對外提供服務,會有用戶,商品,訂單等的CRUD。沒拆分之前, 全部都是落到單一的庫上的,這會讓數據庫的單庫處理能力成為瓶頸。按垂直分庫后,如果還是放在一個數據庫服務器上, 隨著用戶量增大,這會讓單個數據庫的處理能力成為瓶頸,還有單個服務器的磁盤空間,內存,tps等非常吃緊。 所以我們要拆分到多個服務器上,這樣上面的問題都解決了,以后也不會面對單機資源問題。
數據庫業務層面的拆分,和服務的“治理”,“降級”機制類似,也能對不同業務的數據分別的進行管理,維護,監控,擴展等。 數據庫往往最容易成為應用系統的瓶頸,而數據庫本身屬于“有狀態”的,相對于Web和應用服務器來講,是比較難實現“橫向擴展”的。 數據庫的連接資源比較寶貴且單機處理能力也有限,在高并發場景下,垂直分庫一定程度上能夠突破IO、連接數及單機硬件資源的瓶頸。
水平分表
針對數據量巨大的單張表(比如訂單表),按照某種規則(RANGE,HASH取模等),切分到多張表里面去。 但是這些表還是在同一個庫中,所以庫級別的數據庫操作還是有IO瓶頸。不建議采用。
水平分庫分表
將單張表的數據切分到多個服務器上去,每個服務器具有相應的庫與表,只是表中數據集合不同。 水平分庫分表能夠有效的緩解單機和單庫的性能瓶頸和壓力,突破IO、連接數、硬件資源等的瓶頸。
水平分庫分表切分規則
1. RANGE
從0到10000一個表,10001到20000一個表;
2. HASH取模
一個商場系統,一般都是將用戶,訂單作為主表,然后將和它們相關的作為附表,這樣不會造成跨庫事務之類的問題。 取用戶id,然后hash取模,分配到不同的數據庫上。
3. 地理區域
比如按照華東,華南,華北這樣來區分業務,七牛云應該就是如此。
4. 時間
按照時間切分,就是將6個月前,甚至一年前的數據切出去放到另外的一張表,因為隨著時間流逝,這些表的數據 被查詢的概率變小,所以沒必要和“熱數據”放在一起,這個也是“冷熱數據分離”。
分庫分表后面臨的問題
事務支持
分庫分表后,就成了分布式事務了。如果依賴數據庫本身的分布式事務管理功能去執行事務,將付出高昂的性能代價; 如果由應用程序去協助控制,形成程序邏輯上的事務,又會造成編程方面的負擔。
跨庫join
只要是進行切分,跨節點Join的問題是不可避免的。但是良好的設計和切分卻可以減少此類情況的發生。解決這一問題的普遍做法是分兩次查詢實現。在第一次查詢的結果集中找出關聯數據的id,根據這些id發起第二次請求得到關聯數據。
跨節點的count,order by,group by以及聚合函數問題
這些是一類問題,因為它們都需要基于全部數據集合進行計算。多數的代理都不會自動處理合并工作。解決方案:與解決跨節點join問題的類似,分別在各個節點上得到結果后在應用程序端進行合并。和join不同的是每個結點的查詢可以并行執行,因此很多時候它的速度要比單一大表快很多。但如果結果集很大,對應用程序內存的消耗是一個問題。
數據遷移,容量規劃,擴容等問題
來自淘寶綜合業務平臺團隊,它利用對2的倍數取余具有向前兼容的特性(如對4取余得1的數對2取余也是1)來分配數據,避免了行級別的數據遷移,但是依然需要進行表級別的遷移,同時對擴容規模和分表數量都有限制。總得來說,這些方案都不是十分的理想,多多少少都存在一些缺點,這也從一個側面反映出了Sharding擴容的難度。
ID問題
一旦數據庫被切分到多個物理結點上,我們將不能再依賴數據庫自身的主鍵生成機制。一方面,某個分區數據庫自生成的ID無法保證在全局上是唯一的;另一方面,應用程序在插入數據之前需要先獲得ID,以便進行SQL路由.
一些常見的主鍵生成策略
UUID
使用UUID作主鍵是最簡單的方案,但是缺點也是非常明顯的。由于UUID非常的長,除占用大量存儲空間外,最主要的問題是在索引上,在建立索引和基于索引進行查詢時都存在性能問題。
Twitter的分布式自增ID算法Snowflake
在分布式系統中,需要生成全局UID的場合還是比較多的,twitter的snowflake解決了這種需求,實現也還是很簡單的,除去配置信息,核心代碼就是毫秒級時間41位 機器ID 10位 毫秒內序列12位。
跨分片的排序分頁
一般來講,分頁時需要按照指定字段進行排序。當排序字段就是分片字段的時候,我們通過分片規則可以比較容易定位到指定的分片,而當排序字段非分片字段的時候,情況就會變得比較復雜了。為了最終結果的準確性,我們需要在不同的分片節點中將數據進行排序并返回,并將不同分片返回的結果集進行匯總和再次排序,最后再返回給用戶。






