浅谈MySQL Sharding分片技术

小鱼儿 2022-02-13 23:45 245阅读 0赞

一个生产系统总会经历一个业务量由小变大的过程，可扩展性成为了考量系统高可用性的一个重要衡量指标。试想一下，一个记事本应用程序，在存储的很少字节时，能够快速的打开和访问，但是如果硬要让记事本存储百万、千万字节，那么这个记事本估计就罢工了！同样，系统刚开始的时候，用户数量不多，所有的数据都放在了同一个数据库中，此时因为用户少压力小，一个数据库完全可以应付的了。但是随着用户数量不断增加，数据库压力也与日俱增，如果没有妥善的扩容机制，那么再强劲的硬件和商业数据库也会歇菜。

“Shard”字面意思为碎片，Sharding可以译为分片。MySQL5以后提供了Sharding的能力，其目的就是为突破单节点数据服务器I/O能力限制，解决数据库ScaleOut水平扩展的问题。通过Sharding可以将数据按照物理位置贴合用户分布，得到更加快速的响应；操作庞然大物总是让人头疼，Sharding将数据分块，更小的数据集操作汇总能够得到更加的体验；分片使得数据分摊在各个数据节点，对其操作实现负载均衡，众多屌丝的汇聚战胜了一个高富帅！

ü Sharding按方向可以分为两类。垂直分区：以表为单位，把不同的表分散到不同的数据库或主机上。特点是规则简单，实施方便，适合业务之间耦合度低的系统。水平分区：以行为单位，将同一个表中的数据按照某种条件拆分到不同的数据库或主机上。特点是相对复杂，适合单表巨大的系统。

ü Sharding按模式可以分为两大模式。静态分片模式，即分区键是静态分配的，一般使用范围或哈希函数，例如深圳团队放到一个分片，北京团队放到另外一个分片；或者编号为0096开头的员工放到一个分片，而0199开头的员工放到另外一个分片。这种模式虽然实现简单，但明显的缺陷便是存在数据不均匀的情况。动态分片模式，即分区函数将从字典中查找分区键，然后定位具体哪个分片存储了数据。这种模式比静态模式更加灵活，但是需要一个集中存储来存放字典，每次查找数据都需要执行2次查询，并且集中存储本身还可能存在单点故障。

ü Sharding按分区类型分为：

1)       RANGE 分区：基于属于一个给定连续区间的列值，把多行分配给分区。

2)       LIST 分区：类似于按RANGE分区，区别在于LIST分区是基于列值匹配一个离散值集合中的某个值来进行选择。

3)       HASH分区：基于用户定义的表达式的返回值来进行选择的分区，该表达式使用将要插入到表中的这些行的列值进行计算。

4)       KEY 分区：类似于按HASH分区，区别在于KEY分区只支持计算一列或多列，且MySQL服务器提供其自身的哈希函数。必须有一列或多列包含整数值。

在经过周密的设计和反复的测试后发现，所做的一切的努力都是值得的，MySQL的Sharding技术让一群低廉的PC服务器构成了一个可以媲美昂贵的小型机\+商业数据库的性能，以低成本的方式构建了强大的数据中心。难怪淘宝这个巨人在很早的时候就一直推行“走你IOE”！

因此，学习MySQL Sharding百益而无一害！最早的先驱者估计可以是Google捐赠给开源社区的Hibernateshards了，这是一个Hibernate应用横向分割的分布式数据库解决方案的框架。它可以让一个Hibernate应用比较简单地加入横向分割的数据库分布式功能。另外，还有HiveDB。其底层也是基于Hibernateshards实现，目前版本相对稳定，其亮点是具有类似mysqlproxy之类多服务器容错功能，单独服务器发生故障不影响系统正常运行，通过类似ha-jdbc思想实现。最后，不得不提的就是淘宝贡献的TDDL，使用过淘宝的同学应该都深有体会，其可靠性、可用性、稳定性、可扩展性均领跑业界很多同类产品。TDDL最大的两个亮点是动态数据源管理和分库分表。建议抽出游戏时间，向淘宝好好学习，天天向上！