还不懂分表分库?这篇文章值得阅读

一、数据库瓶颈不管是IO瓶颈,还是CPU瓶颈,最终都会导致数据库的活跃连接数增加,进而逼近甚至达到数据库可承载活跃连接数的阈值 。在业务Service来看就是,可用数据库连接少甚至无连接可用 。接下来就可以想象了吧(并发量、吞吐量、崩溃) 。
1、IO瓶颈
第一种:磁盘读IO瓶颈,热点数据太多,数据库缓存放不下,每次查询时会产生大量的IO,降低查询速度 -> 分库和垂直分表 。
第二种:网络IO瓶颈,请求的数据太多,网络带宽不够 -> 分库 。
2、CPU瓶颈
第一种:SQL问题,如SQL中包含join,group by,order by,非索引字段条件查询等,增加CPU运算的操作 -> SQL优化,建立合适的索引,在业务Service层进行业务计算 。
第二种:单表数据量太大,查询时扫描的行太多,SQL效率低,CPU率先出现瓶颈 -> 水平分表 。
二、分库分表2.1、水平分库

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概念:以字段为依据,按照一定策略(hash、range等),将一个库中的数据拆分到多个库中 。
结果:
  • 每个库的结构都一样;
  • 每个库的数据都不一样,没有交集;
  • 所有库的并集是全量数据;
场景:系统绝对并发量上来了,分表难以根本上解决问题,并且还没有明显的业务归属来垂直分库 。
分析:库多了,io和cpu的压力自然可以成倍缓解 。
2.2、水平分表
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概念:以字段为依据,按照一定策略(hash、range等),将一个表中的数据拆分到多个表中 。
结果:
  • 每个表的结构都一样;
  • 每个表的数据都不一样,没有交集;
  • 所有表的并集是全量数据;
场景:系统绝对并发量并没有上来,只是单表的数据量太多,影响了SQL效率,加重了CPU负担,以至于成为瓶颈 。
分析:表的数据量少了,单次SQL执行效率高,自然减轻了CPU的负担 。
2.3、垂直分库
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概念:以表为依据,按照业务归属不同,将不同的表拆分到不同的库中 。
结果:
  • 每个库的结构都不一样;
  • 每个库的数据也不一样,没有交集;
  • 所有库的并集是全量数据;
场景:系统绝对并发量上来了,并且可以抽象出单独的业务模块 。
分析:到这一步,基本上就可以服务化了 。例如,随着业务的发展一些公用的配置表、字典表等越来越多,这时可以将这些表拆到单独的库中,甚至可以服务化 。再有,随着业务的发展孵化出了一套业务模式,这时可以将相关的表拆到单独的库中,甚至可以服务化 。
2.4、垂直分表
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概念:以字段为依据,按照字段的活跃性,将表中字段拆到不同的表(主表和扩展表)中 。
结果:
  • 每个表的结构都不一样;
  • 每个表的数据也不一样,一般来说,每个表的字段至少有一列交集,一般是主键,用于关联数据;
  • 所有表的并集是全量数据;
场景:系统绝对并发量并没有上来,表的记录并不多,但是字段多,并且热点数据和非热点数据在一起,单行数据所需的存储空间较大 。以至于数据库缓存的数据行减少,查询时会去读磁盘数据产生大量的随机读IO,产生IO瓶颈 。
分析:可以用列表页和详情页来帮助理解 。垂直分表的拆分原则是将热点数据(可能会冗余经常一起查询的数据)放在一起作为主表,非热点数据放在一起作为扩展表 。这样更多的热点数据就能被缓存下来,进而减少了随机读IO 。拆了之后,要想获得全部数据就需要关联两个表来取数据 。但记住,千万别用join,因为join不仅会增加CPU负担并且会讲两个表耦合在一起(必须在一个数据库实例上) 。关联数据,应该在业务Service层做文章,分别获取主表和扩展表数据然后用关联字段关联得到全部数据 。
三、分库分表工具
  • Sharding-Sphere:jar,前身是sharding-jdbc;
  • TDDL:jar,Taobao Distribute Data Layer;
  • Mycat:中间件 。
注:工具的利弊,请自行调研,官网和社区优先 。
四、分库分表步骤根据容量(当前容量和增长量)评估分库或分表个数 -> 选key(均匀)-> 分表规则(hash或range等)-> 执行(一般双写)-> 扩容问题(尽量减少数据的移动) 。


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