本文，將介紹數(shù)據(jù)庫(kù)架構(gòu)設(shè)計(jì)中的一些基本概念月趟，常見問題以及對(duì)應(yīng)解決方案灯蝴，為了便于讀者理解，將以“用戶中心”數(shù)據(jù)庫(kù)為例孝宗，講解數(shù)據(jù)庫(kù)架構(gòu)設(shè)計(jì)的常見玩法穷躁。
一、用戶中心
用戶中心是一個(gè)常見業(yè)務(wù)因妇，主要提供用戶注冊(cè)问潭、登錄、信息查詢與修改的服務(wù)婚被，其核心元數(shù)據(jù)為：
User(uid, uname, passwd, sex, age,nickname, …)
其中：
uid為用戶ID狡忙，主鍵
uname, passwd, sex, age, nickname, …等為用戶的屬性
數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)上，一般來說在業(yè)務(wù)初期址芯，單庫(kù)單表就能夠搞定這個(gè)需求灾茁。
二、圖示說明
為了方便大家理解谷炸，后文圖片說明較多北专，其中：
“灰色”方框，表示service淑廊，服務(wù)
“紫色”圓框逗余，標(biāo)識(shí)master，主庫(kù)
“粉色”圓框季惩，表示slave录粱，從庫(kù)
三腻格、單庫(kù)架構(gòu)
最常見的架構(gòu)設(shè)計(jì)如上：
user-service：用戶中心服務(wù)，對(duì)調(diào)用者提供友好的RPC接口
user-db：一個(gè)庫(kù)進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)
四啥繁、分組架構(gòu)
什么是分組菜职？
答：分組架構(gòu)是最常見的一主多從，主從同步旗闽，讀寫分離數(shù)據(jù)庫(kù)架構(gòu)：
user-service：依舊是用戶中心服務(wù)
user-db-M(master)：主庫(kù)酬核，提供數(shù)據(jù)庫(kù)寫服務(wù)
user-db-S(slave)：從庫(kù)，提供數(shù)據(jù)庫(kù)讀服務(wù)
主和從構(gòu)成的數(shù)據(jù)庫(kù)集群稱為“組”适室。
分組有什么特點(diǎn)嫡意？
答：同一個(gè)組里的數(shù)據(jù)庫(kù)集群：
主從之間通過binlog進(jìn)行數(shù)據(jù)同步
多個(gè)實(shí)例數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)完全相同
多個(gè)實(shí)例存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)也完全相同，本質(zhì)上是將數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)制
分組架構(gòu)究竟解決什么問題捣辆？
答：大部分互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)讀多寫少蔬螟，數(shù)據(jù)庫(kù)的讀往往最先成為性能瓶頸，如果希望：
線性提升數(shù)據(jù)庫(kù)讀性能
通過消除讀寫鎖沖突提升數(shù)據(jù)庫(kù)寫性能
通過冗余從庫(kù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的“讀高可用”
此時(shí)可以使用分組架構(gòu)汽畴，需要注意的是旧巾，分組架構(gòu)中，數(shù)據(jù)庫(kù)的主庫(kù)依然是寫單點(diǎn)忍些。
一句話總結(jié)鲁猩，分組解決的是“數(shù)據(jù)庫(kù)讀寫高并發(fā)量高”問題，所實(shí)施的架構(gòu)設(shè)計(jì)罢坝。
五廓握、分片架構(gòu)
什么是分片？
答：分片架構(gòu)是大伙常說的水平切分(sharding)數(shù)據(jù)庫(kù)架構(gòu)：
user-service：依舊是用戶中心服務(wù)
user-db1：水平切分成2份中的第一份
user-db2：水平切分成2份中的第二份
分片后炸客，多個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)例也會(huì)構(gòu)成一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)集群疾棵。
水平切分戈钢，到底是分庫(kù)還是分表痹仙？
答：強(qiáng)烈建議分庫(kù)，而不是分表殉了，因?yàn)椋?/p>
分表依然公用一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)文件开仰，仍然有磁盤IO的競(jìng)爭(zhēng)
分庫(kù)能夠很容易的將數(shù)據(jù)遷移到不同數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)例，甚至數(shù)據(jù)庫(kù)機(jī)器上薪铜，擴(kuò)展性更好
水平切分众弓，用什么算法？
答：常見的水平切分算法有“范圍法”和“哈希法”：
范圍法如上圖：以用戶中心的業(yè)務(wù)主鍵uid為劃分依據(jù)隔箍，將數(shù)據(jù)水平切分到兩個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)例上去：
user-db1：存儲(chǔ)0到1千萬的uid數(shù)據(jù)
user-db2：存儲(chǔ)0到2千萬的uid數(shù)據(jù)
哈希法如上圖：也是以用戶中心的業(yè)務(wù)主鍵uid為劃分依據(jù)谓娃，將數(shù)據(jù)水平切分到兩個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)例上去：
user-db1：存儲(chǔ)uid取模得1的uid數(shù)據(jù)
user-db2：存儲(chǔ)uid取模得0的uid數(shù)據(jù)
這兩種方法在互聯(lián)網(wǎng)都有使用，其中哈希法使用較為廣泛蜒滩。
分片有什么特點(diǎn)滨达？
答：同一個(gè)分片里的數(shù)據(jù)庫(kù)集群：
多個(gè)實(shí)例之間本身不直接產(chǎn)生聯(lián)系奶稠，不像主從間有binlog同步
多個(gè)實(shí)例數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)，也完全相同
多個(gè)實(shí)例存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)之間沒有交集捡遍，所有實(shí)例間數(shù)據(jù)并集構(gòu)成全局?jǐn)?shù)據(jù)
分片架構(gòu)究竟解決什么問題锌订？
答：大部分互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)量很大，單庫(kù)容量容易成為瓶頸画株，此時(shí)通過分片可以：
線性提升數(shù)據(jù)庫(kù)寫性能辆飘，需要注意的是，分組架構(gòu)是不能線性提升數(shù)據(jù)庫(kù)寫性能的
降低單庫(kù)數(shù)據(jù)容量
一句話總結(jié)谓传，分片解決的是“數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)量大”問題蜈项，所實(shí)施的架構(gòu)設(shè)計(jì)。
六续挟、分組+分片架構(gòu)
如果業(yè)務(wù)讀寫并發(fā)量很高战得，數(shù)據(jù)量也很大，通常需要實(shí)施分組+分片的數(shù)據(jù)庫(kù)架構(gòu)：
通過分片來降低單庫(kù)的數(shù)據(jù)量庸推，線性提升數(shù)據(jù)庫(kù)的寫性能
通過分組來線性提升數(shù)據(jù)庫(kù)的讀性能常侦，保證讀庫(kù)的高可用
七、垂直切分
除了水平切分贬媒，垂直切分也是一類常見的數(shù)據(jù)庫(kù)架構(gòu)設(shè)計(jì)聋亡，垂直切分一般和業(yè)務(wù)結(jié)合比較緊密。
還是以用戶中心為例际乘，可以這么進(jìn)行垂直切分：
User(uid, uname, passwd, sex, age, …)
User_EX(uid, intro, sign, …)
垂直切分開的表坡倔，主鍵都是uid
登錄名，密碼脖含，性別罪塔，年齡等屬性放在一個(gè)垂直表（庫(kù)）里
自我介紹，個(gè)人簽名等屬性放在另一個(gè)垂直表（庫(kù)）里
如何進(jìn)行垂直切分养葵？
答：根據(jù)業(yè)務(wù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行垂直切分時(shí)征堪，一般要考慮屬性的“長(zhǎng)度”和“訪問頻度”兩個(gè)因素：
長(zhǎng)度較短，訪問頻率較高的放在一起
長(zhǎng)度較長(zhǎng)关拒，訪問頻度較低的放在一起
這是因?yàn)榈柩粒瑪?shù)據(jù)庫(kù)會(huì)以行(row)為單位，將數(shù)load到內(nèi)存(buffer)里着绊，在內(nèi)存容量有限的情況下谐算，長(zhǎng)度短且訪問頻度高的屬性，內(nèi)存能夠load更多的數(shù)據(jù)归露，命中率會(huì)更高洲脂，磁盤IO會(huì)減少，數(shù)據(jù)庫(kù)的性能會(huì)提升剧包。
垂直切分有什么特點(diǎn)恐锦？
答：垂直切分和水平切有相似的地方雇毫，又不太相同：
多個(gè)實(shí)例之間也不直接產(chǎn)生聯(lián)系，即沒有binlog同步
多個(gè)實(shí)例數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)踩蔚，都不一樣
多個(gè)實(shí)例存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)之間至少有一列交集棚放，一般來說是業(yè)務(wù)主鍵，所有實(shí)例間數(shù)據(jù)并集構(gòu)成全局?jǐn)?shù)據(jù)
垂直切分解決什么問題馅闽？
答：垂直切分即可以降低單庫(kù)的數(shù)據(jù)量飘蚯，還可以降低磁盤IO從而提升吞吐量，但它與業(yè)務(wù)結(jié)合比較緊密福也，并不是所有業(yè)務(wù)都能夠進(jìn)行垂直切分的局骤。
八、總結(jié)
文章較長(zhǎng)暴凑，希望至少記住這么幾點(diǎn)：
業(yè)務(wù)初期用單庫(kù)
讀壓力大峦甩，讀高可用，用分組
數(shù)據(jù)量大现喳，寫線性擴(kuò)容凯傲，用分片
屬性短，訪問頻度高的屬性嗦篱，垂直拆分到一起
希望大伙有收獲冰单。
轉(zhuǎn)自：沈劍的微信文章
