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一、基本概念
概念一“單庫”
概念二“分片”
分片解決的是“數(shù)據(jù)量太大”的問題再菊，也就是通常說的“水平切分”爪喘。
一旦引入分片，勢(shì)必有“數(shù)據(jù)路由”的概念纠拔，哪個(gè)數(shù)據(jù)訪問哪個(gè)庫秉剑。
路由規(guī)則通常有3種方法：
（1）范圍：range
優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單，容易擴(kuò)展
缺點(diǎn)：各庫壓力不均（新號(hào)段更活躍）
（2）哈希：hash
優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單稠诲，數(shù)據(jù)均衡侦鹏，負(fù)載均勻
缺點(diǎn)：遷移麻煩（2庫擴(kuò)3庫數(shù)據(jù)要遷移）
（3）路由服務(wù)：router-config-server
優(yōu)點(diǎn)：靈活性強(qiáng)，業(yè)務(wù)與路由算法解耦
缺點(diǎn)：每次訪問數(shù)據(jù)庫前多一次查詢
大部分互聯(lián)網(wǎng)公司采用的方案二：哈希分庫臀叙，哈希路由
概念三“分組”
分組解決“可用性”問題略水，分組通常通過主從復(fù)制的方式實(shí)現(xiàn)。
互聯(lián)網(wǎng)公司數(shù)據(jù)庫實(shí)際軟件架構(gòu)是：又分片匹耕，又分組（如下圖）
二聚请、數(shù)據(jù)庫架構(gòu)設(shè)計(jì)思路
數(shù)據(jù)庫軟件架構(gòu)師平時(shí)設(shè)計(jì)些什么東西呢？至少要考慮以下四點(diǎn)：
（1）如何保證數(shù)據(jù)可用性
（2）如何提高數(shù)據(jù)庫讀性能（大部分應(yīng)用讀多寫少，讀會(huì)先成為瓶頸）
（3）如何保證一致性
（4）如何提高擴(kuò)展性
2.1如何保證數(shù)據(jù)的可用性驶赏？
解決可用性問題的思路是=>冗余
如何保證站點(diǎn)的可用性炸卑？復(fù)制站點(diǎn)，冗余站點(diǎn)
如何保證服務(wù)的可用性煤傍？復(fù)制服務(wù)盖文，冗余服務(wù)
如何保證數(shù)據(jù)的可用性？復(fù)制數(shù)據(jù)蚯姆，冗余數(shù)據(jù)
數(shù)據(jù)的冗余五续，會(huì)帶來一個(gè)副作用=>引發(fā)一致性問題（先不說一致性問題，先說可用性）
如何保證數(shù)據(jù)庫“讀”高可用龄恋？
冗余讀庫
冗余讀庫帶來的副作用疙驾？讀寫有延時(shí)，可能不一致
上面這個(gè)圖是很多互聯(lián)網(wǎng)公司mysql的架構(gòu)郭毕，寫仍然是單點(diǎn)它碎，不能保證寫高可用。
如何保證數(shù)據(jù)庫“寫”高可用显押？
冗余寫庫
采用雙主互備的方式扳肛，可以冗余寫庫
帶來的副作用？雙寫同步乘碑，數(shù)據(jù)可能沖突（例如“自增id”同步?jīng)_突）,如何解決同步?jīng)_突挖息，有兩種常見解決方案：
（1）兩個(gè)寫庫使用不同的初始值，相同的步長(zhǎng)來增加id：1寫庫的id為0,2,4,6...兽肤；2寫庫的id為1,3,5,7…
（2）不使用數(shù)據(jù)的id套腹，業(yè)務(wù)層自己生成唯一的id，保證數(shù)據(jù)不沖突
58同城沒有使用上述兩種架構(gòu)來做讀寫的“高可用”轿衔，58同城采用的是“雙主當(dāng)主從用”的方式：
仍是雙主沉迹，但只有一個(gè)主提供服務(wù)（讀+寫），另一個(gè)主是“shadow-master”害驹，只用來保證高可用鞭呕，平時(shí)不提供服務(wù)。
master掛了宛官，shadow-master頂上（vip漂移葫松，對(duì)業(yè)務(wù)層透明，不需要人工介入）
這種方式的好處：
1）讀寫沒有延時(shí)
2）讀寫高可用
不足：
1）不能通過加從庫的方式擴(kuò)展讀性能
2）資源利用率為50%底洗，一臺(tái)冗余主沒有提供服務(wù)
那如何提高讀性能呢腋么？進(jìn)入第二個(gè)話題，如何提供讀性能亥揖。
2.2如何擴(kuò)展讀性能珊擂？
提高讀性能的方式大致有三種圣勒，第一種是建立索引。這種方式不展開摧扇，要提到的一點(diǎn)是圣贸，不同的庫可以建立不同的索引。
寫庫不建立索引扛稽；
線上讀庫建立線上訪問索引吁峻，例如uid；
線下讀庫建立線下訪問索引在张，例如time用含；
第二種擴(kuò)充讀性能的方式是，增加從庫帮匾，這種方法大家用的比較多啄骇，但是，存在兩個(gè)缺點(diǎn)：
（1）從庫越多辟狈，同步越慢
（2）同步越慢肠缔，數(shù)據(jù)不一致窗口越大（不一致后面說，還是先說讀性能的提高）
58同城沒有采用這種方法提高數(shù)據(jù)庫讀性能（沒有從庫）哼转，采用的是增加緩存。常見的緩存架構(gòu)如下：
上游是業(yè)務(wù)應(yīng)用槽华，下游是主庫壹蔓，從庫（讀寫分離），緩存猫态。
58同城的玩法是：服務(wù)+數(shù)據(jù)庫+緩存一套
業(yè)務(wù)層不直接面向db和cache佣蓉，服務(wù)層屏蔽了底層db、cache的復(fù)雜性亲雪。為什么要引入服務(wù)層勇凭，今天不展開，58采用了“服務(wù)+數(shù)據(jù)庫+緩存一套”的方式提供數(shù)據(jù)訪問义辕，用cache提高讀性能虾标。
不管采用主從的方式擴(kuò)展讀性能，還是緩存的方式擴(kuò)展讀性能灌砖，數(shù)據(jù)都要復(fù)制多份（主+從璧函，db+cache），一定會(huì)引發(fā)一致性問題基显。
2.3如何保證一致性蘸吓？
主從數(shù)據(jù)庫的一致性，通常有兩種解決方案：
（1）中間件
如果某一個(gè)key有寫操作撩幽，在不一致時(shí)間窗口內(nèi)库继，中間件會(huì)將這個(gè)key的讀操作也路由到主庫上。
這個(gè)方案的缺點(diǎn)是，數(shù)據(jù)庫中間件的門檻較高（百度宪萄，騰訊艺谆，阿里，360等一些公司有雨膨，當(dāng)然58也有）
（2）強(qiáng)制讀主
58的“雙主當(dāng)主從用”的架構(gòu)擂涛，不存在主從不一致的問題。
第二類不一致聊记，是db與緩存間的不一致
常見的緩存架構(gòu)如上撒妈，此時(shí)寫操作的順序是：
（1）淘汰cache
（2）寫數(shù)據(jù)庫
讀操作的順序是：
（1）讀cache，如果cache hit則返回
（2）如果cache miss排监，則讀從庫
（3）讀從庫后狰右，將數(shù)據(jù)放回cache
在一些異常時(shí)序情況下，有可能從【從庫讀到舊數(shù)據(jù)（同步還沒有完成）舆床，舊數(shù)據(jù)入cache后】棋蚌，數(shù)據(jù)會(huì)長(zhǎng)期不一致。
解決辦法是“緩存雙淘汰”挨队，寫操作時(shí)序升級(jí)為：
（1）淘汰cache
（2）寫數(shù)據(jù)庫
（3）在經(jīng)驗(yàn)“主從同步延時(shí)窗口時(shí)間”后谷暮，再次發(fā)起一個(gè)異步淘汰cache的請(qǐng)求
這樣，即使有臟數(shù)據(jù)如cache盛垦，一個(gè)小的時(shí)間窗口之后湿弦，臟數(shù)據(jù)還是會(huì)被淘汰。帶來的代價(jià)是腾夯，多引入一次讀miss（成本可以忽略）颊埃。
除此之外，58同城的最佳實(shí)踐之一是：建議為所有cache中的item設(shè)置一個(gè)超時(shí)時(shí)間蝶俱。
說完一致性班利，最后一個(gè)話題是擴(kuò)展性。
2.4如何提高數(shù)據(jù)庫的擴(kuò)展性榨呆？
原來用hash的方式路由罗标，分為2個(gè)庫，數(shù)據(jù)量還是太大愕提，要分為3個(gè)庫馒稍，勢(shì)必需要進(jìn)行數(shù)據(jù)遷移，58同城有一個(gè)很帥氣的“數(shù)據(jù)庫秒級(jí)擴(kuò)容”方案浅侨。
如何秒級(jí)擴(kuò)容纽谒？
首先，我們不做2庫變3庫的擴(kuò)容如输，我們做2庫變4庫（庫加倍）的擴(kuò)容（未來4->8->16）
服務(wù)+數(shù)據(jù)庫是一套（省去了緩存）
數(shù)據(jù)庫采用“雙主”的模式鼓黔。
擴(kuò)容步驟：
第一步央勒，將一個(gè)主庫提升
第二步，修改配置澳化，2庫變4庫（原來MOD2崔步，現(xiàn)在配置修改后MOD4）
擴(kuò)容完成
原MOD2為偶的部分，現(xiàn)在會(huì)MOD4余0或者2
原MOD2為奇的部分缎谷，現(xiàn)在會(huì)MOD4余1或者3
數(shù)據(jù)不需要遷移井濒，同時(shí)，雙主互相同步列林，一遍是余0瑞你，一邊余2，兩邊數(shù)據(jù)同步也不會(huì)沖突希痴，秒級(jí)完成擴(kuò)容者甲！
最后，要做一些收尾工作：
（1）將舊的雙主同步解除
（2）增加新的雙主（雙主是保證可用性的砌创，shadow-master平時(shí)不提供服務(wù)）
（3）刪除多余的數(shù)據(jù)（余0的主虏缸，可以將余2的數(shù)據(jù)刪除掉）
這樣，秒級(jí)別內(nèi)嫩实，我們就完成了2庫變4庫的擴(kuò)展刽辙。
