當(dāng)數(shù)據(jù)量達(dá)到一定程度時(shí)绞蹦，我們處于性能考慮就需要將我們存放在同一個(gè)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)分散存放到多個(gè)數(shù)據(jù)庫（主機(jī)）上面懊纳，以達(dá)到分散單臺設(shè)備負(fù)載的效果嘀倒。數(shù)據(jù)的切分同一時(shí)候還能夠提高系統(tǒng)的總體可用性页藻，由于單臺設(shè)備Crash之后软免。僅僅有總體數(shù)據(jù)的某部分不可用周循，而不是全部的數(shù)據(jù)强法。
數(shù)據(jù)的切分（Sharding）依據(jù)其切分規(guī)則的類型，能夠分為垂直切分湾笛、水平切分拟烫、聯(lián)合切分模式。

數(shù)據(jù)的垂直切分

簡介

是依照不同的表（或者Schema）來切分到不同的數(shù)據(jù)庫（主機(jī)）之上迄本，這樣的切能夠稱之為數(shù)據(jù)的垂直（縱向）切分硕淑。
垂直切分的最大特點(diǎn)就是規(guī)則簡單，實(shí)施也更為方便嘉赎，尤其適合各業(yè)務(wù)之間的耦合度非常低置媳。相互影響非常小，業(yè)務(wù)邏輯非常清晰的系統(tǒng)公条。在這樣的系統(tǒng)中拇囊，能夠非常容易做到將不同業(yè)務(wù)模塊所使用的表分拆到不同的數(shù)據(jù)庫中。依據(jù)不同的表來進(jìn)行拆分靶橱。對應(yīng)用程序的影響也更小寥袭，拆分規(guī)則也會比較簡單清晰路捧。

一個(gè)架構(gòu)設(shè)計(jì)較好的應(yīng)用系統(tǒng)。其總體功能肯定是由非常多個(gè)功能模塊所組成的传黄。而每一個(gè)功能模塊所須要的數(shù)據(jù)對應(yīng)到數(shù)據(jù)庫中就是一個(gè)或者多個(gè)表杰扫。而在架構(gòu)設(shè)計(jì)中，各個(gè)功能模塊相互之間的交互點(diǎn)越統(tǒng)一越少膘掰，系統(tǒng)的耦合度就越低章姓，系統(tǒng)各個(gè)模塊的維護(hù)性以及擴(kuò)展性也就越好。這樣的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的垂直切分也就越容易识埋，不同功能模塊的數(shù)據(jù)存放于不同的數(shù)據(jù)庫主機(jī)中凡伊，能夠非常容易就避免掉跨數(shù)據(jù)庫的Join存在。

當(dāng)然很多情況下系統(tǒng)的耦合度沒有那么低窒舟，我們就必須依據(jù)實(shí)際的應(yīng)用場景進(jìn)行評估權(quán)衡系忙。決定是遷就應(yīng)用程序?qū)㈨氁狫oin的表的相關(guān)某快都存放在同一個(gè)數(shù)據(jù)庫中，還是讓應(yīng)用程序做很多其它的事情惠豺，也就是程序全然通過模塊接口取得不同數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)银还，然后在程序中完畢Join操作。

案例分析

系統(tǒng)功能能夠基本分為四個(gè)功能模塊：用戶耕腾，群組消息见剩，相冊以及事件。分別對應(yīng)為例如以下這些表：

1. 用戶模塊表：user,user_profile,user_group,user_photo_album
2. 群組討論表：groups,group_message,group_message_content,top_message
3. 相冊相關(guān)表：photo,photo_album,photo_album_relation,photo_comment
4. 事件信息表：event

初略一看扫俺，沒有哪一個(gè)模塊能夠脫離其它模塊獨(dú)立存在苍苞，模塊與模塊之間都存在著關(guān)系。莫非無法切分狼纬？
當(dāng)然不是羹呵，我們再略微深入分析一下，能夠發(fā)現(xiàn)疗琉，盡管各個(gè)模塊所使用的表之間都有關(guān)聯(lián)冈欢，可是關(guān)聯(lián)關(guān)系還算比較清晰，也比較簡單盈简。

• 群組討論模塊和用戶模塊之間主要存在通過用戶或者是群組關(guān)系來進(jìn)行關(guān)聯(lián)凑耻。一般關(guān)聯(lián)的時(shí)候都會是通過用戶的id或者nick_name以及group的id來進(jìn)行關(guān)聯(lián)。通過模塊之間的接口實(shí)現(xiàn)不會帶來太多麻煩柠贤。
• 相冊模塊僅僅與用戶模塊存在通過用戶的關(guān)聯(lián)香浩。這兩個(gè)模塊之間的關(guān)聯(lián)基本就有通過用戶id關(guān)聯(lián)的內(nèi)容。簡單清晰臼勉，接口明白邻吭；
• 事件模塊與各個(gè)模塊可能都有關(guān)聯(lián)，可是都僅僅關(guān)注其各個(gè)模塊中對象的ID信息宴霸，相同能夠做到非常容易分拆囱晴。

所以膏蚓。我們第一步能夠?qū)?shù)據(jù)庫依照功能模塊相關(guān)的表進(jìn)行一次垂直拆分。每一個(gè)模塊所涉及的表單獨(dú)到一個(gè)數(shù)據(jù)庫中畸写，模塊與模塊之間的表關(guān)聯(lián)都在應(yīng)用系統(tǒng)端通過藉口來處理驮瞧。例如以下圖所看到的：

image.png

通過這樣的垂直切分之后。之前僅僅能通過一個(gè)數(shù)據(jù)庫來提供的服務(wù)艺糜。就被分拆成四個(gè)數(shù)據(jù)庫來提供服務(wù)剧董，服務(wù)能力自然是添加幾倍了幢尚。

垂直切分的長處

• 數(shù)據(jù)庫的拆分簡單明了破停，拆分規(guī)則明白；
• 應(yīng)用程序模塊清晰明白尉剩，整合容易真慢。
• 數(shù)據(jù)維護(hù)方便易行，容易定位理茎。

垂直切分的缺點(diǎn)

• 部分表關(guān)聯(lián)無法在數(shù)據(jù)庫級別完畢黑界。須要在程序中完畢。
• 對于訪問極其頻繁且數(shù)據(jù)量超大的表仍然存在性能平靜皂林，不一定能滿足要求朗鸠。
• 事務(wù)處理相對更為復(fù)雜；
• 切分達(dá)到一定程度之后础倍，擴(kuò)展性會遇到限制烛占；
• 過讀切分可能會帶來系統(tǒng)過渡復(fù)雜而難以維護(hù)。

數(shù)據(jù)的水平切分

簡介

依據(jù)表中的數(shù)據(jù)的邏輯關(guān)系沟启，將同一個(gè)表中的數(shù)據(jù)依照某種條件拆分到多臺數(shù)據(jù)庫（主機(jī)）上面忆家，這樣的切分稱之為數(shù)據(jù)的水平（橫向）切分。一般來說德迹，簡單的水平切分主要是將某個(gè)訪問極其頻繁的表再依照某個(gè)字段的某種規(guī)則來分散到多個(gè)表之中芽卿。每一個(gè)表中包括一部分?jǐn)?shù)據(jù)。

水平切分于垂直切分相比胳搞。相對來說略微復(fù)雜一些卸例。由于要將同一個(gè)表中的不同數(shù)據(jù)拆分到不同的數(shù)據(jù)庫中，對于應(yīng)用程序來說肌毅，拆分規(guī)則本身就較依據(jù)表名來拆分更為復(fù)雜筷转，后期的數(shù)據(jù)維護(hù)也會更為復(fù)雜一些。
如依據(jù)某個(gè)數(shù)字類型字段基于特定數(shù)目取模芽腾，某個(gè)時(shí)間類型字段的范圍旦装，或者是某個(gè)字符類型字段的hash值。假設(shè)整個(gè)系統(tǒng)中大部分核心表都能夠通過某個(gè)字段來進(jìn)行關(guān)聯(lián)摊滔。那這個(gè)字段自然是一個(gè)進(jìn)行水平分區(qū)的上上之選了阴绢。
一般來說店乐，像如今互聯(lián)網(wǎng)非常火爆的Web2.0類型的站點(diǎn)呻袭≌０耍基本上大部分?jǐn)?shù)據(jù)都能夠通過會員用戶信息關(guān)聯(lián)上，可能非常多核心表都非常適合通過會員ID來進(jìn)行數(shù)據(jù)的水平切分左电。切分之后基本上不會出現(xiàn)各個(gè)庫之間的交互廉侧。

案例分析

全部數(shù)據(jù)都是和用戶關(guān)聯(lián)的。那么我們就能夠依據(jù)用戶來進(jìn)行水平拆分篓足，將不同用戶的數(shù)據(jù)切分到不同的數(shù)據(jù)庫中段誊。當(dāng)然，唯一有點(diǎn)差別的是用戶模塊中的groups表和用戶沒有直接關(guān)系栈拖。所以groups不能依據(jù)用戶來進(jìn)行水平拆分连舍。對于這樣的特殊情況下的表，我們?nèi)荒軌颡?dú)立出來涩哟。單獨(dú)放在一個(gè)獨(dú)立的數(shù)據(jù)庫中索赏。

所以，對于我們的演示樣例數(shù)據(jù)庫來說贴彼，大部分的表都能夠依據(jù)用戶ID來進(jìn)行水平的切分潜腻。不同用戶相關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行切分之后存放在不同的數(shù)據(jù)庫中。如將全部用戶ID通過5取模然后分別存放于五個(gè)不同的數(shù)據(jù)庫中器仗。

每一個(gè)和用戶ID關(guān)聯(lián)上的表都能夠這樣切分融涣。這樣，基本上每一個(gè)用戶相關(guān)的數(shù)據(jù)青灼。都在同一個(gè)數(shù)據(jù)庫中暴心，即使是須要關(guān)聯(lián)，也能夠非常簡單的關(guān)聯(lián)上杂拨。

我們能夠通過下圖來更為直觀的展示水平切分相關(guān)信息：

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水平切分的長處

• 表關(guān)聯(lián)基本能夠在數(shù)據(jù)庫端全部完畢专普；
• 不會存在某些超大型數(shù)據(jù)量和高負(fù)載的表遇到瓶頸的問題；
• 應(yīng)用程序端總體架構(gòu)修改相對較少弹沽；
• 事務(wù)處理相對簡單檀夹；
• 僅僅要切分規(guī)則能夠定義好〔唛伲基本上較難遇到擴(kuò)展性限制炸渡；

水平切分的缺點(diǎn)

• 切分規(guī)則相對更為復(fù)雜，非常難抽象出一個(gè)能夠滿足整個(gè)數(shù)據(jù)庫的切分規(guī)則丽已；
• 后期數(shù)據(jù)的維護(hù)難度有所添加蚌堵，人為手工定位數(shù)據(jù)更困難；
• 應(yīng)用系統(tǒng)各模塊耦合度較高，可能會對后面數(shù)據(jù)的遷移拆分造成一定的困難吼畏。

聯(lián)合切分

簡介

當(dāng)我們某個(gè)（或者某些）表的數(shù)據(jù)量和訪問量特別的大督赤，通過垂直切分將其放在獨(dú)立的設(shè)備上后仍然無法滿足性能要求，這時(shí)候我們就必須將垂直切分和水平切分相結(jié)合泻蚊。先垂直切分躲舌，然后再水平切分，才能解決這樣的超大型表的性能問題性雄。

每一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)的負(fù)載都是一步一步增長上來的没卸，在開始遇到性能瓶頸的時(shí)候，大多數(shù)架構(gòu)師和DBA都會選擇先進(jìn)行數(shù)據(jù)的垂直拆分秒旋，由于這樣的成本最小约计。最符合這個(gè)時(shí)期所追求的最大投入產(chǎn)出比。然而隨著業(yè)務(wù)的不斷擴(kuò)張滩褥，系統(tǒng)負(fù)載的持續(xù)增長病蛉，在系統(tǒng)穩(wěn)定一段時(shí)期之后炫加，經(jīng)過了垂直拆分之后的數(shù)據(jù)庫集群可能又再一次不堪重負(fù)瑰煎，遇到了性能瓶頸。這時(shí)候我們就必須要通過數(shù)據(jù)的水平切分的優(yōu)勢俗孝，來解決這里所遇到的問題酒甸。并且，我們?nèi)徊槐卦谑褂脭?shù)據(jù)水平切分的時(shí)候赋铝，推倒之前進(jìn)行數(shù)據(jù)垂直切分的成果插勤，而是在其基礎(chǔ)上利用水平切分的優(yōu)勢來避開垂直切分的弊端。而水平拆分的弊端（規(guī)則難以統(tǒng)一）也已經(jīng)被之前的垂直切分解決掉了革骨，讓水平拆分能夠進(jìn)行的得心應(yīng)手农尖。

案例分析

假設(shè)在最開始。我們進(jìn)行了數(shù)據(jù)的垂直切分良哲，然而隨著業(yè)務(wù)的不斷增長盛卡，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)遇到了瓶頸，我們選擇重構(gòu)數(shù)據(jù)庫集群的架構(gòu)筑凫。怎樣重構(gòu)滑沧？我們選擇了在垂直切分的基礎(chǔ)上再進(jìn)行水平拆分。在經(jīng)歷過垂直拆分后的各個(gè)數(shù)據(jù)庫集群中的每一個(gè)都僅僅有一個(gè)功能模塊巍实。而每一個(gè)功能模塊中的全部表基本上都會與某個(gè)字段進(jìn)行關(guān)聯(lián)滓技。如用戶模塊全部都能夠通過用戶ID進(jìn)行切分，群組討論模塊則都通過群組ID來切分棚潦。相冊模塊則依據(jù)相冊ID來進(jìn)切分令漂。最后的事件通知信息表考慮到數(shù)據(jù)的時(shí)限性（僅僅會訪問近期某個(gè)事件段的信息），則考慮按時(shí)間來切分。

下圖展示了切分后的整個(gè)架構(gòu)：

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實(shí)際上叠必，在非常多大型的應(yīng)用系統(tǒng)中外潜，垂直切分和水平切這兩種數(shù)據(jù)的切分方法基本上都是并存的。并且經(jīng)常在不斷的交替進(jìn)行挠唆，以不斷的添加系統(tǒng)的擴(kuò)展能力处窥。我們在應(yīng)對不同的應(yīng)用場景的時(shí)候，也須要充分考慮到這兩種切分方法各自的局限玄组，以及各自的優(yōu)勢滔驾。在不同的時(shí)期（負(fù)載壓力）使用不同的結(jié)合方式。

聯(lián)合切分的長處

• 能夠充分利用垂直切分和水平切分各自的優(yōu)勢而避免各自的缺陷俄讹；
• 讓系統(tǒng)擴(kuò)展性得到最大化提升哆致。

聯(lián)合切分的缺點(diǎn)

• 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)架構(gòu)比較復(fù)雜。維護(hù)難度更大
• 應(yīng)用程序架構(gòu)也相對更復(fù)雜患膛；