高性能數(shù)據(jù)庫(kù)集群的第一種方式是“讀寫(xiě)分離”虱痕，其本質(zhì)是將訪問(wèn)壓力分散到集群中的多個(gè)節(jié)點(diǎn)惩阶，但是沒(méi)有分散存儲(chǔ)壓力；第二種方式是“分庫(kù)分表”钾埂，既可以分散訪問(wèn)壓力河闰，又可以分散存儲(chǔ)壓力。先來(lái)看看“讀寫(xiě)分離”褥紫，下一期我再介紹“分庫(kù)分表”姜性。
讀寫(xiě)分離原理
讀寫(xiě)分離的基本原理是將數(shù)據(jù)庫(kù)讀寫(xiě)操作分散到不同的節(jié)點(diǎn)上，下面是其基本架構(gòu)圖髓考。
讀寫(xiě)分離的基本實(shí)現(xiàn)是：
數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器搭建主從集群部念，一主一從、一主多從都可以。
數(shù)據(jù)庫(kù)主機(jī)負(fù)責(zé)讀寫(xiě)操作儡炼，從機(jī)只負(fù)責(zé)讀操作妓湘。
數(shù)據(jù)庫(kù)主機(jī)通過(guò)復(fù)制將數(shù)據(jù)同步到從機(jī)，每臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器都存儲(chǔ)了所有的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)乌询。
業(yè)務(wù)服務(wù)器將寫(xiě)操作發(fā)給數(shù)據(jù)庫(kù)主機(jī)多柑，將讀操作發(fā)給數(shù)據(jù)庫(kù)從機(jī)。
需要注意的是楣责，這里用的是“主從集群”竣灌，而不是“主備集群”「阳铮“從機(jī)”的“從”可以理解為“仆從”初嘹，仆從是要幫主人干活的，“從機(jī)”是需要提供讀數(shù)據(jù)的功能的沮趣；而“備機(jī)”一般被認(rèn)為僅僅提供備份功能屯烦，不提供訪問(wèn)功能。所以使用“主從”還是“主備”房铭，是要看場(chǎng)景的驻龟，這兩個(gè)詞并不是完全等同的。
讀寫(xiě)分離的實(shí)現(xiàn)邏輯并不復(fù)雜缸匪，但有兩個(gè)細(xì)節(jié)點(diǎn)將引入設(shè)計(jì)復(fù)雜度：主從復(fù)制延遲和分配機(jī)制翁狐。
復(fù)制延遲
以 MySQL 為例，主從復(fù)制延遲可能達(dá)到 1 秒凌蔬，如果有大量數(shù)據(jù)同步露懒，延遲 1 分鐘也是有可能的。主從復(fù)制延遲會(huì)帶來(lái)一個(gè)問(wèn)題：如果業(yè)務(wù)服務(wù)器將數(shù)據(jù)寫(xiě)入到數(shù)據(jù)庫(kù)主服務(wù)器后立刻（1 秒內(nèi)）進(jìn)行讀取砂心，此時(shí)讀操作訪問(wèn)的是從機(jī)懈词，主機(jī)還沒(méi)有將數(shù)據(jù)復(fù)制過(guò)來(lái)，到從機(jī)讀取數(shù)據(jù)是讀不到最新數(shù)據(jù)的辩诞，業(yè)務(wù)上就可能出現(xiàn)問(wèn)題坎弯。例如，用戶(hù)剛注冊(cè)完后立刻登錄译暂，業(yè)務(wù)服務(wù)器會(huì)提示他“你還沒(méi)有注冊(cè)”抠忘，而用戶(hù)明明剛才已經(jīng)注冊(cè)成功了。
解決主從復(fù)制延遲有幾種常見(jiàn)的方法：
1. 寫(xiě)操作后的讀操作指定發(fā)給數(shù)據(jù)庫(kù)主服務(wù)器
例如秧秉，注冊(cè)賬號(hào)完成后褐桌，登錄時(shí)讀取賬號(hào)的讀操作也發(fā)給數(shù)據(jù)庫(kù)主服務(wù)器。這種方式和業(yè)務(wù)強(qiáng)綁定象迎，對(duì)業(yè)務(wù)的侵入和影響較大荧嵌，如果哪個(gè)新來(lái)的程序員不知道這樣寫(xiě)代碼呛踊，就會(huì)導(dǎo)致一個(gè) bug。
2. 讀從機(jī)失敗后再讀一次主機(jī)
這就是通常所說(shuō)的“二次讀取”啦撮，二次讀取和業(yè)務(wù)無(wú)綁定谭网，只需要對(duì)底層數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)的 API 進(jìn)行封裝即可，實(shí)現(xiàn)代價(jià)較小赃春，不足之處在于如果有很多二次讀取愉择，將大大增加主機(jī)的讀操作壓力。例如织中，黑客暴力破解賬號(hào)锥涕，會(huì)導(dǎo)致大量的二次讀取操作，主機(jī)可能頂不住讀操作的壓力從而崩潰狭吼。
3. 關(guān)鍵業(yè)務(wù)讀寫(xiě)操作全部指向主機(jī)层坠，非關(guān)鍵業(yè)務(wù)采用讀寫(xiě)分離
例如，對(duì)于一個(gè)用戶(hù)管理系統(tǒng)來(lái)說(shuō)刁笙，注冊(cè) + 登錄的業(yè)務(wù)讀寫(xiě)操作全部訪問(wèn)主機(jī)破花，用戶(hù)的介紹、愛(ài)好疲吸、等級(jí)等業(yè)務(wù)座每，可以采用讀寫(xiě)分離，因?yàn)榧词褂脩?hù)改了自己的自我介紹摘悴，在查詢(xún)時(shí)卻看到了自我介紹還是舊的峭梳，業(yè)務(wù)影響與不能登錄相比就小很多，還可以忍受烦租。
分配機(jī)制
將讀寫(xiě)操作區(qū)分開(kāi)來(lái)延赌，然后訪問(wèn)不同的數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，一般有兩種方式：程序代碼封裝和中間件封裝叉橱。
1. 程序代碼封裝
程序代碼封裝指在代碼中抽象一個(gè)數(shù)據(jù)訪問(wèn)層（所以有的文章也稱(chēng)這種方式為“中間層封裝”），實(shí)現(xiàn)讀寫(xiě)操作分離和數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器連接的管理者蠕。例如窃祝，基于 Hibernate 進(jìn)行簡(jiǎn)單封裝，就可以實(shí)現(xiàn)讀寫(xiě)分離踱侣，基本架構(gòu)是：
程序代碼封裝的方式具備幾個(gè)特點(diǎn)：
實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單粪小，而且可以根據(jù)業(yè)務(wù)做較多定制化的功能。
每個(gè)編程語(yǔ)言都需要自己實(shí)現(xiàn)一次抡句，無(wú)法通用探膊，如果一個(gè)業(yè)務(wù)包含多個(gè)編程語(yǔ)言寫(xiě)的多個(gè)子系統(tǒng)，則重復(fù)開(kāi)發(fā)的工作量比較大待榔。
故障情況下逞壁，如果主從發(fā)生切換流济，則可能需要所有系統(tǒng)都修改配置并重啟。
目前開(kāi)源的實(shí)現(xiàn)方案中腌闯，淘寶的 TDDL（Taobao Distributed Data Layer绳瘟，外號(hào): 頭都大了）是比較有名的。它是一個(gè)通用數(shù)據(jù)訪問(wèn)層姿骏，所有功能封裝在 jar 包中提供給業(yè)務(wù)代碼調(diào)用糖声。其基本原理是一個(gè)基于集中式配置的 jdbc datasource 實(shí)現(xiàn)，具有主備分瘦、讀寫(xiě)分離蘸泻、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)配置等功能，基本架構(gòu)是：
（http://1.im.guokr.com/0Y5YjfjQ8eGOzeskpen2mlNIYA_b7DBLbGT0YHyUiLFZAgAAgwEAAFBO.png）
2. 中間件封裝
中間件封裝指的是獨(dú)立一套系統(tǒng)出來(lái)嘲玫，實(shí)現(xiàn)讀寫(xiě)操作分離和數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器連接的管理悦施。中間件對(duì)業(yè)務(wù)服務(wù)器提供 SQL 兼容的協(xié)議，業(yè)務(wù)服務(wù)器無(wú)須自己進(jìn)行讀寫(xiě)分離趁冈。對(duì)于業(yè)務(wù)服務(wù)器來(lái)說(shuō)歼争，訪問(wèn)中間件和訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)沒(méi)有區(qū)別，事實(shí)上在業(yè)務(wù)服務(wù)器看來(lái)渗勘，中間件就是一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器沐绒。其基本架構(gòu)是：
數(shù)據(jù)庫(kù)中間件的方式具備的特點(diǎn)是：
能夠支持多種編程語(yǔ)言，因?yàn)閿?shù)據(jù)庫(kù)中間件對(duì)業(yè)務(wù)服務(wù)器提供的是標(biāo)準(zhǔn) SQL 接口旺坠。
數(shù)據(jù)庫(kù)中間件要支持完整的 SQL 語(yǔ)法和數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器的協(xié)議（例如乔遮，MySQL 客戶(hù)端和服務(wù)器的連接協(xié)議），實(shí)現(xiàn)比較復(fù)雜取刃，細(xì)節(jié)特別多蹋肮，很容易出現(xiàn) bug，需要較長(zhǎng)的時(shí)間才能穩(wěn)定璧疗。
數(shù)據(jù)庫(kù)中間件自己不執(zhí)行真正的讀寫(xiě)操作坯辩，但所有的數(shù)據(jù)庫(kù)操作請(qǐng)求都要經(jīng)過(guò)中間件，中間件的性能要求也很高崩侠。
數(shù)據(jù)庫(kù)主從切換對(duì)業(yè)務(wù)服務(wù)器無(wú)感知漆魔，數(shù)據(jù)庫(kù)中間件可以探測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器的主從狀態(tài)。例如却音，向某個(gè)測(cè)試表寫(xiě)入一條數(shù)據(jù)改抡，成功的就是主機(jī)，失敗的就是從機(jī)系瓢。
由于數(shù)據(jù)庫(kù)中間件的復(fù)雜度要比程序代碼封裝高出一個(gè)數(shù)量級(jí)阿纤，一般情況下建議采用程序語(yǔ)言封裝的方式，或者使用成熟的開(kāi)源數(shù)據(jù)庫(kù)中間件夷陋。如果是大公司欠拾，可以投入人力去實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)中間件胰锌，因?yàn)檫@個(gè)系統(tǒng)一旦做好，接入的業(yè)務(wù)系統(tǒng)越多清蚀，節(jié)省的程序開(kāi)發(fā)投入就越多匕荸，價(jià)值也越大。
目前的開(kāi)源數(shù)據(jù)庫(kù)中間件方案中枷邪，MySQL 官方先是提供了 MySQL Proxy榛搔，但 MySQL Proxy 一直沒(méi)有正式 GA，現(xiàn)在 MySQL 官方推薦 MySQL Router东揣。MySQL Router 的主要功能有讀寫(xiě)分離践惑、故障自動(dòng)切換、負(fù)載均衡嘶卧、連接池等尔觉，其基本架構(gòu)如下：
（https://dev.mysql.com/doc/mysql-router/2.1/en/images/mysql-router-positioning.png）
奇虎 360 公司也開(kāi)源了自己的數(shù)據(jù)庫(kù)中間件 Atlas，Atlas 是基于 MySQL Proxy 實(shí)現(xiàn)的芥吟，基本架構(gòu)如下：
以下是官方介紹侦铜，更多內(nèi)容你可以參考這里。
Atlas 是一個(gè)位于應(yīng)用程序與 MySQL 之間中間件钟鸵。在后端 DB 看來(lái)钉稍，Atlas 相當(dāng)于連接它的客戶(hù)端，在前端應(yīng)用看來(lái)棺耍，Atlas 相當(dāng)于一個(gè) DB贡未。Atlas 作為服務(wù)端與應(yīng)用程序通信，它實(shí)現(xiàn)了 MySQL 的客戶(hù)端和服務(wù)端協(xié)議蒙袍，同時(shí)作為客戶(hù)端與 MySQL 通信俊卤。它對(duì)應(yīng)用程序屏蔽了 DB 的細(xì)節(jié)，同時(shí)為了降低 MySQL 負(fù)擔(dān)害幅，它還維護(hù)了連接池消恍。
小結(jié)
數(shù)據(jù)庫(kù)讀寫(xiě)分離一般應(yīng)用于什么場(chǎng)景？能支撐多大的業(yè)務(wù)規(guī)模以现？
評(píng)論1
我們做網(wǎng)銀系統(tǒng)哺哼，用redis存了一些不太重要的數(shù)據(jù)，比如數(shù)據(jù)字典信息叼风，作為緩存。但是不太敢把用戶(hù)權(quán)限棍苹，交易數(shù)據(jù)等重要信息存在緩存里无宿，因?yàn)?b>redis并不保證事務(wù)，我們擔(dān)心一旦緩存服務(wù)器宕機(jī)或者失敗會(huì)影響銀行業(yè)務(wù)枢里。所以緩存的作用也不是很大孽鸡，還是把大部分讀數(shù)據(jù)的壓力放到了數(shù)據(jù)庫(kù)上蹂午，您說(shuō)我們這種擔(dān)心有必要嗎？如果單庫(kù)后續(xù)扛不住壓力彬碱，是否讀寫(xiě)分離比加緩存更好一些豆胸？
交易型業(yè)務(wù)緩存應(yīng)用不多，緩存一般總在查詢(xún)類(lèi)業(yè)務(wù)上巷疼，你們的擔(dān)心有一定必要
評(píng)論2
適合：讀多寫(xiě)少
不適用的情況:1如果并發(fā)寫(xiě)入特別高晚胡，單機(jī)寫(xiě)入無(wú)法支撐，就不適合這種模式嚼沿。
2 通過(guò)緩存技術(shù)或者程序優(yōu)化能夠滿(mǎn)足要求
同步速度主要受網(wǎng)絡(luò)延遲影響估盘，和硬件關(guān)系不大，而且線(xiàn)上配置最好一樣骡尽，否則出問(wèn)題不好排查
