一般来说,高并发,海量数据存储的解决方法有:缓存加速,读写分离,垂直拆分,分库分表,冷热数据分离,ES 辅助搜索,NoSQL 等方式,分库分表是海量数据存储与高并发系统的一个解决方案。 数据量大就分表,并发高就分库。 为什么要分库分表? 如果是创业公司。 比如注册用户20w, 每天日活1w, 每天单表1000, 高峰期每秒并发 10 ,这个时候,一般不需要考虑分库分表,如果注册用户2000w, 日活100w, 单表10w条,高峰期每秒并发1000,此时就要考虑分库分表 分片策略 hash 分片 range 分片(范围分片) 思考;分库分表如何平滑过渡? 思考题 如何设计可以动态扩容缩容的分库分表方案?
为什么要进行分库分表? 当数据库的数据量过大,大到一定的程度,我们就可以进行分库分表。那么基于什么原则,什么方法进行拆分,这就是本篇所要讲的。 为什么要进行分库分表? 当数据库大到一定程度的时候,我们采用优化硬件,优化表的结构,这种方法还是无法满足的时候,就要进行分库分表。 分库分表是什么? 他带来的提升是: 1.为了避免IO争抢并减少锁表的几率,查看详情的用户与商品信息浏览互不影响。 2.充分发挥热门数据(商品的基础信息)的操作效率,商品信息的操作的高效率不会被商品描述的低效率所拖累。 小结 本小结介绍了分库分表的各种方式,他们分别是垂直分表,垂直分库,水平分库和水平分表。 结语(重点) 如标题所示,我们不能为了分库分表而分库分表,首先我们需要知道分库分表的诞生是因为数据库的性能瓶颈导致的,也就是如果没有性能瓶颈,没必要使用分库分表,毕竟技术是为了更好的服务于性能。
一:分库分表介绍 1.1什么是分库分表? ,解决单张大表查询性能问题; 对于关系型数据库来说,磁盘I/O会成为其瓶颈,通过缓存热点数据,在一定程度来可提升系统性能; 二:分库分表方式 分库分表包括分库和分表两个部分,在生产中通常包括: 垂直分库、水平分库、垂直分表、水平分表四种方式; 2.1垂直分表 2.1.1垂直分表定义 垂直分表就是在同一数据库内将一张表按照指定字段分成若干表,每张表仅存储其中一部分字段; 垂直分表拆解了原有的表结构 例:用户数据根据主键尾数拆分为2张表,分别是tab_user_0到tab_user_1,他们的逻辑表名为tab_user。 真实表(ActualTable):在分片的数据库中真实存在的物理表。 :垂直分表、垂直分库、水平分库和水平分表 垂直分表:可以把一个宽表的字段按访问频次、是否是大字段的原则拆分为多个表,这样既能使业务清晰,还能提升部分性能。
分库分表拆常见分方法与特点 分片策略 数据分布 以后扩展 基于Hash:hash(分片键)%分片数 数据分布均匀 不易扩容,扩容需要数据迁移 范围分片:例如按年分,按月,按日 数据分表可能不均匀 易扩展 ,扩展不需要数据迁移 分库分表的常见问题与解决方式 如何确定最初需要多少张表? 一般考虑10年的数据量即可,如果是基于Hash,扩容需要再次迁移 分库之后Join如何处理? 如果是绑定表,即有关联的一组表,例如订单与订单详情表,使用同一个分库分表策略。 如果就是落在不同的库,例如订单,商品,可以采取 CQRS或者API Composition 用户分表了,某个用户手机号,找到用户信息? 加一张关联表, phone -> userId, 先根据phone 查找userId,之后根据userId ,查询订单表 分库分表后全局唯一ID如何生产?
这时候可以在设计上进行解决: 采用分库分表的形式,对于业务数据比较大的数据库可以采用分表,使得数据表的存储的数据量达到一个合理的状态。 2.什么时候进行分表 分表的应用场景是单表数据量增长速度过快,影响了业务接口的响应时间,但是 MySQL 实例的负载并不高,这时候只需要分表,不需要分库(拆分实例)。 三.垂直拆分 垂直分库 垂直分库是按业务分库,例如一个电商系统shop库按业务分有订单表,会员表,商品表,按业务拆分后,响应的shop库被拆分到三个RDS实例中,数据库写入能力提升,服务的接口响应时间变短 举个例子,交易数据库的订单表 orders 有2亿多数据,RDS 实例遇到了写入瓶颈,普通的 insert 都需要50ms,时常也会收到 CPU 使用率告警,这时就要考虑分库了。 水平拆分缺点 数据扩容有难度,维护量大 例如上面会员库一分为二,根据userid % 2将数据分库或分表存储存储,但随着业务量快速提升,两个库已经不够用,需要分成更多,例如10个,那么分库分表逻辑也会改成
单表1千万数据,未来1年还会增长多500万,性能比较慢,说下你的优化思路 回答这道题,不能直接分库分表,应当这样回答 这个可以从两方面来考虑,一种是分库分表,一种是优化,分库分表带来的问题是很多的,所以要先考虑优化 分库分表 垂直分库 这个其实很多人都用过,一个单体项目,比如商城,用户表,商品表,订单表,都在一个库中,微服务做的话,一个微服务一个库,这个就是垂直分库。 详情页的点击频次不如浏览页嘛 缺点:垂直分库分表并不能解决单表数据量多的情况 水平: 水平分库,水平分表,他们一般一起做,解决单表数据量多的情况,一般单表到达1000w就到达分库分表的要求了 单单水平分表不能解决数据库性能问题 分库分表策略 我们做海量数据处理,一般指的是水平的分库分表, 那么分的策略是什么?按照什么去分?? (库-取余) id /2 % 4 (表) 1 1 0 2 0 1 3 1 1 4 0 2 5 1 2 6 0 3 7 1 3 8 0 0 9 1 0 优点
分表是分散数据库压力的好方法。 分表,最直白的意思,就是将一个表结构分为多个表,然后,可以再同一个库里,也可以放到不同的库。 当然,首先要知道什么情况下,才需要分表。 个人觉得单表记录条数达到百万到千万级别时就要使用分表了。 1,分表的分类 1>纵向分表 将本来可以在同一个表的内容,人为划分为多个表。 所以,在进行数据库结构设计的时候,就应该考虑分表,首先是纵向分表的处理。 这样纵向分表后: 首先存储引擎的使用不同,冷数据使用MyIsam 可以有更好的查询数据。 2>横向分表 字面意思,就可以看出来,是把大的表结构,横向切割为同样结构的不同表,如,用户信息表,user_1,user_2 等。 表结构是完全一样,但是,根据某些特定的规则来划分的表,如根据用户ID来取模划分。 分表理由:根据数据量的规模来划分,保证单表的容量不会太大,从而来保证单表的查询等处理能力。
一.概述 分库分表,顾名思义,既分库亦分表,拆分方式有垂直和水平,通过将单一的数据库,表进行拆分来提高整体数据库的性能 那么导致性能瓶颈的因素有哪些呢? 如一张很大的表可以通过创建视图将常用column整合,提高查询速度; 进行分库分表 INS: 当一张表每秒产生十万级数据时,如何实时去处理这些数据 1.通过数据库中间件canal订阅binlog,实时采集 binlog的变化,通过mq形式将数据转发到服务进行处理 2.数据通过中间件mycat进行水平分片,通过rule设定分片规则,分别下发到不同数据库 二.分类 垂直拆分: 垂直分库,将库表根据实际业务场景拆分到若干个 datanode 特点:datanode数据库相同,表结构不同,表数据不同 垂直分表,将表,根据column拆分到若干个datanode 开源数据库中间件,依赖于java环境,在前端相当于一个数据库,在后端与datanode通过jdbc,或mysql原生协议通信 通过conf中sehema,server,rule.xml的配置可以实现分库分表
比如 0-4000 万分到 group1,然后 group1 中再进行 Hash 分,这样当扩容的时候,直接新增一个 group2,存储 4000 万到 8000 万的数据。 ,以及提升单表的查询性能,这就是所谓的分库分表。 分库分表的策略比前面的仅分库或者仅分表的策略要更为复杂,一种分库分表的路由策略如下: 中间变量 = user_id % (分库数量 * 每个库的表数量) 库 = 取整数 (中间变量 / 每个库的表数量) 数据迁移 现在有一个未分库分表的系统,未来要分库分表,如何设计才可以让系统从未分库分表动态切换到分库分表上? 容量规划,扩容问题 来自淘宝综合业务平台团队,它利用对 2 的倍数取余具有向前兼容的特性(如对 4 取余得 1 的数对 2 取余也是 1)来分配数据,避免了行级别的数据迁移,但是依然需要进行表级别的迁移
场景: 数据存储中,相互关系的表,尽量分库时落到同一个库中,避免遍历多个库查询,而且还能避免分布式事务。 一般分库或者分表我们采用取余操作,余数相同的id落到相同的库中,或分表规则一致。 一个数取余2的n次方,那么余数就是这个数的二进制的最后n位数。所有我们可以位操作符把高位清零就可以得到余数。 int mod = number & ~(-1 << n) 所以,n的取舍关系到分库的数量或者分表的数量,即2^n 个库或表。 故我们把二进制的最后n位数,即上述代码中的mod称为分库分表因子。 所以,需要生成的新id只要最后末尾放入分库或分表因子就达到了我们的目的。
1分库分表的几种形式 把一个实例中的多个数据库拆分到不同的实例 一后有的节点还是无法负担写负载 把一个库中的表分离到不同的数据库中 终极大招水平拆分! 即分片处理(通常所说的分库分表即此) 不同于MySQL的分区表是在同一个节点中的同一个数据库建立的 而分片后通常是存在不同的物理节点上 由于技术难度极高,难以维护,情非得已,谨慎操作 2分片前的准备 对一个库中的相关表进行水平拆分到不同实例的数据库中 选择分区键 尽量避免跨分区查询的发生(无法完全避免) 尽量使各个分片中的数据平均 存储无需分片的表 每个分片中存储一份相同的数据 对于数据量不大且并不经常被更新的字典类表 ,并且数据库名也相同 结构也保持相同,和单一节点时的一致 将多个分片表存储在一个数据库中,并在表名上加入分片号后缀 在一个节点中部署多个数据库,每个数据库包含一个切片 分配分片中的数据 期望尽量平均分配 APP通过该表生成唯一数字,但该表易成为系统瓶颈 在Redis等缓存nosql服务器中创建全局ID 避免了MySQL性能低的问题
在文章开头先抛几个问题: (1)什么时候才需要分库分表呢?我们的评判标准是什么? (2)一张表存储了多少数据的时候,才需要考虑分库分表? (3)数据增长速度很快,每天产生多少数据,才需要考虑做分库分表? 这些问题你都搞清楚了吗?相信看完这篇文章会有答案。 为什么要分库分表? 首先回答一下为什么要分库分表,答案很简单:数据库出现性能瓶颈。 软件层面包括:SQL 调优、表结构优化、读写分离、数据库集群、分库分表等; 硬件层面主要是增加机器性能。 分库分表详解 下面我们以一个商城系统为例逐步讲解数据库是如何一步步演进。 分库分表带来的复杂性 既然分库分表这么好,那我们是不是在项目初期就应该采用这种方案呢?不要激动,冷静一下,分库分表的确解决了很多问题,但是也给系统带来了很多复杂性,下面简要说一说。
为了解决上述问题,我们需要对数据库进行分库分表处理。 分库分表的中心思想都是将数据分散存储,使得单一数据库/表的数据量变小来缓解单一数据库的性能问题,从而达到提升数据库性能的目的。 # 拆分策略 分库分表的形式,主要是两种:垂直拆分和水平拆分。 而拆分的粒度,一般又分为分库和分表,所以组成的拆分策略最终如下: # 垂直拆分 垂直分库 垂直分库:以表为依据,根据业务将不同表拆分到不同库中。 特点: 每个库的表结构都不一样。 MyCat:数据库分库分表中间件,不用调整代码即可实现分库分表,支持多种语言,性能不及前者。 本次课程,我们选择了是MyCat数据库中间件,通过MyCat中间件来完成分库分表操作。 具体的分库分表的策略,只需要在MyCat中配置即可。
为什么要分库分表# ① 从连接数来看,根据官方文档,5.1.17以上版本,单台mysql数据库的连接数默认是151,上限为10w,虽然可以在上限范围内人为的设置最大连接数,或者建立连接池进行一定程度优化 1.1 优点# 分库可以减轻单库的访问压力,提高稳定性,在高并发访问的时候可以增大连接负载,提升查询效率 分表可以解决单表存储量过大,查询效率低下的问题,降低锁表概率 1.2 缺点# 会增加跨表或跨库联合查询复杂度 2. 什么是分库分表# 2.1 分库# 2.1.1 垂直分库# 垂直分库一般是根据业务来划分,比如一个系统分成很多个模块,有日志模块、用户模块、产品模块、工厂模块、物料模块等等,每个模块占用一个数据库,这些不同数据库可以分散放在不同的服务器 图片 2.2 分表# 2.2.1 垂直分表# 垂直分表主要指把一张表中的字段分开组成独立的表,用某个相同的字段把这些表关联起来,划分依据可以如下: ① 若某个字段存储的信息占用空间大,可以把这个字段用一张表独立出去
MySQL分库分表高并发系统中,数据只用一张表或者一个库存储会大大地限制性能,所以我们可以进行分库分表来性能提升。 (垂直分库)水平方向用户太多了,即使是 用户基本信息表 单表中的记录太多导致查询起来依旧很慢,所以我们可以将这张单表拆分成多个表存储,分别用user_db0, user_db1, user_db2... (水平分库)实际案例个人理解:一个表的字段过多的时候,各个字段的访问频率又不均的情况下,我们就可以考虑 垂直分表 ;单表的数据量过大,导致查询效率下降的情况下,我们就可以考虑 水平分表 ;业务复杂,模块之间互相独立的情况下 场景2: 一个游戏充值系统,单日订单量高达千万,且订单查询常按用户ID精确查找。数据库连接数达到瓶颈,查询写入均受影响。 垂直分库场景7: 日志系统,日志每天几亿条,查询按时间和日志类型范围扫描。每天几亿条,水平分库分表,按照时间来分区最合适。
项目需求 在之前我做项目的时候,数据量比较大,单表千万级别的,需要分库分表,于是在网上搜索这方面的开源框架,最常见的就是mycat,sharding-sphere,最终我选择后者,用它来做分库分表比较容易上手 创建数据库和表 ds0 ├── user_0 └── user_1 ds1 ├── user_0 └── user_1 既然是分库分表 库结构与表结构一定是一致的 数据库: ds0 CREATE DATABASE 配置分库 + 分表策略 行表达式分片策略 # 分库策略 sharding.jdbc.config.sharding. default -database-strategy. inline .sharding-column 对于简单的分片算法,可以通过简单的配置使用,从而避免繁琐的Java代码开发,如: user$->{id % 2} 表示user表根据id模2,而分成2张表,表名称为user0到user_1。 根据分片算法和分片策略 不同的id以及age取模落入不同的库表 达到了分库分表的结果 有的人说 查询的话 该怎么做呢 其实也帮我们做好了 打开浏览器 访问: http://localhost:8080/
项目需求 在之前我做项目的时候,数据量比较大,单表千万级别的,需要分库分表,于是在网上搜索这方面的开源框架,最常见的就是mycat,sharding-sphere,最终我选择后者,用它来做分库分表比较容易上手 项目实战 本项目基于 Spring Boot 2.1.5 使用sharding-sphere + Mybatis-Plus 实现分库分表 1. pom.xml引入依赖 <? 创建数据库和表 ds0 ├── user_0 └── user_1 ds1 ├── user_0 └── user_1 既然是分库分表 库结构与表结构一定是一致的 配置分库 + 分表策略 行表达式分片策略 # 分库策略 sharding.jdbc.config.sharding.default-database-strategy.inline.sharding-column id=4&name=lhd&age=15 则执行插数据 然后查看控制台日志: 根据分片算法和分片策略 不同的id以及age取模落入不同的库表 达到了分库分表的结果 有的人说 查询的话 该怎么做呢
1.分库分表的方式 垂直分表: 将一个表按照字段分成多表,每个表存储一部分字段,也即一表拆多表,按照特定字段。 垂直分库: 将原来关联紧密的数据库进行解耦,一库多表->多库多表,按照不同的表。 水平分表: 一库一表->一库多表 水平分库: 采用取模的方式将满足条件的方式存储到不同的库中,比如单双数据库将数据存储到不同库中,一库一表->多库一表 2.相关术语 逻辑表: 水平拆分的数据表的总称,如订单表 :t_order_0、t_order_1...中的t_order 真实表: 在分片数据库中真实的表,如t_order_0、t_order_1等 数据节点: 数据分配的最小物理单元,由数据源和数据表组成, 如ds_0.t_order_1 绑定表: 分片规则一致的主表和子表,如t_order表和t_order_item表都是以order_id进行分片,绑定表之间的分区键完全相同,则此两张表互为绑定表关系。 绑定表之间多表关联查询不会出现笛卡尔积,查询效率会大大提升。绑定关系后,路由sql将会减少,提升效率。 广播表: 所有分片数据源都存在的表,表结构和表数据在每个数据库均一致。
项目需求 在之前我做项目的时候,数据量比较大,单表千万级别的,需要分库分表,于是在网上搜索这方面的开源框架,最常见的就是mycat,sharding-sphere,最终我选择后者,用它来做分库分表比较容易上手 项目实战 本项目基于 Spring Boot 2.1.5 使用sharding-sphere + Mybatis-Plus 实现分库分表 1. pom.xml引入依赖 <? 创建数据库和表 ds0 ├── user_0 └── user_1 ds1 ├── user_0 └── user_1 既然是分库分表 库结构与表结构一定是一致的 数据库: ds0 CREATE 配置分库 + 分表策略 行表达式分片策略# 分库策略sharding.jdbc.config.sharding.default-database-strategy.inline.sharding-column 根据分片算法和分片策略 不同的id以及age取模落入不同的库表 达到了分库分表的结果 有的人说 查询的话 该怎么做呢 其实也帮我们做好了 打开浏览器 访问: http://localhost:8080
项目需求 在之前我做项目的时候,数据量比较大,单表千万级别的,需要分库分表,于是在网上搜索这方面的开源框架,最常见的就是mycat,sharding-sphere,最终我选择后者,用它来做分库分表比较容易上手 项目实战 本项目基于 Spring Boot 2.1.5 使用sharding-sphere + Mybatis-Plus 实现分库分表 1. pom.xml引入依赖 <? 创建数据库和表 ds0 ├── user_0 └── user_1 ds1 ├── user_0 └── user_1 既然是分库分表 库结构与表结构一定是一致的 数据库: ds0 CREATE 配置分库 + 分表策略 行表达式分片策略# 分库策略sharding.jdbc.config.sharding.default-database-strategy.inline.sharding-column 根据分片算法和分片策略 不同的id以及age取模落入不同的库表 达到了分库分表的结果 有的人说 查询的话 该怎么做呢 其实也帮我们做好了 打开浏览器 访问: http://localhost:8080