别再问“分库分表”了，再问就崩溃了！

在谈论数据库架构和数据库优化的时候，我们经常会听到分库分表，分库分表其实涉及到很多难题，今天我们来汇总一下数据库分库分表解决方案。

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数据切分

关系型数据库本身比较容易成为系统瓶颈，单机存储容量、连接数、处理能力都有限。

当单表的数据量达到 1000W 或 100G 以后，由于查询维度较多，即使添加从库、优化索引，做很多操作时性能仍下降严重。

此时就要考虑对其进行切分了，切分的目的就在于减少数据库的负担，缩短查询时间。

数据库分布式核心内容无非就是数据切分(Sharding)，以及切分后对数据的定位、整合。

数据切分就是将数据分散存储到多个数据库中，使得单一数据库中的数据量变小，通过扩充主机的数量缓解单一数据库的性能问题，从而达到提升数据库操作性能的目的。

数据切分根据其切分类型，可以分为两种方式：

垂直(纵向)切分

水平(横向)切分

垂直(纵向)切分

垂直切分常见有垂直分库和垂直分表两种。

垂直分库就是根据业务耦合性，将关联度低的不同表存储在不同的数据库。做法与大系统拆分为多个小系统类似，按业务分类进行独立划分。

与"微服务治理"的做法相似，每个微服务使用单独的一个数据库，如下图：

垂直分表是基于数据库中的"列"进行，某个表字段较多，可以新建一张扩展表，将不经常用或字段长度较大的字段拆分出去到扩展表中。

在字段很多的情况下(例如一个大表有 100 多个字段)，通过"大表拆小表"，更便于开发与维护，也能避免跨页问题，MySQL 底层是通过数据页存储的，一条记录占用空间过大会导致跨页，造成额外的性能开销。

另外数据库以行为单位将数据加载到内存中，这样表中字段长度较短且访问频率较高，内存能加载更多的数据，命中率更高，减少了磁盘 IO，从而提升了数据库性能。

垂直切分的优点如下：

解决业务系统层面的耦合，业务清晰

与微服务的治理类似，也能对不同业务的数据进行分级管理、维护、监控、扩展等

高并发场景下，垂直切分一定程度的提升 IO、数据库连接数、单机硬件资源的瓶颈

垂直切分的缺点如下：

部分表无法 join，只能通过接口聚合方式解决，提升了开发的复杂度

分布式事务处理复杂

依然存在单表数据量过大的问题(需要水平切分)

水平(横向)切分

当一个应用难以再细粒度的垂直切分，，或切分后数据量行数巨大，存在单库读写、存储性能瓶颈，这时候就需要进行水平切分了。

水平切分分为库内分表和分库分表，是根据表内数据内在的逻辑关系，将同一个表按不同的条件分散到多个数据库或多个表中，每个表中只包含一部分数据，从而使得单个表的数据量变小，达到分布式的效果。

如图所示：

库内分表只解决了单一表数据量过大的问题，但没有将表分布到不同机器的库上。

因此对于减轻 MySQL 数据库的压力来说，帮助不是很大，大家还是竞争同一个物理机的 CPU、内存、网络 IO，最好通过分库分表来解决。

水平切分的优点如下：

不存在单库数据量过大、高并发的性能瓶颈，提升系统稳定性和负载能力

应用端改造较小，不需要拆分业务模块

水平切分的缺点：

跨分片的事务一致性难以保证

跨库的 join 关联查询性能较差

数据多次扩展难度和维护量极大

水平切分后同一张表会出现在多个数据库/表中，每个库/表的内容不同。几种典型的数据分片规则为：

①根据数值范围：按照时间区间或 ID 区间来切分。

例如：按日期将不同月甚至是日的数据分散到不同的库中;将 userId 为 1~9999 的记录分到第一个库，10000~20000 的分到第二个库，以此类推。

某种意义上，某些系统中使用的"冷热数据分离"，将一些使用较少的历史数据迁移到其他库中，业务功能上只提供热点数据的查询，也是类似的实践。

这样的优点在于：

单表大小可控

天然便于水平扩展，后期如果想对整个分片集群扩容时，只需要添加节点即可，无需对其他分片的数据进行迁移

使用分片字段进行范围查找时，连续分片可快速定位分片进行快速查询，有效避免跨分片查询的问题。

缺点在于：热点数据成为性能瓶颈。连续分片可能存在数据热点，例如按时间字段分片，有些分片存储最近时间段内的数据，可能会被频繁的读写，而有些分片存储的历史数据，则很少被查询。

②根据数值取模：一般采用 hash 取模 mod 的切分方式。

例如：将 Customer 表根据 cusno 字段切分到 4 个库中，余数为 0 的放到第一个库，余数为 1 的放到第二个库，以此类推。

这样同一个用户的数据会分散到同一个库中，如果查询条件带有 cusno 字段，则可明确定位到相应库去查询。

优点：数据分片相对比较均匀，不容易出现热点和并发访问的瓶颈。

缺点如下：

后期分片集群扩容时，需要迁移旧的数据(使用一致性 hash 算法能较好的避免这个问题)

（编辑：PHP编程网 - 黄冈站长网）

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