04關(guān)于大型網(wǎng)站技術(shù)演進(jìn)的思考四存儲(chǔ)瓶頸

1、而言那就是有不盡的項(xiàng)目可以做，雖然會(huì)感覺(jué)很忙，但是人過(guò)的充實(shí)，心里也踏實(shí)數(shù)而言那就是有不盡的項(xiàng)目可以做，雖然會(huì)感覺(jué)很忙，但是人過(guò)的充實(shí)，心里也踏實(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)水平拆分簡(jiǎn)單說(shuō)來(lái)就是先將原數(shù)據(jù)庫(kù)里的一在做垂直拆分出來(lái)放置在單獨(dú)的數(shù)據(jù)庫(kù)和單獨(dú)的表里后更進(jìn)一步的把本來(lái)是一個(gè)整體的表進(jìn)一步拆分成多，每一都用獨(dú)立的數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行。表被水平后，原數(shù)據(jù)表成為了一個(gè)邏輯的概念，而這個(gè)邏輯表的業(yè)務(wù)含義需要多張物理表協(xié)同完成，因此數(shù)據(jù)庫(kù)的表被水平拆分后，那么對(duì)這的操作已經(jīng)超出了數(shù)據(jù)庫(kù)本身提供給現(xiàn)有段，換句話說(shuō)對(duì)表的操數(shù)據(jù)庫(kù)的水平拆分是數(shù)據(jù)庫(kù)垂直拆分的升級(jí)版，它和垂直拆分更像繼承機(jī)制里的父子關(guān)系，因此水平垂直拆分所遇到的 UT

2、 查詢 以及分布式事務(wù) 任然存在，由于表被物理拆解增加了邏輯表的維度，這也給垂直拆分里碰到的兩個(gè)難題增加了 的維度，因此水平拆分里 UT 查詢 和分布式事務(wù)會(huì)變得更加復(fù)難題一：數(shù)據(jù)庫(kù)的表被水平拆分后，該表的主鍵設(shè)計(jì)會(huì)變得十分難題二：原來(lái)單表的查詢邏輯會(huì)在備本篇文章時(shí)候，我看到一些資料里提到了一些難題，這些難題難題三：平分表后，外鍵的設(shè)也會(huì)變得十分；難題四：這個(gè)難題是針對(duì)數(shù)據(jù)的新增操作的，大致的意思是，難題，我在上篇已經(jīng)給出了解答，這里我進(jìn)行一定的補(bǔ)充，其實(shí)外鍵問(wèn)題在垂直拆分就已經(jīng)存在， 過(guò)在講垂直拆分時(shí)候 沒(méi)有講到這個(gè)問(wèn)題，這主要是我設(shè)定了一個(gè)前提，就是數(shù)據(jù)表在最原始的數(shù)據(jù)建模階段就要拋棄所有

3、外鍵的設(shè)計(jì)，并將外鍵的邏輯拋給服務(wù)層去完成， 要盡全力減輕數(shù)據(jù)庫(kù)承擔(dān)的運(yùn)算壓力，其實(shí)除了減輕數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)算壓力外， 還要將作為 直接的辦法就是去掉表與表之間關(guān)聯(lián)的象征：外鍵，這樣 就可以從根基上為將來(lái)數(shù)據(jù)庫(kù)做垂直拆分和水平拆分至于難題四，其實(shí)問(wèn)題的本質(zhì)是分庫(kù)分表后具體的數(shù)據(jù)在哪里 ，而數(shù)據(jù) 在表里的關(guān)鍵 其實(shí)就是主鍵，試想一下， 設(shè)計(jì) ，所有字段 都準(zhǔn) 以為空，但是表里有個(gè)字段是絕對(duì)不能為空的，那就是主鍵，主鍵是數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫(kù)里 的象征，因此 在主鍵設(shè)計(jì)上是可以體現(xiàn)出該數(shù)據(jù)的 規(guī)則，那么首先是水平拆分里的主鍵設(shè)計(jì)問(wèn)題，拋開(kāi)所有主鍵所能代表的業(yè)務(wù)含義，數(shù)據(jù)庫(kù)里標(biāo)的主鍵本質(zhì)是表達(dá)表里的某一條的唯一性，在

4、設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)的時(shí)候可以由一個(gè)絕對(duì)不可重復(fù)的字段表示主鍵，也可以使用多個(gè)字段合起來(lái)表達(dá)這種唯一性，使用一個(gè)字表示主鍵，這已經(jīng)是很原子的操作，沒(méi)法做進(jìn)一步的修改，但是果用多個(gè)字段表示一個(gè)主鍵對(duì)于水平拆而言就會(huì)碰到問(wèn)題了，這個(gè)題主要是體現(xiàn)在數(shù)據(jù)到底于哪個(gè)據(jù)庫(kù)，關(guān)于主鍵對(duì)數(shù)據(jù)的影響我會(huì)在把相關(guān)知識(shí)講解完畢后再著重闡述，這里要提的是碰到聯(lián)合主鍵時(shí)候我們可以設(shè)定一個(gè)沒(méi)有任業(yè)務(wù)含義的字段來(lái)替代，不過(guò)這個(gè)要看場(chǎng)景了，我傾向于將聯(lián)合主各個(gè)字段里的值由上所述，這里我給出水平拆分主鍵設(shè)計(jì)的第一個(gè)原則：被水平拆分的表的主鍵設(shè)計(jì)最好使用一個(gè)字段表示。唯一性的話，那么水平拆分時(shí)候相對(duì)要簡(jiǎn)單的多，例如在 XI 數(shù)據(jù)庫(kù)里有一個(gè)

5、 KTI 機(jī)制，這其實(shí)就是一個(gè)自增數(shù)的算法，自增機(jī)制幾乎所有關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)都有，也平時(shí)最喜使用的主鍵字段設(shè)計(jì)方案，如要拆分的表，使用了自增字段，同時(shí)這個(gè)自增字段只是用來(lái)表唯一性那么水平拆分時(shí)候處理起來(lái)就簡(jiǎn)單多了，我這里給出兩個(gè)經(jīng)典方案，方案如下關(guān)于大技術(shù)演進(jìn)的思考（四） -的瓶頸方案一：自增列都有設(shè)定步長(zhǎng)的特性，假打算把只拆分為兩個(gè)物理表，那可以在其中里把主鍵的自增列的步長(zhǎng)設(shè)計(jì)為 2，起始值為 1，那么它的自增方案一：自增列都有設(shè)定步長(zhǎng)的特性，假打算把只拆分為兩個(gè)物理表，那可以在其中里把主鍵的自增列的步長(zhǎng)設(shè)計(jì)為 2，起始值為 1，那么它的自增規(guī)律就是 1,3,5,7 依次類(lèi)推，另外一張物理也可以設(shè)

6、置為 2，如果起始值為 2，那么自增規(guī)律就是 2,4,6,8 以此類(lèi)推，這樣的步的主鍵就絕對(duì)會(huì)重復(fù)了，而也不用另外做兩張物理表相應(yīng)的邏輯關(guān)聯(lián)了。這種方案還有個(gè)潛在的好處，那就是步長(zhǎng)的把步長(zhǎng)設(shè)計(jì)為 9，那么理小和水平數(shù)據(jù)拆分的粒度關(guān)聯(lián)，也拆分的物理表可以擴(kuò)容到 9 個(gè)為水平拆分的擴(kuò)方案二其實(shí)事先通過(guò)一定業(yè)務(wù)技術(shù)規(guī)則大致估算出來(lái)最多讓2 億條，那可以這么設(shè)定自增列的規(guī)律，第一張物理表自增列從 假估算開(kāi)始，步長(zhǎng)就設(shè)為 1，第二種物理表的自增列則從 2 億開(kāi)始，步長(zhǎng)也設(shè)為 1，自增列都做最大值的限制那么如果表的主鍵不是使用自增列，而是業(yè)務(wù)設(shè)計(jì)的唯一字段，那些的主鍵問(wèn)題，那么碰到這個(gè)情又該如何解決了仔細(xì)

7、回味下數(shù)據(jù)庫(kù)的水平拆分，它其實(shí)和分布式緩存其的類(lèi)似，數(shù)據(jù)庫(kù)的主鍵就相當(dāng)于分布式緩存里的鍵值，那可以按照分布式緩存的方案來(lái)設(shè)計(jì)主鍵的型，方案如下方案一：使用整數(shù)哈希求余的算法，字符串如果進(jìn)行哈希運(yùn)算會(huì)得出一個(gè)值，這個(gè)值是該字符串的唯一標(biāo)志如稍微改變下字符串的內(nèi)容，計(jì)算的哈希值肯定是不同，兩個(gè)不同的哈希值對(duì)應(yīng)兩個(gè)不同字符串，一個(gè)哈希值有且只對(duì)應(yīng)唯一一個(gè)字符串，加密算法里的 MD5 ，SHA 都是使用哈希算法的原理計(jì)算出一個(gè)唯一標(biāo)示的哈希值，通過(guò)哈希值的匹配可以判斷數(shù)據(jù)是否被篡改過(guò)。不過(guò)大多數(shù)哈希算法最后得出的值都是一個(gè)字符加數(shù)字就要統(tǒng)計(jì) 通過(guò)得到的余數(shù)來(lái)選擇服務(wù)器，該算法的原理圖如下所示計(jì)算的整數(shù)

8、哈希值除以服務(wù)器的數(shù)量即取模計(jì)方案二：就是方案一的升級(jí)版一致性哈希，一致性哈希最大的作用是候以及物理表集群中某臺(tái)服務(wù)器失效時(shí)候才會(huì)體現(xiàn)，這個(gè)問(wèn)題我后續(xù)文章會(huì)詳，此這里先不展了由上所述發(fā)現(xiàn)在數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行水平拆分時(shí)候一性設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，最終于哪個(gè)物理數(shù)據(jù)庫(kù)也是由主鍵的設(shè)計(jì)原則所決定的，回到上文里我提到的如果原的方案二：就是方案一的升級(jí)版一致性哈希，一致性哈希最大的作用是候以及物理表集群中某臺(tái)服務(wù)器失效時(shí)候才會(huì)體現(xiàn)，這個(gè)問(wèn)題我后續(xù)文章會(huì)詳，此這里先不展了由上所述發(fā)現(xiàn)在數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行水平拆分時(shí)候一性設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，最終于哪個(gè)物理數(shù)據(jù)庫(kù)也是由主鍵的設(shè)計(jì)原則所決定的，回到上文里我提到的如果原的數(shù)據(jù)表使用聯(lián)合字段設(shè)計(jì)主鍵

9、，那就必須首先合并聯(lián)合主鍵字段，然后通過(guò)上面的算法來(lái)確定數(shù)據(jù)規(guī)則，雖然不合并一個(gè)字段看起來(lái)也不是太麻煩，但是在我多年開(kāi)發(fā)里，把唯一性的字段分割成多個(gè)字段就等于給主鍵增加了維度，字段不得不時(shí)刻留心這些維度，果就很容易出錯(cuò)，我為了讓數(shù)據(jù)庫(kù)解決數(shù)據(jù)庫(kù)表的水平拆分后的主鍵唯一性問(wèn)題有一個(gè)更加直接的方案，這也是很多人碰到此類(lèi)問(wèn)題很自然想到的方法，那就是把主鍵生成規(guī)則做成一個(gè)主鍵生成系統(tǒng)，放置在單獨(dú)一臺(tái)服務(wù)器生成，每次新增數(shù)據(jù)鍵都從這個(gè)服務(wù)器里獲取，主鍵生成的算法其實(shí)很簡(jiǎn)單，很多語(yǔ)言都有計(jì)算 ;/* 的功能，;/* 缺點(diǎn)一：把主鍵生成放到外部服務(wù)器進(jìn)行，這就不得不通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通信完成主鍵值的傳遞，而網(wǎng)絡(luò)是算機(jī)

10、體系里效率最低效的方式，因此它會(huì)影響數(shù)據(jù)新增的效率，特別是數(shù)據(jù)量很大時(shí)候，新增操作很頻繁時(shí)候缺點(diǎn)二：如使用 ; 算法做主鍵生成的算法，因?yàn)?; 是依賴單臺(tái)服務(wù)器進(jìn)行，那么整個(gè)水平拆的物理數(shù)據(jù)庫(kù)集群，主就變成系的短板，而且是關(guān)鍵短板，主鍵生成服務(wù)器如果失效，整個(gè)統(tǒng)都會(huì)無(wú)法使用，而需要被水平拆分，而且拆分的表是業(yè)務(wù)表的時(shí)候在整個(gè)系統(tǒng)里的很高，它如果做了水平拆分后出現(xiàn)單點(diǎn)故障，這對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)都是致命的。當(dāng)然有人肯定說(shuō)，既然有單點(diǎn)故障，那就做個(gè)集群系統(tǒng)，問(wèn)題不是解決了嗎？這個(gè)想法的確可以解決我上面闡，但是我前文講到過(guò)，現(xiàn)實(shí)的件系統(tǒng)開(kāi)發(fā)要堅(jiān)守一個(gè)原則那就是有簡(jiǎn)單方案盡量選擇簡(jiǎn)單的方案解決問(wèn)題，引入集引入了分布式系統(tǒng)，這樣就為系統(tǒng)開(kāi)發(fā)增加了開(kāi)發(fā)難度和運(yùn)維風(fēng)險(xiǎn)，如上文的方案就能解，缺點(diǎn)三：使用外部系統(tǒng)生成主鍵使的水平拆分?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)的方案增加了狀態(tài)性，而我狀態(tài)的，有狀態(tài)的系統(tǒng)會(huì)相互影響，例如使用外部系統(tǒng)生成主鍵，那么當(dāng)數(shù)據(jù)操作增大時(shí)候，必然會(huì)造成在主鍵統(tǒng)上資源競(jìng)爭(zhēng)的事情發(fā)生，如對(duì)主鍵系統(tǒng)上的競(jìng)爭(zhēng)狀態(tài)處理不好，很有可能造成主鍵系統(tǒng)被死鎖，也就會(huì)產(chǎn)生我前文里說(shuō)到的 錯(cuò)誤，而無(wú)狀態(tài)的系統(tǒng)是不存在資源競(jìng)爭(zhēng)和死鎖這里我列出單獨(dú)主鍵生成系統(tǒng)的缺點(diǎn)不是想說(shuō)明我覺(jué)得這種解決方案完全不可取，這個(gè)要看具體的業(yè)務(wù)了系