分库分表需要考虑的问题及方案(二)

7、跨分片的排序分页

一般来讲,分页时需要按照指定字段进行排序。当排序字段就是分片字段的时候,我们通过分片规则可以比较容易定位到指定的分片,而当排序字段非分片字段的时候,情况就会变得比较复杂了。为了最终结果的准确性,我们需要在不同的分片节点中将数据进行排序并返回,并将不同分片返回的结果集进行汇总和再次排序,最后再返回给用户。如下图所示: 上面图中所描述的只是最简单的一种情况(取第一页数据),看起来对性能的影响并不大。但是,如果想取出第10页数据,情况又将变得复杂很多,如下图所示: 有些读者可能并不太理解,为什么不能像获取第一页数据那样简单处理(排序取出前10条再合并、排序)。其实并不难理解,因为各分片节点中的数据可能是随机的,为了排序的准确性,必须把所有分片节点的前N页数据都排序好后做合并,最后再进行整体的排序。很显然,这样的操作是比较消耗资源的,用户越往后翻页,系统性能将会越差。 那如何解决分库情况下的分页问题呢?有以下几种办法:

如果是在前台应用提供分页,则限定用户只能看前面n页,这个限制在业务上也是合理的,一般看后面的分页意义不大(如果一定要看,可以要求用户缩小范围重新查询)。

如果是后台批处理任务要求分批获取数据,则可以加大page size,比如每次获取5000条记录,有效减少分页数(当然离线访问一般走备库,避免冲击主库)。

分库设计时,一般还有配套大数据平台汇总所有分库的记录,有些分页查询可以考虑走大数据平台。

8、分库策略

分库维度确定后,如何把记录分到各个库里呢? 一般有两种方式:

  • 根据数值范围,比如用户Id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。

  • 根据数值取模,比如用户Id mod n,余数为0的记录放到第一个库,余数为1的放到第二个库,以此类推。

优劣比较:

评价指标按照范围分库按照Mod分库 库数量前期数目比较小,可以随用户/业务按需增长前期即根据mode因子确定库数量,数目一般比较大 访问性能前期库数量小,全库查询消耗资源少,单库查询性能略差前期库数量大,全库查询消耗资源多,单库查询性能略好 调整库数量比较容易,一般只需为新用户增加库,老库拆分也只影响单个库困难,改变mod因子导致数据在所有库之间迁移 数据热点新旧用户购物频率有差异,有数据热点问题新旧用户均匀到分布到各个库,无热点 实践中,为了处理简单,选择mod分库的比较多。同时二次分库时,为了数据迁移方便,一般是按倍数增加,比如初始4个库,二次分裂为8个,再16个。这样对于某个库的数据,一半数据移到新库,剩余不动,对比每次只增加一个库,所有数据都要大规模变动。 补充下,mod分库一般每个库记录数比较均匀,但也有些数据库,存在超级Id,这些Id的记录远远超过其他Id,比如在广告场景下,某个大广告主的广告数可能占总体很大比例。如果按照广告主Id取模分库,某些库的记录数会特别多,对于这些超级Id,需要提供单独库来存储记录。

9、分库数量

分库数量首先和单库能处理的记录数有关,一般来说,Mysql 单库超过5000万条记录,Oracle单库超过1亿条记录,DB压力就很大(当然处理能力和字段数量/访问模式/记录长度有进一步关系)。

在满足上述前提下,如果分库数量少,达不到分散存储和减轻DB性能压力的目的;如果分库的数量多,好处是每个库记录少,单库访问性能好,但对于跨多个库的访问,应用程序需要访问多个库,如果是并发模式,要消耗宝贵的线程资源;如果是串行模式,执行时间会急剧增加。

最后分库数量还直接影响硬件的投入,一般每个分库跑在单独物理机上,多一个库意味多一台设备。所以具体分多少个库,要综合评估,一般初次分库建议分4-8个库。

10、路由透明

分库从某种意义上来说,意味着DB schema改变了,必然影响应用,但这种改变和业务无关,所以要尽量保证分库对应用代码透明,分库逻辑尽量在数据访问层处理。当然完全做到这一点很困难,具体哪些应该由DAL负责,哪些由应用负责,这里有一些建议:

对于单库访问,比如查询条件指定用户Id,则该SQL只需访问特定库。此时应该由DAL层自动路由到特定库,当库二次分裂时,也只要修改mod 因子,应用代码不受影响。

对于简单的多库查询,DAL负责汇总各个数据库返回的记录,此时仍对上层应用透明。

11、使用框架还是自主研发

目前市面上的分库分表中间件相对较多,其中基于代理方式的有MySQL Proxy和Amoeba,基于Hibernate框架的是Hibernate Shards,基于jdbc的有当当sharding-jdbc,基于mybatis的类似maven插件式的有蘑菇街的蘑菇街TSharding,通过重写spring的ibatis template类是Cobar Client,这些框架各有各的优势与短板,架构师可以在深入调研之后结合项目的实际情况进行选择,但是总的来说,我个人对于框架的选择是持谨慎态度的。一方面多数框架缺乏成功案例的验证,其成熟性与稳定性值得怀疑。

另一方面,一些从成功商业产品开源出框架(如阿里和淘宝的一些开源项目)是否适合你的项目是需要架构师深入调研分析的。当然,最终的选择一定是基于项目特点、团队状况、技术门槛和学习成本等综合因素考量确定的。

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