問題描述
對於一個大型的互聯網應用，海量數據的存儲和訪問成爲了系統設計的瓶頸問題，對於系統的穩定性和擴展性造成了極大的問題。通過數據切分來提高網站性能，橫向擴展數據層已經成爲架構研發人員首選的方式。
•水平切分數據庫：可以降低單臺機器的負載，同時最大限度的降低了宕機造成的損失；
•負載均衡策略：可以降低單臺機器的訪問負載，降低宕機的可能性；
•集羣方案：解決了數據庫宕機帶來的單點數據庫不能訪問的問題；
•讀寫分離策略：最大限度了提高了應用中讀取數據的速度和併發量；
1、單個表數據量越大，讀寫鎖，插入操作重新建立索引效率越低。
2、單個庫數據量太大（一個數據庫數據量到1T-2T就是極限）
3、單個數據庫服務器壓力過大
4、讀寫速度遇到瓶頸（併發量幾百）
解決問題的思路：根據自己的實際情況，當單表過大的時候進行分表，數據庫過大的時候進行分庫，高併發的情況考慮讀寫分離和集羣。
數據拆分的方式有：分區、分表、分庫
•分區
•就是把一張表的數據分成N個區塊，在邏輯上看最終只是一張表，但底層是由N個物理區塊組成的
•分表
•就是把一張表按一定的規則分解成N個具有獨立存儲空間的實體表。系統讀寫時需要根據定義好的規則得到對應的字表明，然後操作它。
•分庫
一旦分表，一個庫中的表會越來越多
將整個數據庫比作圖書館，一張表就是一本書。當要在一本書中查找某項內容時，如果不分章節，查找的效率將會下降。而同理，在數據庫中就是分區。
分區
什麼時候考慮使用分區？
•一張表的查詢速度已經慢到影響使用的時候。
•sql經過優化
•數據量大
•表中的數據是分段的
•對數據的操作往往只涉及一部分數據，而不是所有的數據
分區解決的問題
•主要可以提升查詢效率
分表
什麼時候考慮分表？
•一張表的查詢速度已經慢到影響使用的時候。
•sql經過優化
•數據量大
•當頻繁插入或者聯合查詢時，速度變慢
分表解決的問題
•分表後，單表的併發能力提高了，磁盤I/O性能也提高了，寫操作效率提高了
•查詢一次的時間短了
•數據分佈在不同的文件，磁盤I/O性能提高
•讀寫鎖影響的數據量變小
•插入數據庫需要重新建立索引的數據減少
分區和分表的區別與聯繫
•分區和分表的目的都是減少數據庫的負擔，提高表的增刪改查效率。
•分區只是一張表中的數據的存儲位置發生改變，分表是將一張表分成多張表。
•當訪問量大，且表數據比較大時，兩種方式可以互相配合使用。
•當訪問量不大，但表數據比較多時，可以只進行分區。
常見分區分表的規則策略（類似）
•Range（範圍）
•Hash（哈希）
•按照時間拆分
•Hash之後按照分表個數取模
•在認證庫中保存數據庫配置，就是建立一個DB，這個DB單獨保存user_id到DB的映射關係
分庫
什麼時候考慮使用分庫？
•單臺DB的存儲空間不夠
•隨着查詢量的增加單臺數據庫服務器已經沒辦法支撐
分庫解決的問題
•其主要目的是爲突破單節點數據庫服務器的 I/O 能力限制，解決數據庫擴展性問題。
垂直拆分
•將系統中不存在關聯關係或者需要join的表可以放在不同的數據庫不同的服務器中。
•按照業務垂直劃分。比如：可以按照業務分爲資金、會員、訂單三個數據庫。
•需要解決的問題：跨數據庫的事務、jion查詢等問題。
水平拆分
•例如，大部分的站點。數據都是和用戶有關，那麼可以根據用戶，將數據按照用戶水平拆分。
•按照規則劃分，一般水平分庫是在垂直分庫之後的。比如每天處理的訂單數量是海量的，可以按照一定的規則水平劃分。需要解決的問題：數據路由、組裝。
讀寫分離
•對於時效性不高的數據，可以通過讀寫分離緩解數據庫壓力。需要解決的問題：在業務上區分哪些業務上是允許一定時間延遲的，以及數據同步問題。
思路：
垂直分庫-->水平分庫-->讀寫分離
數據拆分以後面臨的問題
問題
•事務的支持，分庫分表，就變成了分佈式事務
•join時跨庫，跨表的問題
•分庫分表，讀寫分離使用了分佈式，分佈式爲了保證強一致性，必然帶來延遲，導致性能降低，系統的複雜度變高。
常用的解決方案：
•對於不同的方式之間沒有嚴格的界限，特點不同，側重點不同。需要根據實際情況，結合每種方式的特點來進行處理。
•選用第三方的數據庫中間件（Atlas，Mycat，TDDL，DRDS），同時業務系統需要配合數據存儲的升級。
數據存儲的演進
單庫單表
•單庫單表是最常見的數據庫設計，例如，有一張用戶(user)表放在數據庫db中，所有的用戶都可以在db庫中的user表中查到。
單庫多表
•隨着用戶數量的增加，user表的數據量會越來越大，當數據量達到一定程度的時候對user表的查詢會漸漸的變慢，從而影響整個DB的性能。如果使用mysql, 還有一個更嚴重的問題是，當需要添加一列的時候，mysql會鎖表，期間所有的讀寫操作只能等待。
•可以通過某種方式將user進行水平的切分，產生兩個表結構完全一樣的user_0000,user_0001等表，user_0000 + user_0001 + …的數據剛好是一份完整的數據。
多庫多表
隨着數據量增加也許單臺DB的存儲空間不夠，隨着查詢量的增加單臺數據庫服務器已經沒辦法支撐。這個時候可以再對數據庫進行水平拆分。
總結
總的來說，優先考慮分區。當分區不能滿足需求時，開始考慮分表，合理的分表對效率的提升會優於分區。
垂直分庫-->水平分庫-->讀寫分離