数据库横向扩展——主从复制、集群和分片

传统的关系型数据库很难扩展,通常是纵向扩展,但到达一定程度时只能横向扩展。

数据库的横向扩展支持三种方法,即主从复制,集群和分片(sharding)

图是偷的,内容是整理过的 ~ T.T

主从复制:

主从复制——最易配置,对应用改动最小,并可以减轻主库的负担。 主数据库可以读写,从数据库只读。

 

应用场景场景——实现读写分离,或业务分离,即运行报表,备份,数据仓库等应用

存在问题——

 

 

 

        1,主与从之间数据非完全同步,可能会读到两个不同的版本

 

 

        2,如果只有主库接受读写,那么主库迟早会过载,因此不算是真正的scale out

 

不过主从库数据的延迟,有的业务是可以接受的。另外,利用一些实时复制的工具如GoldenGate,从库也是可以写的,这时可以利用从库做其它的业务,从而达到横向扩展的目的。这也算是主从复制的一个新趋势。

集群Clustering:

集群——也称为shared everything或shared disk架构。最知名的就是Oracle RAC,1个数据库可以有多个实例,来访问共享存储上的数据库。 每一个节点都可以读写,从应用角度来看,代码无需改变。负载均衡也是自动的。

存在问题—— 
        1,写数据时需要内存中数据的同步,数据加速带来竞争,影响扩展性 
        2,难以设置和管理 
        3,由于存储是共享的,读操作也不能无限扩展

集群适合于——读密集的应用,如数据仓库和BI

 

分片(Sharding)

分区——是库内的
分片——是库外的,也叫分表分库, 是shared nothing的架构。 

 

Sharding——将一个大的库拆分成很多小库。

如何拆和业务规则有关,可以按用户ID拆,按业务拆。

 

 

如果需要Join,相关的表需要放到一个库里,避免数据库间的通讯。

Sharding也可以有两种方法,
    1,垂直分区——按业务分,简称为分库,即不同的业务使用不同的库,互不相干。垂直分区到一定程度,也无法扩展,这时需要水平分区。

 

 

    2,水平分区——将一个大表拆分为小表,每个小表位于不同的库。每一个建立相同的schema。如根据主键的hash值来分区。

 

存在问题—— 
        1,加大了应用代码的复杂性,需要路由到正确的shard。 
        2,后期增加shard需要修改应用逻辑,并需要迁移数据 
        3,查询和聚集(aggregation)不再简单,需要跨库联合操作 
        4,主数据和参照数据需要复制到所有shard,以避免跨库操作。主数据和参照数据虽然偏静态,但一旦修改,可能会有数据一致性问题。 
        5,跨库修改需要分布式交易处理,会限制可扩展性。因此应尽量避免。 
        6,单个shard的失效可能会使整个系统不可用(其实也不一定)。因此通常需要为每个shard再配置HA方案,如主从复制。

尽管有以上不足,分片对于一些大型网站还是广泛使用,如Google, eBay, Facebook, Flickr。

When the pain is great, any medicine that reduces it is good, regardless of the side effects. 
这句话有点意思。

 

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