解决数据库高并发访问瓶颈问题

一、缓存式的Web应用程序架构：

在Web层和db层之间加一层cache层，主要目的：减少数据库读取负担，提高数据读取速度。cache存取的媒介是内存，可以考虑采用分布式的cache层，这样更容易破除内存容量的限制，同时增加了灵活性。

二、实现MySQL数据库异步查询实现：

通常情况下在PHP中MySQL查询是串行的，如果能实现MySQL查询的异步化，就能实现多条SQL语句同时执行，这样就能大大地缩短MySQL查询的耗时，提高数据库查询的效率。目前MySQL的异步查询只在MySQLi扩展提供，查询方法分别是：

1、使用MYSQLI_ASYNC模式执行mysqli::query

2、获取异步查询结果：mysqli::reap_async_query

使用mysql异步查询，需要使用mysqlnd作为PHP的MySQL数据库驱动。

使用MySQL异步查询，因为需要给所有查询都创建一个新的连接，而MySQL服务端会为每个连接创建一个单独的线程进行处理，如果创建的线程过多，则会造成线程切换引起系统负载过高。Swoole中的异步MySQL其原理是通过MYSQLI_ASYNC模式查询，然后获取mysql连接的socket，加入到epoll事件循环中，当数据库返回结果时会回调指定函数，这个过程是完全异步非阻塞的。

三、MySQL主从读写分离：

当数据库的写压力增加，cache层（如Memcached）只能缓解数据库的读取压力。读写集中在一个数据库上让数据库不堪重负。使用主从复制技术（master-slave模式）来达到读写分离，以提高读写性能和读库的可扩展性。读写分离就是只在主服务器上写，只在从服务器上读，基本原理是让主数据库处理事务性查询，而从数据库处理select查询，数据库复制被用于把事务性查询（增删改）导致的改变更新同步到集群中的从数据库。

MySQL读写分离提升系统性能：

1、主从只负责各自的读和写，极大程度缓解X锁和S锁争用。

2、slave可以配置MyISAM引擎，提升查询性能以及节约系统开销。

3、master直接写是并发的，slave通过主库发送来的binlog恢复数据是异步的。

4、slave可以单独设置一些参数来提升其读的性能。

5、增加冗余，提高可用性。

实现主从分离可以使用MySQL中间件如：Atlas

四、分表分库：

在cache层的高速缓存，MySQL的主从复制，读写分离的基础上，这时MySQL主库的写压力开始出现瓶颈，而数据量的持续猛增，由于MyISAM使用表锁，在高并发下会出现严重的锁问题，大量的高并发MySQL应用开始使用InnoDB引擎代替MyISAM。采用Master-Slave复制模式的MySQL架构，只能对数据库的读进行扩展，而对数据的写操作还是集中在Master上。这时需要对数据库的吞吐能力进一步地扩展，以满足高并发访问与海量数据存储的需求。

对于访问极为频繁且数据量巨大的单表来说，首先要做的是减少单表的记录条数，以便减少数据查询所需的时间，提高数据库的吞吐，这就是所谓的分表【水平拆分】。在分表之前，首先需要选择适当的分表策略，使得数据能够较为均衡地分布到多张表中，并且不影响正常的查询。

分表能够解决单表数据量过大带来的查询效率下降的问题，但是却无法给数据库的并发处理能力带来质的提升。面对高并发的读写访问，当数据库master服务器无法承载写操作压力时，不管如何扩展Slave服务器都是没有意义的，对数据库进行拆分，从而提高数据库写入能力，即分库【垂直拆分】。

分库分表的理由策略如下：

1、中间变量=user_id % ( 库数量 * 每个库的表数量 )

2、库=取整（中间变量 / 每个库的表数量）

3、表=中间变量 % 每个库的表数量

数据库经过业务拆分及分库分表，虽然查询性能和并发处理能力提高了。但是原本跨表的事务上升为分布式事务；由于记录被切分到不同的库和不同的表中，难以进行多表关联查询，并且不能不指定路由字段对数据进行查询。且分库分表后需要进一步对系统进行扩容（路由策略变更）将变得非常不方便，需要重新进行数据迁移。