【缘起】
用户中心是几乎每一个公司必备的基础服务, 用户注册、登录、信息查询与修改都离不开用户中心。
当数据量超来超大时, 需要多用户中心进行水平切分。最常见的水平切分方式, 按照uid取模分库:
通过uid取模, 将数据分布到多个数据库实例上去, 提高服务实例个数, 降低单库数据量, 以达到扩容的目的。
水平切分之后:
uid属性上的查询可以直接路由到库, 如上图, 假设访问uid=124的数据, 取模后能够直接定位db-user1。
对于uname上的查询, 就不能这么幸运了:
uname上的查询, 如上图, 假设访问uname=shenjian的数据, 由于不知道数据落在哪个库上, 往往需要遍历所有库【扫全库法】, 当分库数量多起来，性能会显著降低。
用uid分库, 如何高效实现上的查询，是本文将要讨论的问题。
【索引表法】
思路: uid能直接定位到库, uname不能直接定位到库, 如果通过uname能查询到uid, 问题解决
解决方案:
1) 建立一个索引表记录uname->uid的映射关系
2) 用uname来访问时, 先通过索引表查询到uid, 再定位相应的库
3) 索引表属性较少, 可以容纳非常多数据，一般不需要分库
4) 如果数据量过大, 可以通过uname来分库
潜在不足: 多一次数据库查询, 性能下降一倍
【缓存映射法】
思路: 访问索引表性能较低, 把映射关系放在缓存里性能更佳
解决方案:
1) uname查询先到cache中查询uid, 再根据uid定位数据库
2) 假设cache miss, 采用扫全库法获取uname对应的uid, 放入cache
3) uname到uid的映射关系不会变化, 映射关系一旦放入缓存, 不会更改, 无需淘汰, 缓存命中率超高
4) 如果数据量过大, 可以通过name进行cache水平切分
潜在不足: 多一次cache查询
【uname生成uid】
思路: 不进行远程查询, 由uname直接得到uid
解决方案:
1) 在用户注册时, 设计函数uname生成uid, uid=f(uname), 按uid分库插入数据
2) 用uname来访问时, 先通过函数计算出uid, 即uid=f(uname)再来一遍, 由uid路由到对应库
潜在不足: 该函数设计需要非常讲究技巧, 有uid生成冲突风险
【uname基因融入uid】
思路: 不能用uname生成uid, 可以从uname抽取"基因", 融入uid中
假设分8库, 采用uid%8路由, 潜台词是, uid的最后3个bit决定这条数据落在哪个库上, 这3个bit就是所谓的“基因”。
解决方案:
1) 在用户注册时, 设计函数uname生成3bit基因, uname_gene=f(uname)，如上图粉色部分
2) 同时, 生成61bit的全局唯一id, 作为用户的标识, 如上图绿色部分
3) 接着把3bit的uname_gene也作为uid的一部分, 如上图屎黄色部分
4) 生成64bit的uid, 由id和uname_gene拼装而成, 并按照uid分库插入数据
5) 用uname来访问时, 先通过函数由uname再次复原3bit基因, uname_gene=f(uname), 通过uname_gene%8直接定位到库
【总结】
业务场景: 用户中心, 数据量大, 通过uid分库后, 通过uname路由不到库
解决方案:
1) 扫全库法: 遍历所有库
2) 索引表法: 数据库中记录uname->uid的映射关系
3) 缓存映射法: 缓存中记录uname->uid的映射关系
4) uname生成uid
5)