架构之美—数据库架构

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数据库架构一般从简单到复杂的过程

1、一主一从
由一台主库和一台从库组成，从库只用作备份和容灾，当主库出现故障时，从库就手动变成主库
随着压力的增加，加上了memcached

2、一主多从
通过添加多个从库来分流查询压力

3、随着数据量的增加，读写压力都迅速增加，

进行数据库拆分，将数据存放到不同的数据库服务器中

数据库拆分
一般可以按两个纬度来拆分数据:
（1）垂直拆分
按功能模块拆分，多个数据库之间的表结构不同
（2）水平拆分
将同一个表的数据进行分块保存到不同的数据库中，数据库中的表结构相同

拆分规则
常见的拆分方式是对表中某列值的范围或者hash值拆分，比如ID在0-10000之间的用户对应到数据库A，ID在10000-20000这个范围的对应到数据库B
这种方法实现起来比较方便高效，但是不能满足后续的伸缩性要求，如果需要增加数据库节点，必需调整算法或移动很大的数据集，比较难做到在不停止服务的前提下进行扩充数据库节点

采用的拆分方法有：映射表
这种方法是指建立一个索引表，保存每个用户ID和数据库ID的对应关系，每次读写用户数据时先从这个表获取对应数据库，新用户注册后，在所有可用的数据库中随机挑选一个为其建立索引
把索引表进行缓存，提高检索性能

数据迁移
如果需要平衡各个节点的压力，需要进行数据的迁移
例如要迁移用户A的数据
（1）将A状态置为迁移数据中，这个状态的用户不能进行写操作，并在页面上进行提示
（2）然后将用户A的数据全部复制到新增加的节点上
（3）更新映射表
（4）将用户A的状态置为正常
（5）将原数据库上的数据删除

数据访问过程

 

拆分带来的问题

（1）跨库关联查询

如果需要查询的数据分布于不同的数据库，不便于通过JOIN的方式查询获得

比如要获得好友的最新照片，不能保证所有好友的数据都在同一个数据库里，需要通过多次查询，再进行聚合

有些需求可以通过保存多份数据来解决，例如用户A、用户B的数据库分别是DB1、DB2，当A评论了B作品时

先在B所在DB2中photo_comments表插入记录，记录B的哪个作品被谁评论了什么内容

然后在A所在DB1中user_comments表插入记录，记录A给哪个作者的哪个作品发表过评论

这样可以通过photo_comments得到B的某张照片的所有评论，也可以通过user_comments获得A发布过的所有评论

（2）不能保证数据的一致/完整性

跨库的数据没有外键约束，也没有事务保证，比如上面评论照片的例子，很可能出现成功插入photo_comments表，但是插入user_comments表时却出错了

可以在两个库上都开启事务，然后先插入photo_comments，再插入user_comments，然后提交两个事务，但不能完全保证这个操作的原子性

（3）自增ID

增加了一个专门用来生成ID的数据库，表结构很简单，只有一个自增字段id

例如要插入评论时，先在ID库的photo_comments表里插入一条空的记录，以获得一个唯一的评论ID

定期清理ID库的数据，以保证获取新ID的效率