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 

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