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數(shù)據(jù)庫(kù)架構(gòu)：詳解設(shè)計(jì)組成及其功能
成都創(chuàng)新互聯(lián)"三網(wǎng)合一"的企業(yè)建站思路。企業(yè)可建設(shè)擁有電腦版、微信版、手機(jī)版的企業(yè)網(wǎng)站。實(shí)現(xiàn)跨屏營(yíng)銷，產(chǎn)品發(fā)布一步更新，電腦網(wǎng)絡(luò)+移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)一網(wǎng)打盡，滿足企業(yè)的營(yíng)銷需求！成都創(chuàng)新互聯(lián)具備承接各種類型的成都做網(wǎng)站、成都網(wǎng)站建設(shè)項(xiàng)目的能力。經(jīng)過(guò)十余年的努力的開(kāi)拓，為不同行業(yè)的企事業(yè)單位提供了優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，并獲得了客戶的一致好評(píng)。
隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)已經(jīng)成為了現(xiàn)代企業(yè)信息化建設(shè)的重要組成部分。而數(shù)據(jù)庫(kù)架構(gòu)是數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)中不可或缺的一環(huán)，不僅關(guān)系到數(shù)據(jù)庫(kù)的性能、安全、可靠性等方面，還涉及到企業(yè)的核心業(yè)務(wù)流程以及信息資源的管理。本文將從以下幾個(gè)方面詳解數(shù)據(jù)庫(kù)架構(gòu)的設(shè)計(jì)組成及其功能。
一、數(shù)據(jù)庫(kù)架構(gòu)的基本組成
1. 數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng) (DBMS)
數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng) (DBMS) 是數(shù)據(jù)庫(kù)架構(gòu)的基礎(chǔ)組成部分，是指通過(guò)軟件或硬件的方式，對(duì)大量數(shù)據(jù)進(jìn)行組織、管理、存儲(chǔ)和檢索的系統(tǒng)。
常見(jiàn)的 DBMS 有 Oracle、MySQL、SQLServer、PostgreSQL 等，它們都可以通過(guò) SQL 語(yǔ)言來(lái)操作數(shù)據(jù)庫(kù)。
2. 數(shù)據(jù)庫(kù)模型
數(shù)據(jù)庫(kù)模型是指對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行建模，描述了數(shù)據(jù)庫(kù)中實(shí)體、屬性、關(guān)系及其對(duì)應(yīng)的操作。
常見(jiàn)的數(shù)據(jù)庫(kù)模型有層次模型、網(wǎng)狀模型、關(guān)系模型、對(duì)象模型等，其中關(guān)系模型是應(yīng)用最廣泛的數(shù)據(jù)庫(kù)模型。
3. 數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)例
數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)例是指一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的內(nèi)存實(shí)例，包括了操作系統(tǒng)進(jìn)程、共享內(nèi)存區(qū)、數(shù)據(jù)緩存區(qū)和臨時(shí)文件等。它以數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)庫(kù)的增刪改查等常用操作。
4. 數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)象
數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)象是指在數(shù)據(jù)庫(kù)中創(chuàng)建的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，如表、視圖、存儲(chǔ)過(guò)程、觸發(fā)器等。數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)象的設(shè)計(jì)直接影響到數(shù)據(jù)庫(kù)的可擴(kuò)展性、可靠性和性能。
5. 數(shù)據(jù)庫(kù)連接
數(shù)據(jù)庫(kù)連接是指在應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)庫(kù)之間建立的通信鏈路。在數(shù)據(jù)庫(kù)架構(gòu)中，數(shù)據(jù)庫(kù)連接管理是一項(xiàng)重要的工作，對(duì)于提高數(shù)據(jù)庫(kù)性能、穩(wěn)定性具有關(guān)鍵作用。
二、數(shù)據(jù)庫(kù)架構(gòu)的功能及實(shí)現(xiàn)
1. 數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)管理
數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)管理是指對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)進(jìn)行儲(chǔ)存和管理的過(guò)程，包括表空間管理、數(shù)據(jù)文件管理、數(shù)據(jù)塊管理、段管理等。通過(guò)對(duì)存儲(chǔ)管理的優(yōu)化，可以提高數(shù)據(jù)庫(kù)的性能和可靠性，減少數(shù)據(jù)丟失和損壞的風(fēng)險(xiǎn)。
2. 數(shù)據(jù)庫(kù)備份與恢復(fù)
數(shù)據(jù)庫(kù)備份與恢復(fù)是指在數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行過(guò)程中，將數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)和日志文件進(jìn)行備份，以便于在出現(xiàn)災(zāi)難性故障時(shí)進(jìn)行恢復(fù)。通過(guò)備份與恢復(fù)的方式，可以有效地減少數(shù)據(jù)丟失的風(fēng)險(xiǎn)，保障企業(yè)的核心業(yè)務(wù)不受影響。
3. 數(shù)據(jù)庫(kù)安全性管理
數(shù)據(jù)庫(kù)安全性管理是指對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行安全保護(hù)的過(guò)程，包括用戶管理、權(quán)限管理、數(shù)據(jù)加密等。通過(guò)有效的安全性管理，可以保障企業(yè)的數(shù)據(jù)安全，避免數(shù)據(jù)泄露、丟失等問(wèn)題。
4. 數(shù)據(jù)庫(kù)性能優(yōu)化
數(shù)據(jù)庫(kù)性能優(yōu)化是指通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)、索引、查詢語(yǔ)句等方面的優(yōu)化，提高數(shù)據(jù)庫(kù)的響應(yīng)速度、并發(fā)處理能力等性能指標(biāo)。通過(guò)性能優(yōu)化，可以加速數(shù)據(jù)訪問(wèn)和數(shù)據(jù)處理，提高企業(yè)的工作效率。
5. 數(shù)據(jù)庫(kù)監(jiān)控與調(diào)優(yōu)
數(shù)據(jù)庫(kù)監(jiān)控與調(diào)優(yōu)是指對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行時(shí)的性能和狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控和統(tǒng)計(jì)，并進(jìn)行調(diào)優(yōu)操作，提高數(shù)據(jù)庫(kù)的性能和可靠性。通過(guò)監(jiān)控和調(diào)優(yōu)，可以開(kāi)發(fā)出更佳的數(shù)據(jù)庫(kù)架構(gòu)方案，提高數(shù)據(jù)庫(kù)的整體質(zhì)量。
三、數(shù)據(jù)庫(kù)架構(gòu)設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)
盡管數(shù)據(jù)庫(kù)架構(gòu)的設(shè)計(jì)組成十分重要，但在設(shè)計(jì)過(guò)程中也有一些需要特別注意的事項(xiàng)，包括：
1. 合理規(guī)劃數(shù)據(jù)模型，避免數(shù)據(jù)冗余，確保數(shù)據(jù)的完整性。
2. 合理安排表空間和磁盤空間，避免空間碎片和存儲(chǔ)性能下降。
3. 合理統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，并制定相應(yīng)的性能優(yōu)化方案。
4. 增強(qiáng)數(shù)據(jù)庫(kù)安全性，為企業(yè)數(shù)據(jù)提供更好的保障。
5. 良好的數(shù)據(jù)庫(kù)連接管理和數(shù)據(jù)庫(kù)監(jiān)控實(shí)踐，實(shí)時(shí)掌握數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決問(wèn)題。
數(shù)據(jù)庫(kù)架構(gòu)的設(shè)計(jì)組成及其功能是十分重要的，也是優(yōu)化數(shù)據(jù)庫(kù)性能和提高數(shù)據(jù)庫(kù)安全性的根本。通過(guò)合理的架構(gòu)設(shè)計(jì)和優(yōu)化方案，可以更大限度地提高數(shù)據(jù)庫(kù)的性能、安全性和可靠性，為企業(yè)信息化建設(shè)提供堅(jiān)實(shí)的保障。
成都網(wǎng)站建設(shè)公司-創(chuàng)新互聯(lián),建站經(jīng)驗(yàn)豐富以策略為先導(dǎo)10多年以來(lái)專注數(shù)字化網(wǎng)站建設(shè),提供企業(yè)網(wǎng)站建設(shè),高端網(wǎng)站設(shè)計(jì),響應(yīng)式網(wǎng)站制作,設(shè)計(jì)師量身打造品牌風(fēng)格,熱線:028-86922220數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中的幾種架構(gòu)及處理方式
來(lái)具體說(shuō)說(shuō)數(shù)據(jù)庫(kù)集群吧
集群主要分成三大類 （高可用集群， 負(fù)載均衡集群，科學(xué)計(jì)算集群）
高可用集群( HighCluster)
負(fù)載均衡集群(Load Balance Cluster)
科學(xué)計(jì)算集群(High Performance Computing Cluster)
1、高可用集群(HighCluster)
常見(jiàn)的就是2個(gè)節(jié)點(diǎn)做成的HA集群，有很多通俗的不科學(xué)的名稱，比如”雙機(jī)熱備”, “雙機(jī)互備”, “雙機(jī)”。高可用集群解決的是保障用戶的應(yīng)用程序持續(xù)對(duì)外提侍正供服務(wù)的能力。 (請(qǐng)注意高可用集群既不是用來(lái)保護(hù)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的，保護(hù)的是用戶的業(yè)務(wù)程序?qū)ν獠婚g斷提供服務(wù)，把因軟件/硬件/人為造成的故障對(duì)業(yè)務(wù)的影響降低到最小程度)。
2、負(fù)載均衡集群(Load Balance Cluster)
負(fù)載均衡系統(tǒng)：集群中所有的節(jié)點(diǎn)都處于活動(dòng)狀態(tài)，它們分?jǐn)傁到y(tǒng)的工作負(fù)載。一般Web服務(wù)器集群、數(shù)據(jù)庫(kù)集群和應(yīng)用服務(wù)器集群都屬于這種類型。
負(fù)載均衡集群一般用于相應(yīng)網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求的網(wǎng)頁(yè)服務(wù)器，數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器。這種集群可以在接到請(qǐng)求時(shí)老世悔，檢查接受請(qǐng)求較少，不繁忙的服務(wù)器，并把請(qǐng)求轉(zhuǎn)到這些服務(wù)器上。從檢查其他服務(wù)器狀態(tài)這一點(diǎn)上看，負(fù)載均衡和容錯(cuò)集群很接近，不同之處是數(shù)量上更多。
3、科學(xué)計(jì)算集群(High Performance Computing Cluster)
高性能計(jì)算(High Perfermance Computing)集群，簡(jiǎn)稱HPC集群。這類集群致力于提供單個(gè)計(jì)算機(jī)所不能提供的強(qiáng)大的計(jì)算能力。
高性能計(jì)算分類：
3.1、高吞吐計(jì)算(High-throughput Computing)
有一類高性能計(jì)算，可以把它分成若干可以并行的子任務(wù)，而且各個(gè)子任務(wù)彼此間沒(méi)有什么關(guān)聯(lián)。象在家搜尋外星人（ SETI@HOME _ Search forat Home ）就是這一類型應(yīng)用。
這一項(xiàng)目是利用Internet上的閑置的計(jì)算資源來(lái)搜尋外星人。SETI項(xiàng)目的服務(wù)器將一組數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)模式發(fā)給Internet上參加SETI的計(jì)算節(jié)點(diǎn)，計(jì)算節(jié)點(diǎn)在給定的數(shù)據(jù)上用給定的模式進(jìn)行搜索，然后將搜索的結(jié)果發(fā)給服務(wù)器。服務(wù)器負(fù)責(zé)將從各個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)返回的數(shù)據(jù)匯集成完整的 數(shù)據(jù)。因?yàn)檫@種類型應(yīng)用的一個(gè)共同特征是在海量數(shù)據(jù)上搜索某些模式，所以把這類計(jì)算稱為高吞吐計(jì)算。
所謂的Internet計(jì)算都屬于這一類。按照 Flynn的分類，高吞吐計(jì)算屬于返頌SIMD（Single Instruction/Multiple Data）的范疇。
3.2、分布計(jì)算(Distributed Computing)
另一類計(jì)算剛好和高吞吐計(jì)算相反，它們雖然可以給分成若干并行的子任務(wù)，但是子任務(wù)間聯(lián)系很緊密，需要大量的數(shù)據(jù)交換。按照Flynn的分類，分布式的高性能計(jì)算屬于MIMD（Multiple Instruction/Multiple Data）的范疇。
下面說(shuō)說(shuō)這幾種集群的應(yīng)用場(chǎng)景：
高可用集群這里不多作說(shuō)明。
想Dubbo是比較偏向于負(fù)載均衡集群，用過(guò)的猿友應(yīng)該知道（不知道的可以自行了解一下），Dubbo同一個(gè)服務(wù)是可以有多個(gè)提供者的，當(dāng)一個(gè)消費(fèi)者過(guò)來(lái)，它要消費(fèi)那個(gè)提供者，這里是有負(fù)載均衡機(jī)制在里面的。
搜索引擎比較偏向于科學(xué)計(jì)算集群的分布計(jì)算。
而到這里，可能不少猿友都知道，集群的一些術(shù)語(yǔ)：集群容錯(cuò)、負(fù)載均衡。
我們以Dubbo為例：
集群容錯(cuò)（bbo.io/UserGuide-zh.htm#UserGuide-zh-%E9%9B%86%E7%BE%A4%E5%AE%B9%E9%94%99）
Dubbo提供了這些容錯(cuò)策略：
集群容錯(cuò)模式：
可以自行擴(kuò)展集群容錯(cuò)策略，參見(jiàn)：集群擴(kuò)展
Failover Cluster
失敗自動(dòng)切換，當(dāng)出現(xiàn)失敗，重試其它服務(wù)器。(缺省)
通常用于讀操作，但重試會(huì)帶來(lái)更長(zhǎng)延遲。
可通過(guò)retries=”2″來(lái)設(shè)置重試次數(shù)(不含之一次)。
Failfast Cluster
快速失敗，只發(fā)起一次調(diào)用，失敗立即報(bào)錯(cuò)。
通常用于非冪等性的寫操作，比如新增記錄。
Failsafe Cluster
失敗安全，出現(xiàn)異常時(shí)，直接忽略。
通常用于寫入審計(jì)日志等操作。
Failback Cluster
失敗自動(dòng)恢復(fù)，后臺(tái)記錄失敗請(qǐng)求，定時(shí)重發(fā)。
通常用于消息通知操作。
Forking Cluster
并行調(diào)用多個(gè)服務(wù)器，只要一個(gè)成功即返回。
通常用于實(shí)時(shí)性要求較高的讀操作，但需要浪費(fèi)更多服務(wù)資源。
可通過(guò)forks=”2″來(lái)設(shè)置更大并行數(shù)。
Broadcast Cluster
廣播調(diào)用所有提供者，逐個(gè)調(diào)用，任意一臺(tái)報(bào)錯(cuò)則報(bào)錯(cuò)。(2.1.0開(kāi)始支持)
通常用于通知所有提供者更新緩存或日志等本地資源信息。
負(fù)載均衡（bbo.io/UserGuide-zh.htm#UserGuide-zh-%E8%B4%9F%E8%BD%BD%E5%9D%87%E8%A1%A1）
Dubbo提供了這些負(fù)載均衡策略：
Random LoadBalance
隨機(jī)，按權(quán)重設(shè)置隨機(jī)概率。
在一個(gè)截面上碰撞的概率高，但調(diào)用量越大分布越均勻，而且按概率使用權(quán)重后也比較均勻，有利于動(dòng)態(tài)調(diào)整提供者權(quán)重。
RoundRobin LoadBalance
輪循，按公約后的權(quán)重設(shè)置輪循比率。
存在慢的提供者累積請(qǐng)求問(wèn)題，比如：第二臺(tái)機(jī)器很慢，但沒(méi)掛，當(dāng)請(qǐng)求調(diào)到第二臺(tái)時(shí)就卡在那，久而久之，所有請(qǐng)求都卡在調(diào)到第二臺(tái)上。
LeastActive LoadBalance
最少活躍調(diào)用數(shù)，相同活躍數(shù)的隨機(jī)，活躍數(shù)指調(diào)用前后計(jì)數(shù)差。
使慢的提供者收到更少請(qǐng)求，因?yàn)樵铰奶峁┱叩恼{(diào)用前后計(jì)數(shù)差會(huì)越大。
LoadBalance
一致性Hash，相同參數(shù)的請(qǐng)求總是發(fā)到同一提供者。
當(dāng)某一臺(tái)提供者掛時(shí)，原本發(fā)往該提供者的請(qǐng)求，基于虛擬節(jié)點(diǎn)，平攤到其它提供者，不會(huì)引起劇烈變動(dòng)。
算法參見(jiàn)：en..org/wiki/Consistent_hashing。
缺省只對(duì)之一個(gè)參數(shù)Hash，如果要修改，請(qǐng)配置
缺省用160份虛擬節(jié)點(diǎn)，如果要修改，請(qǐng)配置
數(shù)據(jù)庫(kù)架構(gòu)選型與落地，看這篇就夠了
隨著時(shí)間和業(yè)務(wù)的發(fā)展，數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)量增長(zhǎng)是不可控的，庫(kù)和表中的數(shù)據(jù)會(huì)越來(lái)越大，隨之帶來(lái)的是更高的
磁盤
、
IO
、
系統(tǒng)開(kāi)銷
，甚至
性能
上的瓶頸，而單臺(tái)服務(wù)器的
資源終究是有限
的。
因此在面對(duì)業(yè)務(wù)擴(kuò)張過(guò)程中，應(yīng)用程序?qū)?shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的
健壯性
，
安全性
，
擴(kuò)展性
提出了更高的要求。
以下，我從數(shù)據(jù)庫(kù)架構(gòu)、選型與落地來(lái)讓大家入門。
數(shù)據(jù)庫(kù)會(huì)面臨什么樣的挑戰(zhàn)呢？
業(yè)務(wù)剛開(kāi)始我們只用單機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)就夠了，但隨著業(yè)務(wù)增長(zhǎng)，數(shù)據(jù)規(guī)模和用戶規(guī)模上升，這個(gè)時(shí)候數(shù)據(jù)庫(kù)會(huì)面臨IO瓶頸、存儲(chǔ)瓶頸、可用性、安全性問(wèn)題。
為了解決上述的各種問(wèn)題，數(shù)據(jù)庫(kù)衍生了出不同的架構(gòu)來(lái)解決不同的場(chǎng)景需求。
將數(shù)據(jù)庫(kù)的寫操作和讀操作分離，主庫(kù)接收寫請(qǐng)求，使用多個(gè)從庫(kù)副本負(fù)責(zé)讀請(qǐng)求，從庫(kù)和主庫(kù)同步更新數(shù)據(jù)保持?jǐn)?shù)據(jù)一致性，從庫(kù)可以水平擴(kuò)展，用于面對(duì)讀請(qǐng)求的增加。
這個(gè)模式也就是常說(shuō)的讀寫分離，針對(duì)的是小規(guī)模數(shù)據(jù)，而且存在大量讀操作的場(chǎng)景。
因?yàn)橹鲝牡臄?shù)據(jù)是相同的，一旦主庫(kù)宕機(jī)的時(shí)候，從庫(kù)可以
切換為主庫(kù)提供寫入
，所以這個(gè)架構(gòu)也可以提高數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的
安全性
和
可用性
；
優(yōu)點(diǎn)：
缺點(diǎn)：
在數(shù)據(jù)庫(kù)遇到
IO瓶頸
過(guò)程中，如果IO集中在某一塊的業(yè)務(wù)中，這個(gè)時(shí)候可以考慮的就是垂直分庫(kù)，將熱點(diǎn)業(yè)務(wù)拆分出去，避免由
熱點(diǎn)業(yè)務(wù)
的
密集IO請(qǐng)求
影響了其他正常業(yè)務(wù)，所以垂直分庫(kù)也叫
業(yè)務(wù)分庫(kù)
。
優(yōu)點(diǎn)：
缺點(diǎn)：
在數(shù)據(jù)庫(kù)遇到存儲(chǔ)瓶頸的時(shí)候，由于數(shù)據(jù)量過(guò)大造成索引性能下降。
這個(gè)時(shí)候可以考慮將數(shù)據(jù)做水平拆分，針對(duì)數(shù)據(jù)量巨大的單張表，按照某種規(guī)則，切分到多張表里面去。
但是這些表還是在同一個(gè)庫(kù)中，所以庫(kù)級(jí)別的數(shù)據(jù)庫(kù)操作還是有IO瓶頸（單個(gè)服務(wù)器的IO有上限）。
所以水平分表主要還是針對(duì)
數(shù)據(jù)量較大
，整體業(yè)務(wù)
請(qǐng)求量較低
的場(chǎng)景。
優(yōu)點(diǎn)：
缺點(diǎn)：
四、分庫(kù)分表
在數(shù)據(jù)庫(kù)遇到存儲(chǔ)瓶頸和IO瓶頸的時(shí)候，數(shù)據(jù)量過(guò)大造成索引性能下降，加上同一時(shí)間需要處理大規(guī)模的業(yè)務(wù)請(qǐng)求，這個(gè)時(shí)候單庫(kù)的IO上限會(huì)限制處理效率。
所以需要將單張表的數(shù)據(jù)切分到多個(gè)服務(wù)器上去，每個(gè)服務(wù)器具有相應(yīng)的庫(kù)與表，只是表中數(shù)據(jù)不同。
分庫(kù)分表能夠有效地緩解單機(jī)和單庫(kù)的
性能瓶頸和壓力
，突破IO、連接數(shù)、硬件資源等的瓶頸。
優(yōu)點(diǎn)：
缺點(diǎn)：
注：分庫(kù)還是分表核心關(guān)鍵是有沒(méi)有IO瓶頸
。
分片方式都有什么呢？
RANGE（范圍分片）
將業(yè)務(wù)表中的某個(gè)
關(guān)鍵字段排序
后，按照順序從0到10000一個(gè)表，10001到20230一個(gè)表。最常見(jiàn)的就是
按照時(shí)間切分
（月表、年表）。
比如將6個(gè)月前，甚至一年前的數(shù)據(jù)切出去放到另外的一張表，因?yàn)殡S著時(shí)間流逝，這些表的數(shù)據(jù)被查詢的概率變小，銀行的交易記錄多數(shù)是采用這種方式。
優(yōu)點(diǎn)：
缺點(diǎn)：
HASH（哈希分片）
將訂單作為主表，然后將其相關(guān)的業(yè)務(wù)表作為附表，取用戶id然后
hash取模
，分配到不同的數(shù)據(jù)表或者數(shù)據(jù)庫(kù)上。
優(yōu)點(diǎn)：
缺點(diǎn)：
講到這里，我們已經(jīng)知道數(shù)據(jù)庫(kù)有哪些架構(gòu)，解決的是哪些問(wèn)題，因此，
我們?cè)谌粘ＴO(shè)計(jì)中需要根據(jù)數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，數(shù)據(jù)的傾向性，數(shù)據(jù)的安全性等來(lái)選擇不同的架構(gòu)
。
那么，我們應(yīng)該如何選擇數(shù)據(jù)庫(kù)架構(gòu)呢？
雖然把上面的架構(gòu)全部組合在一起可以形成一個(gè)強(qiáng)大的高可用，高負(fù)載的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，但是架構(gòu)選擇合適才是最重要的。
混合架構(gòu)雖然能夠解決所有的場(chǎng)景的問(wèn)題，但是也會(huì)面臨更多的挑戰(zhàn)，你以為的完美架構(gòu)，背后其實(shí)有著更多的坑。
1、對(duì)事務(wù)支持
分庫(kù)分表后（無(wú)論是垂直還是水平拆分），就成了分布式事務(wù)了，如果依賴數(shù)據(jù)庫(kù)本身的分布式事務(wù)管理功能去執(zhí)行事務(wù)，將付出高昂的性能代價(jià)（XA事務(wù)）；如果由應(yīng)用程序去協(xié)助控制，形成程序邏輯上的事務(wù)，又會(huì)造成編程方面的負(fù)擔(dān)（TCC、SAGA）。
2、多庫(kù)結(jié)果并
（group by，order by）
由于數(shù)據(jù)分布于不同的數(shù)據(jù)庫(kù)中，無(wú)法直接對(duì)其做分頁(yè)、分組、排序等操作，一般應(yīng)對(duì)這種多庫(kù)結(jié)果并的查詢業(yè)務(wù)都需要采用數(shù)據(jù)清洗、同步等其他手段處理（TIDB、KUDU等）。
3、數(shù)據(jù)延遲
主從架構(gòu)下的多副本機(jī)制和水平分庫(kù)后的聚合庫(kù)都會(huì)存在主數(shù)據(jù)和副本數(shù)據(jù)之間的延遲問(wèn)題。
4、跨庫(kù)join
分庫(kù)分表后表之間的關(guān)聯(lián)操作將受到限制，我們無(wú)法join位于不同分庫(kù)的表（垂直），也無(wú)法join分表粒度不同的表（水平）， 結(jié)果原本一次查詢就能夠完成的業(yè)務(wù)，可能需要多次查詢才能完成。
5、分片擴(kuò)容
水平分片之后，一旦需要做擴(kuò)容時(shí)。需要將對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)做一次遷移，成本代價(jià)都極高的。
6、ID生成
分庫(kù)分表后由于數(shù)據(jù)庫(kù)獨(dú)立，原有的基于數(shù)據(jù)庫(kù)自增ID將無(wú)法再使用，這個(gè)時(shí)候需要采用其他外部的ID生成方案。
一、應(yīng)用層依賴類（JDBC）
這類分庫(kù)分表中間件的特點(diǎn)就是和應(yīng)用強(qiáng)耦合，需要應(yīng)用顯示依賴相應(yīng)的jar包（以Java為例），比如知名的TDDL、當(dāng)當(dāng)開(kāi)源的
sharding-jdbc
、蘑菇街的TSharding等。
此類中間件的基本思路就是重新實(shí)現(xiàn)JDBC的API，通過(guò)重新實(shí)現(xiàn)
DataSource
、
PrepareStatement
等操作數(shù)據(jù)庫(kù)的接口，讓應(yīng)用層在
基本
不改變業(yè)務(wù)代碼的情況下透明地實(shí)現(xiàn)分庫(kù)分表的能力。
中間件給上層應(yīng)用提供熟悉的JDBC API，內(nèi)部通過(guò)
sql解析
、
sql重寫
、
sql路由
等一系列的準(zhǔn)備工作獲取真正可執(zhí)行的sql，然后底層再按照傳統(tǒng)的方法（比如數(shù)據(jù)庫(kù)連接池）獲取物理連接來(lái)執(zhí)行sql，最后把數(shù)據(jù)
結(jié)果合并
處理成ResultSet返回給應(yīng)用層。
優(yōu)點(diǎn)
缺點(diǎn)
二、中間層代理類（Proxy）
這類分庫(kù)分表中間件的核心原理是在應(yīng)用和數(shù)據(jù)庫(kù)的連接之間搭起一個(gè)
代理層
，上層應(yīng)用以
標(biāo)準(zhǔn)的MySQL協(xié)議
來(lái)連接代理層，然后代理層負(fù)責(zé)
轉(zhuǎn)發(fā)請(qǐng)求
到底層的MySQL物理實(shí)例，這種方式對(duì)應(yīng)用只有一個(gè)要求，就是只要用MySQL協(xié)議來(lái)通信即可。
所以用MySQL Navicat這種純的客戶端都可以直接連接你的分布式數(shù)據(jù)庫(kù)，自然也天然
支持所有的編程語(yǔ)言
。
在技術(shù)實(shí)現(xiàn)上除了和應(yīng)用層依賴類中間件基本相似外，代理類的分庫(kù)分表產(chǎn)品必須實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)的MySQL協(xié)議，某種意義上講數(shù)據(jù)庫(kù)代理層轉(zhuǎn)發(fā)的就是MySQL協(xié)議請(qǐng)求，就像Nginx轉(zhuǎn)發(fā)的是Http協(xié)議請(qǐng)求。
比較有代表性的產(chǎn)品有開(kāi)創(chuàng)性質(zhì)的Amoeba、阿里開(kāi)源的Cobar、社區(qū)發(fā)展比較好的
Mycat
（基于Cobar開(kāi)發(fā)）等。
優(yōu)點(diǎn)
缺點(diǎn)
JDBC方案
：無(wú)中心化架構(gòu)，兼容市面上大多數(shù)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)，適用于開(kāi)發(fā)高性能的輕量級(jí) OLTP 應(yīng)用（面向前臺(tái)）。
Proxy方案
：提供靜態(tài)入口以及異構(gòu)語(yǔ)言的支持，適用于 OLAP 應(yīng)用（面向后臺(tái)）以及對(duì)分片數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行管理和運(yùn)維的場(chǎng)景。
混合方案
：在大型復(fù)雜系統(tǒng)中存在面向C端用戶的前臺(tái)應(yīng)用，也有面向企業(yè)分析的后臺(tái)應(yīng)用，這個(gè)時(shí)候就可以采用混合模式。
JDBC 采用無(wú)中心化架構(gòu)，適用于 Java 開(kāi)發(fā)的高性能的輕量級(jí) OLTP 應(yīng)用；Proxy 提供靜態(tài)入口以及異構(gòu)語(yǔ)言的支持，適用于 OLAP 應(yīng)用以及對(duì)分片數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行管理和運(yùn)維的場(chǎng)景。
ShardingSphere是一套開(kāi)源的分布式數(shù)據(jù)庫(kù)中間件解決方案組成的生態(tài)圈，它由
Sharding-JDBC
、
Sharding-Proxy
和
Sharding-Sidecar
（計(jì)劃中）這3款相互獨(dú)立的產(chǎn)品組成，他們均提供標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)分片、分布式事務(wù)和數(shù)據(jù)庫(kù)治理功能，可適用于如Java同構(gòu)、異構(gòu)語(yǔ)言、容器、云原生等各種多樣化的應(yīng)用場(chǎng)景。
ShardingSphere提供的核心功能：
Sharding-Proxy
定位為透明化的
數(shù)據(jù)庫(kù)代理端
，提供封裝了
數(shù)據(jù)庫(kù)二進(jìn)制協(xié)議的服務(wù)端版本
，用于完成對(duì)
異構(gòu)語(yǔ)言的支持
。
目前已提供MySQL版本，它可以使用
任何兼容MySQL協(xié)議的訪問(wèn)客戶端
(如：MySQL Command Client, MySQL Workbench, Navicat等)操作數(shù)據(jù)，對(duì)DBA更加友好。
向
應(yīng)用程序完全透明
，可直接當(dāng)做MySQL使用。
適用于任何兼容MySQL協(xié)議的客戶端。
Sharding-JDBC
定位為
輕量級(jí)Java框架
，在Java的JDBC層提供的額外服務(wù)。 它使用客戶端直連數(shù)據(jù)庫(kù)，以jar包形式提供服務(wù)，無(wú)需額外部署和依賴，可理解為
增強(qiáng)版的JDBC驅(qū)動(dòng)，完全兼容JDBC和各種ORM框架
。
以電商SaaS系統(tǒng)為例，前臺(tái)應(yīng)用采用Sharding-JDBC，根據(jù)業(yè)務(wù)場(chǎng)景的差異主要分為三種方案。
分庫(kù)（用戶）
問(wèn)題解析：頭部企業(yè)日活高并發(fā)高，單獨(dú)分庫(kù)避免干擾其他企業(yè)用戶，用戶數(shù)據(jù)的增長(zhǎng)緩慢可以不分表。
拆分維度：企業(yè)ID分庫(kù)
拆分策略：頭部企業(yè)單獨(dú)庫(kù)、非頭部企業(yè)一個(gè)庫(kù)
分庫(kù)分表（訂單）
問(wèn)題解析：訂單數(shù)據(jù)增長(zhǎng)速度較快，在分庫(kù)之余需要分表。
拆分維度：企業(yè)ID分庫(kù)、用戶ID分表
拆分策略：頭部企業(yè)單獨(dú)庫(kù)、非頭部企業(yè)一個(gè)庫(kù)，分庫(kù)之后用戶ID取模拆分表
單庫(kù)分表（附件）
問(wèn)題解析：附件數(shù)據(jù)特點(diǎn)是并發(fā)量不大，只需要解決數(shù)據(jù)增長(zhǎng)問(wèn)題，所以單庫(kù)IO足以支撐的情況下分表即可。
拆分維度：用戶ID分表
拆分策略：用戶ID取模分表
問(wèn)題一：分布式事務(wù)
分布式事務(wù)過(guò)于復(fù)雜也是分布式系統(tǒng)最難處理的問(wèn)題，由于篇幅有限，后續(xù)會(huì)開(kāi)篇專講這一塊內(nèi)容。
問(wèn)題二：分布式ID
問(wèn)題三：跨片查詢
舉個(gè)例子，以用戶id分片之后，需要根據(jù)企業(yè)id查詢企業(yè)所有用戶信息。
sharding針對(duì)跨片查詢也是能夠支持的，本質(zhì)上sharding的跨片查詢是采用同時(shí)查詢多個(gè)分片的數(shù)據(jù)，然后聚合結(jié)果返回，這個(gè)方式對(duì)資源耗費(fèi)比較大，特別是對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)連接資源的消耗。
假設(shè)分4個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，8個(gè)表，則sharding會(huì)同時(shí)發(fā)出32個(gè)SQL去查詢。一下子消耗掉了32個(gè)連接；
特別是針對(duì)單庫(kù)分表的情況要注意，假設(shè)單庫(kù)分64個(gè)表，則要消耗64個(gè)連接。如果我們部署了2個(gè)節(jié)點(diǎn)，這個(gè)時(shí)候兩個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)查詢的話，就會(huì)遇到數(shù)據(jù)庫(kù)連接數(shù)上限問(wèn)題（mysql默認(rèn)100連接數(shù)）
問(wèn)題四：分片擴(kuò)容
隨著數(shù)據(jù)增長(zhǎng)，每個(gè)片區(qū)的數(shù)據(jù)也會(huì)達(dá)到瓶頸，這個(gè)時(shí)候需要將原有的分片數(shù)量進(jìn)行增加。由于增加了片區(qū)，原先的hash規(guī)則也跟著變化，造成了需要將舊數(shù)據(jù)做遷移。
假設(shè)原先1個(gè)億的數(shù)據(jù)，hash分64個(gè)表，現(xiàn)在增長(zhǎng)到50億的數(shù)據(jù)，需要擴(kuò)容到128個(gè)表，一旦擴(kuò)容就需要將這50億的數(shù)據(jù)做一次遷移，遷移成本是無(wú)法想象的。
問(wèn)題五：一致性哈希
首先，求出每個(gè)
服務(wù)器的hash值
，將其配置到一個(gè)
0~2^n 的圓環(huán)上
（n通常取32）
其次，用同樣的方法求出待
存儲(chǔ)對(duì)象的主鍵 hash值
，也將其配置到這個(gè)圓環(huán)上。
然后，從數(shù)據(jù)映射到的位置開(kāi)始順時(shí)針查找，將數(shù)據(jù)分布到找到的之一個(gè)服務(wù)器節(jié)點(diǎn)上。
一致性hash的優(yōu)點(diǎn)在于加入和刪除節(jié)點(diǎn)時(shí)只會(huì)影響到在哈希環(huán)中相鄰的節(jié)點(diǎn)，而對(duì)其他節(jié)點(diǎn)沒(méi)有影響。
所以使用一致性哈希在集群擴(kuò)容過(guò)程中可以減少數(shù)據(jù)的遷移。
好了，這次分享到這里，我們?nèi)粘５膶?shí)踐可能只會(huì)用到其中一種方案，但它不是數(shù)據(jù)庫(kù)架構(gòu)的全貌，打開(kāi)技術(shù)視野，才能更好地把存儲(chǔ)工具利用起來(lái)。
老規(guī)矩，一鍵三連，日入兩千，點(diǎn)贊在看，年薪百萬(wàn)！
本文作者：Jensen
7年Java老兵，小米主題設(shè)計(jì)師，手機(jī)輸入法設(shè)計(jì)師，ProcessOn特邀講師。
曾涉獵航空、電信、IoT、垂直電商產(chǎn)品研發(fā)，現(xiàn)就職于某知名電商企業(yè)。
技術(shù)公眾號(hào)
【架構(gòu)師修行錄】
號(hào)主，專注于分享日常架構(gòu)、技術(shù)、職場(chǎng)干貨，Java Goals：架構(gòu)師。
交個(gè)朋友，一起成長(zhǎng)！
如何描述數(shù)據(jù)庫(kù)的架構(gòu)的介紹就聊到這里吧，感謝你花時(shí)間閱讀本站內(nèi)容，更多關(guān)于如何描述數(shù)據(jù)庫(kù)的架構(gòu),數(shù)據(jù)庫(kù)架構(gòu)：詳解設(shè)計(jì)組成及其功能。,數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中的幾種架構(gòu)及處理方式,數(shù)據(jù)庫(kù)架構(gòu)選型與落地，看這篇就夠了的信息別忘了在本站進(jìn)行查找喔。
成都創(chuàng)新互聯(lián)科技有限公司，經(jīng)過(guò)多年的不懈努力，公司現(xiàn)已經(jīng)成為一家專業(yè)從事IT產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和營(yíng)銷公司。廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、設(shè)計(jì)、SEO優(yōu)化、關(guān)鍵詞排名等多種行業(yè)！
網(wǎng)頁(yè)題目：數(shù)據(jù)庫(kù)架構(gòu)：詳解設(shè)計(jì)組成及其功能。(如何描述數(shù)據(jù)庫(kù)的架構(gòu))
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