数据库设计基本概念和思路

基本概念

单库

分组

分片

分组+分片

各自优缺点

单库

• 主要优点：简单。
• 主要缺点：可用性不高、并发不大、数据量不能太大。

分组

• 主要优点：可用性强。
• 主要缺点：一致性差、从库越多，同步越慢，越容易不一致。
• 必要条件：中间件。用来维护主从一致性（门槛高，一般只有大公司才有）。

分片

• 主要优点：能存储大量数据。
• 主要缺点：主键生成麻烦、扩展性差。
• 必要条件：数据路由。

数据路由常用的三种方法：

1. 范围：range
   • 优点：简单、易扩展
   • 缺点：各库压力不均
2. 哈希：hash
   • 优点：简单、数据均衡、负载均衡
   • 缺点：扩展麻烦（2库扩3库需要迁移数据，2库扩4库稍简单）
3. 路由服务：route-config-server
   • 优点：灵活、业务与路由解耦和
   • 缺点：每次访问数据库前多一次查询

设计思路

• 可用性
• 读性能
• 一致性
• 扩展性

可用性

提高可用性的思路是冗余！ 如果要提高数据的可用性，可以采用分组的数据库架构。

读性能

1. 读写分离
   • 采用分组的数据库架构
   • 写操作使用主库，读操作使用从库，减小等锁的时间
2. 使用缓存
3. 不同的库建立不同的索引
   • 写库不建索引
   • 线上读库建线上常用的索引
   • 线下读库建线下常用的索引

一致性

1. 主从不一致
   • 解决方案：数据库中间件（门槛高）
2. db和cache不一致
   • 缓存管理：在写库时，要先更新或淘汰cache
   • 超时时间：建议给每个cache都设置超时时间

扩展性

采用哈希路由时，想要平滑的扩展数据库，就只能翻倍，2库变4库，4库变8库，否则需要数据迁移。下面是平滑的把2个库扩展成4个库的步骤：

原库的数据：

• 库1的id：Mod2==0
• 库2的id：Mod2==1

增加2个新库：库3、库4

把库1数据同步到库3，库2同步到库4

修改数据路由的hash算法，以前Mod2、现在Mod4

新库的数据：

• 库1的id：Mod2==0 + Mod4==0
• 库2的id：Mod2==1 + Mod4==1
• 库3的id：Mod2==0 + Mod4==2
• 库4的id：Mod2==1 + Mod4==3

需去重的数据：

• 干掉库1中的：Mod4==2
• 干掉库2中的：Mod4==3
• 干掉库3中的：Mod4==0
• 干掉库4中的：Mod4==1

最终的数据：

• 库1的id：Mod4==0
• 库2的id：Mod4==1
• 库3的id：Mod4==2
• 库4的id：Mod4==3