数据库架构设计

架构最重要的就是围绕性能、成本、数据高可用性这三点，这三点是紧密相连，密不可分的，所以我们称之为数据库架构设计“铁三角”。这三个因素相互制约，相互影响，密不可分。



铁三角示意图



性能决定成本和高可用性



可用性取决于成本和性能



成本决定性能和可用性

　　数据库架构设计路线图



▲数据库架构设计路线图



▲驱动性能的三驾马车

　　第一驾马车--分布数据

　　分布数据就是根据某些条件把数据分割分布成多块,然后放到不同的物理位置。所谓物理位置是指地理位置,物理主机和物理磁盘。分布数据目前来说是性能优化最有效的方法。分布数据的方法有一下几种：

　　1、按照国家进行划分

　　2、按照城市进行划分

　　3、按照数据中心(DC)进行划分

　　4、按照数据集合进行划分

　　垂直拆分(Vertical shard )



▲垂直拆分示意图

　　垂直拆分也叫行拆分(Row Splitting),其实就是把组成一行的多个列分开,放到不同的表中,这些表具有不同的结构，拆分后的每个表中含有更少的列。垂直拆分就是列的重新分布。垂直拆分其实就是“业务拆分”。



▲垂直拆分示意图

　　垂直拆分完成以后形成的架构：1、一个业务对应一台数据库;2、其实，这就是垂直拆分(Vertical shard )。



垂直拆分完成以后形成的架构

　　当“业务二”成为了焦点和热点，就必须对数据库进行水平拆分，什么是水平拆分?水平拆分其实就是把一个表分成几个表，这些表具有相同的列，但是存放更少的数据。其原理是根据现有的表克隆出新的表，这些表存放不同的数据而已。其具有以下特点：

　　1、每一块的结构完全相同

　　2、每一块的表结构和原来的“业务二”数据库的表结构完全相同

　　3、唯一不同的是，每一块中存放不同用户的数据

　　4、每一块在结构上其实就是原来数据库的克隆(clone)

　　5、每一块其实就是一个完整的数据库

　　假设经过一段时间的发展后，业务二业绩突出，目前的数据库无法满足业务二的需求，又需要对业务二数据库进行拆分。



▲“业务二”数据库的拆分



▲用户分布的变化



“业务二”数据库的拆分



拆分之后用户的变化

　　 其实以上就是水平拆分（Horizontal shard ）。所谓水平拆分其实就是把一个表分成几个表，这些表具有相同的列，但是存放更少的数据。其原理是根据现有的表克隆出新的表，这些表存放不同的数据而已。水平拆分完成后，表S被拆分成三个表，这些表具有相同的结构。只是这三个表存放不同的数据。



　　第二驾马车：“读写分离”

　　数据拆分后，DB set1一套数据库由5台数据库组成，对于每台这样的数据库，仍然没有达到性能最优，那就要对db22实现读写分离。MySQL代理是一个介于MySQL客户端和MySQL服务器之间的简单程序，可用来监视、分析或者传输他们之间的通讯。最大优点就是：读写分离。

　　


▲对db22实现读写分离

　　


▲读写分离前的数据库

　　


▲读写分离后的数据库

　　第三驾马车：“Cache(缓存技术)”

　　当上述分离后的业务三又发生了变化，其性能已经达到了瓶颈，利用拆分技术已经不能突破目前的局限，那么就只能考虑Cache(缓存技术)。

　　Memcached的应用

　　在使用Memcached技术的时候要注意两大影响：

　　查询影响：查询之前,要在Memcached中查找结果.如果找到,则返回它;如果未找到,则到数据库服务器上执行查询,并将结果返回给Memcached

　　插入影响：先把数据插入到数据库,在内存中受此影响的数据库将变成无效



使用Memcached技术示意图



▲Memcached应用后的数据库

　　 除了Memcached之外，当然其他的缓存技术也可以实现同样的效果。比如SolidDB和Oracle timesten等都可以实现这一效果。