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表分區(qū)

MySQL在5.1版引入的分區(qū)是一種簡(jiǎn)單的水平拆分，用戶需要在建表的時(shí)候加上分區(qū)參數(shù)，對(duì)應(yīng)用是透明的無(wú)需修改代碼

對(duì)用戶來(lái)說(shuō)，分區(qū)表是一個(gè)獨(dú)立的邏輯表，但是底層由多個(gè)物理子表組成，實(shí)現(xiàn)分區(qū)的代碼實(shí)際上是通過(guò)對(duì)一組底層表的對(duì)象封裝，但對(duì)SQL層來(lái)說(shuō)是一個(gè)完全封裝底層的黑盒子。MySQL實(shí)現(xiàn)分區(qū)的方式也意味著索引也是按照分區(qū)的子表定義，沒(méi)有全局索引。

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用戶的SQL語(yǔ)句是需要針對(duì)分區(qū)表做優(yōu)化，SQL條件中要帶上分區(qū)條件的列，從而使查詢定位到少量的分區(qū)上，否則就會(huì)掃描全部分區(qū)，可以通過(guò) EXPLAIN PARTITIONS來(lái)查看某條SQL語(yǔ)句會(huì)落在那些分區(qū)上，從而進(jìn)行SQL優(yōu)化，如下圖5條記錄落在兩個(gè)分區(qū)上：

mysql> explain partitions select count(1) from user_partition where id in (1,2,3,4,5);
+----+-------------+----------------+------------+-------+---------------+---------+---------+------+------+--------------------------+
| id | select_type | table | partitions | type | possible_keys | key | key_len | ref | rows | Extra |
+----+-------------+----------------+------------+-------+---------------+---------+---------+------+------+--------------------------+
| 1 | SIMPLE | user_partition | p1,p4 | range | PRIMARY | PRIMARY | 8 | NULL | 5 | Using where; Using index |
+----+-------------+----------------+------------+-------+---------------+---------+---------+------+------+--------------------------+
1 row in set (0.00 sec)

分區(qū)的好處是：

可以讓單表存儲(chǔ)更多的數(shù)據(jù)
分區(qū)表的數(shù)據(jù)更容易維護(hù)，可以通過(guò)清楚整個(gè)分區(qū)批量刪除大量數(shù)據(jù)，也可以增加新的分區(qū)來(lái)支持新插入的數(shù)據(jù)。另外，還可以對(duì)一個(gè)獨(dú)立分區(qū)進(jìn)行優(yōu)化、檢查、修復(fù)等操作
部分查詢能夠從查詢條件確定只落在少數(shù)分區(qū)上，速度會(huì)很快
分區(qū)表的數(shù)據(jù)還可以分布在不同的物理設(shè)備上，從而搞笑利用多個(gè)硬件設(shè)備
可以使用分區(qū)表賴避免某些特殊瓶頸，例如InnoDB單個(gè)索引的互斥訪問(wèn)、ext3文件系統(tǒng)的inode鎖競(jìng)爭(zhēng)
可以備份和恢復(fù)單個(gè)分區(qū)

分區(qū)的限制和缺點(diǎn)：

一個(gè)表最多只能有1024個(gè)分區(qū)
如果分區(qū)字段中有主鍵或者唯一索引的列，那么所有主鍵列和唯一索引列都必須包含進(jìn)來(lái)
分區(qū)表無(wú)法使用外鍵約束
NULL值會(huì)使分區(qū)過(guò)濾無(wú)效
所有分區(qū)必須使用相同的存儲(chǔ)引擎

分區(qū)的類型：

RANGE分區(qū)：基于屬于一個(gè)給定連續(xù)區(qū)間的列值，把多行分配給分區(qū)
LIST分區(qū)：類似于按RANGE分區(qū)，區(qū)別在于LIST分區(qū)是基于列值匹配一個(gè)離散值集合中的某個(gè)值來(lái)進(jìn)行選擇
HASH分區(qū)：基于用戶定義的表達(dá)式的返回值來(lái)進(jìn)行選擇的分區(qū)，該表達(dá)式使用將要插入到表中的這些行的列值進(jìn)行計(jì)算。這個(gè)函數(shù)可以包含MySQL中有效的、產(chǎn)生非負(fù)整數(shù)值的任何表達(dá)式
KEY分區(qū)：類似于按HASH分區(qū)，區(qū)別在于KEY分區(qū)只支持計(jì)算一列或多列，且MySQL服務(wù)器提供其自身的哈希函數(shù)。必須有一列或多列包含整數(shù)值

分區(qū)適合的場(chǎng)景有：

最適合的場(chǎng)景數(shù)據(jù)的時(shí)間序列性比較強(qiáng)，則可以按時(shí)間來(lái)分區(qū)，如下所示：

CREATE TABLE members (
firstname VARCHAR(25) NOT NULL,
lastname VARCHAR(25) NOT NULL,/li>
username VARCHAR(16) NOT NULL,
email VARCHAR(35),
joined DATE NOT NULL
)
PARTITION BY RANGE( YEAR(joined) ) (
PARTITION p0 VALUES LESS THAN (1960),
PARTITION p1 VALUES LESS THAN (1970),
PARTITION p2 VALUES LESS THAN (1980),
PARTITION p3 VALUES LESS THAN (1990),
PARTITION p4 VALUES LESS THAN MAXVALUE
);

查詢時(shí)加上時(shí)間范圍條件效率會(huì)非常高，同時(shí)對(duì)于不需要的歷史數(shù)據(jù)能很容的批量刪除。

如果數(shù)據(jù)有明顯的熱點(diǎn)，而且除了這部分?jǐn)?shù)據(jù)，其他數(shù)據(jù)很少被訪問(wèn)到，那么可以將熱點(diǎn)數(shù)據(jù)單獨(dú)放在一個(gè)分區(qū)，讓這個(gè)分區(qū)的數(shù)據(jù)能夠有機(jī)會(huì)都緩存在內(nèi)存中，查詢時(shí)只訪問(wèn)一個(gè)很小的分區(qū)表，能夠有效使用索引和緩存

另外MySQL有一種早期的簡(jiǎn)單的分區(qū)實(shí)現(xiàn) - 合并表（merge table），限制較多且缺乏優(yōu)化，不建議使用，應(yīng)該用新的分區(qū)機(jī)制來(lái)替代

垂直拆分

垂直分庫(kù)是根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)里面的數(shù)據(jù)表的相關(guān)性進(jìn)行拆分，比如：一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)里面既存在用戶數(shù)據(jù)，又存在訂單數(shù)據(jù)，那么垂直拆分可以把用戶數(shù)據(jù)放到用戶庫(kù)、把訂單數(shù)據(jù)放到訂單庫(kù)。垂直分表是對(duì)數(shù)據(jù)表進(jìn)行垂直拆分的一種方式，常見(jiàn)的是把一個(gè)多字段的大表按常用字段和非常用字段進(jìn)行拆分，每個(gè)表里面的數(shù)據(jù)記錄數(shù)一般情況下是相同的，只是字段不一樣，使用主鍵關(guān)聯(lián)

比如原始的用戶表是：

垂直拆分后是：

垂直拆分的優(yōu)點(diǎn)是：

可以使得行數(shù)據(jù)變小，一個(gè)數(shù)據(jù)塊(Block)就能存放更多的數(shù)據(jù)，在查詢時(shí)就會(huì)減少I/O次數(shù)(每次查詢時(shí)讀取的Block 就少)
可以達(dá)到最大化利用Cache的目的，具體在垂直拆分的時(shí)候可以將不常變的字段放一起，將經(jīng)常改變的放一起
數(shù)據(jù)維護(hù)簡(jiǎn)單

缺點(diǎn)是：

主鍵出現(xiàn)冗余，需要管理冗余列
會(huì)引起表連接JOIN操作（增加CPU開(kāi)銷）可以通過(guò)在業(yè)務(wù)服務(wù)器上進(jìn)行join來(lái)減少數(shù)據(jù)庫(kù)壓力
依然存在單表數(shù)據(jù)量過(guò)大的問(wèn)題（需要水平拆分）
事務(wù)處理復(fù)雜

水平拆分

概述

水平拆分是通過(guò)某種策略將數(shù)據(jù)分片來(lái)存儲(chǔ)，分庫(kù)內(nèi)分表和分庫(kù)兩部分，每片數(shù)據(jù)會(huì)分散到不同的MySQL表或庫(kù)，達(dá)到分布式的效果，能夠支持非常大的數(shù)據(jù)量。前面的表分區(qū)本質(zhì)上也是一種特殊的庫(kù)內(nèi)分表

庫(kù)內(nèi)分表，僅僅是單純的解決了單一表數(shù)據(jù)過(guò)大的問(wèn)題，由于沒(méi)有把表的數(shù)據(jù)分布到不同的機(jī)器上，因此對(duì)于減輕MySQL服務(wù)器的壓力來(lái)說(shuō)，并沒(méi)有太大的作用，大家還是競(jìng)爭(zhēng)同一個(gè)物理機(jī)上的IO、CPU、網(wǎng)絡(luò)，這個(gè)就要通過(guò)分庫(kù)來(lái)解決

前面垂直拆分的用戶表如果進(jìn)行水平拆分，結(jié)果是：

實(shí)際情況中往往會(huì)是垂直拆分和水平拆分的結(jié)合，即將 Users_A_M和 Users_N_Z再拆成 Users和 UserExtras，這樣一共四張表

水平拆分的優(yōu)點(diǎn)是:

不存在單庫(kù)大數(shù)據(jù)和高并發(fā)的性能瓶頸
應(yīng)用端改造較少
提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和負(fù)載能力

缺點(diǎn)是：

分片事務(wù)一致性難以解決
跨節(jié)點(diǎn)Join性能差，邏輯復(fù)雜
數(shù)據(jù)多次擴(kuò)展難度跟維護(hù)量極大

分片原則

能不分就不分，參考單表優(yōu)化
分片數(shù)量盡量少，分片盡量均勻分布在多個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)點(diǎn)上，因?yàn)橐粋€(gè)查詢SQL跨分片越多，則總體性能越差，雖然要好于所有數(shù)據(jù)在一個(gè)分片的結(jié)果，只在必要的時(shí)候進(jìn)行擴(kuò)容，增加分片數(shù)量
分片規(guī)則需要慎重選擇做好提前規(guī)劃，分片規(guī)則的選擇，需要考慮數(shù)據(jù)的增長(zhǎng)模式，數(shù)據(jù)的訪問(wèn)模式，分片關(guān)聯(lián)性問(wèn)題，以及分片擴(kuò)容問(wèn)題，最近的分片策略為范圍分片，枚舉分片，一致性Hash分片，這幾種分片都有利于擴(kuò)容
盡量不要在一個(gè)事務(wù)中的SQL跨越多個(gè)分片，分布式事務(wù)一直是個(gè)不好處理的問(wèn)題
查詢條件盡量?jī)?yōu)化，盡量避免Select * 的方式，大量數(shù)據(jù)結(jié)果集下，會(huì)消耗大量帶寬和CPU資源，查詢盡量避免返回大量結(jié)果集，并且盡量為頻繁使用的查詢語(yǔ)句建立索引。
通過(guò)數(shù)據(jù)冗余和表分區(qū)賴降低跨庫(kù)Join的可能

這里特別強(qiáng)調(diào)一下分片規(guī)則的選擇問(wèn)題，如果某個(gè)表的數(shù)據(jù)有明顯的時(shí)間特征，比如訂單、交易記錄等，則他們通常比較合適用時(shí)間范圍分片，因?yàn)榫哂袝r(shí)效性的數(shù)據(jù)，我們往往關(guān)注其近期的數(shù)據(jù)，查詢條件中往往帶有時(shí)間字段進(jìn)行過(guò)濾，比較好的方案是，當(dāng)前活躍的數(shù)據(jù)，采用跨度比較短的時(shí)間段進(jìn)行分片，而歷史性的數(shù)據(jù)，則采用比較長(zhǎng)的跨度存儲(chǔ)。

總體上來(lái)說(shuō)，分片的選擇是取決于最頻繁的查詢SQL的條件，因?yàn)椴粠魏蜽here語(yǔ)句的查詢SQL，會(huì)遍歷所有的分片，性能相對(duì)最差，因此這種SQL越多，對(duì)系統(tǒng)的影響越大，所以我們要盡量避免這種SQL的產(chǎn)生。