运维加薪技术——数据库分库分表

分库分表是解决单一数据库无法满足大规模数据存储和高并发访问的一种方案。通常情况下，当单一数据库的数据量达到一定程度时，由于单一数据库的瓶颈问题，会出现数据访问变慢、响应时间延长、系统负载增加等问题。而这些问题都会影响系统的性能和可用性。

因此，为了解决这些问题，可以采用分库分表的方案来将数据存储在多个数据库中，并按照一定的规则将数据划分到不同的表中，从而达到横向扩展的效果。通过分库分表，可以有效地缓解单一数据库的性能瓶颈，提高系统的性能和可用性，同时还可以支持更大的数据量和更高的并发访问量。

分库分表还可以提高系统的可扩展性和可维护性。通过分库分表，可以将系统的不同模块存储在不同的数据库中，从而实现系统的分层设计和模块化开发。这不仅可以提高系统的可扩展性，还可以降低系统的复杂度，方便系统的维护和升级。

这里以MySQL为例为大家讲解一下如何分库分表

一般流程如下：

确定分库分表策略：根据业务需求，选择适当的分库分表策略，如按业务功能划分、按数据表划分、按数据的地理位置等。

建立分库和分表结构：根据分库分表策略，在MySQL数据库中创建相应的分库和分表结构。

迁移数据：将原有的数据迁移到新的分库和分表中。数据迁移可以使用ETL工具，或者编写脚本来实现。在数据迁移期间需要确保数据的一致性和完整性。

配置分库分表规则：为了让应用程序能够正确访问分库分表数据，需要配置相应的分库分表规则。可以使用MySQL Proxy等工具来实现自动路由查询请求到正确的分库分表中。

管理分库分表：对于分库分表后的数据进行管理时，需要使用特定的技术和工具，如分布式事务管理、数据分片路由等。同时需要注意分库分表会增加系统的复杂性和管理难度，需要仔细考虑实现方案。

MySQL建立分库分表结构

1.建立分库结构

在MySQL中建立分库结构，可以使用CREATE DATABASE语句来创建多个数据库实例。例如，创建名为db_001、db_002、db_003的三个数据库实例，可以使用如下命令：

CREATE DATABASE db_001;

CREATE DATABASE db_002;

CREATE DATABASE db_003;

2.建立分表结构

在每个数据库实例中，可以使用CREATE TABLE语句来创建多个表，用于存储数据。例如，创建名为table_001、table_002、table_003的三个表，可以使用如下命令：

CREATE TABLE table_001 (

id INT PRIMARY KEY,

name VARCHAR(20)

);

CREATE TABLE table_002 (

id INT PRIMARY KEY,

age INT

);

CREATE TABLE table_003 (

id INT PRIMARY KEY,

gender ENUM('M', 'F')

);

需要根据业务需求来设计表结构，同时还需要考虑数据分布

的均匀性、数据访问的热点分布、数据扩容的可行性等因素。

MySQL如何迁移数据库：

MySQL数据迁移可以使用 mysqldump 命令行工具，以下是mysqldump的基本用法：

例如，备份名为test的数据库，用户名为root，密码为123456，备份文件存储在/home/user/backup.sql

中，可以使用以下命令：

mysqldump -u root -p123456 test > /home/user/backup.sql

2. 备份test数据库中的user和order表，可以使用以下命令：

mysqldump -u root -p123456 test user order > /home/user/backup.sql

3. 备份test数据库的结构，可以使用以下命令：

mysqldump -u root -p123456 -d test > /home/user/backup.sql

4. 例如，将/home/user/backup.sql中的数据导入到test数据库

中，可以使用以下命令：

mysql -u root -p123456 test < /home/user/backup.sql

需要注意的是，在使用mysqldump备份数据时，可以使用各种参数来控制备份数据的方式和格式。例如，可以使用--single-transaction参数来启用事务，在备份数据的同时确保数据的一致性。可以使用--compress参数来启用压缩，在备份数据时减少磁盘空间的占用。可以使用--hex-blob参数来将BLOB字段以十六进制格式输出，避免由于字符集问题导致数据丢失。

MySQL 配置分库分表规则

在 MySQL 中实现分库分表，需要先配置分片规则，以便将数据划分到不同的分片中。下面以 ShardingSphere 为例，介绍 MySQL 配置分库分表规则的基本步骤。

1.下载和安装 ShardingSphere

首先需要下载和安装 ShardingSphere，可以从 ShardingSphere 的官网上下载最新版本的 ShardingSphere。

2. 配置数据源和分片规则

在 ShardingSphere 中，需要配置数据源和分片规则。可以在 ShardingSphere 的配置文件

中，配置数据源和分片规则的相关参数。以下是一个简单的配置示例：

# 配置数据源

spring.shardingsphere.datasource.names=ds0,ds1

spring.shardingsphere.datasource.ds0.type=com.zaxxer.hikari.HikariDataSource

spring.shardingsphere.datasource.ds0.driver-class-name=com.mysql.cj.jdbc.Driver

spring.shardingsphere.datasource.ds0.url=jdbc:mysql://localhost:3306/db0

spring.shardingsphere.datasource.ds0.username=root

spring.shardingsphere.datasource.ds0.password=root

spring.shardingsphere.datasource.ds1.type=com.zaxxer.hikari.HikariDataSource

spring.shardingsphere.datasource.ds1.driver-class-name=com.mysql.cj.jdbc.Driver

spring.shardingsphere.datasource.ds1.url=jdbc:mysql://localhost:3306/db1

spring.shardingsphere.datasource.ds1.username=root

spring.shardingsphere.datasource.ds1.password=root

# 配置分片规则

spring.shardingsphere.sharding.tables.user.actual-data-nodes=ds$->{0..1}.user$->{0..1}

spring.shardingsphere.sharding.tables.user.table-strategy.inline.sharding-column=user_id

spring.shardingsphere.sharding.tables.user.table-strategy.inline.algorithm-expression=user$->{user_id % 2}

在这个示例中，我们配置了两个数据源，分别为 ds0 和 ds1，对应的数据库分别为 db0 和 db1。我们还定义了一个 user 表，使用了 inline 分片策略，根据 user_id 分片，将数据分散到两个分片中，每个分片包含两个表。

3. 使用分片规则

当配置好分片规则后，我们需要在应用程序中使用 ShardingSphere 提供的数据源，以便将数据访问路由到正确的分片中。可以使用 Spring 中提供的 ShardingSphere JDBC API，也可以使用原生的 JDBC API 进行访问。

在应用程序中，我们可以使用如下代码来获取 ShardingSphere 提供的数据源：

@Autowired

private DataSource dataSource;

获取到数据源后，我们可以使用原生的 JDBC API，执行 SQL 语句，对分片数据进行操作。

MYSQL分布式事务

在 MySQL 分布式系统中，事务管理是一个比较复杂的问题。由于数据被分散到多个节点中，不同节点之间的数据一致性需要得到保证。以下是一些常见的解决方案：

1.2PC

2PC（Two-phase Commit）是一种常见的分布式事务管理协议

，其核心思想是采用一个协调者来协调事务的提交过程。在 2PC 协议中，事务的提交分为两个阶段：准备阶段和提交阶段。在准备阶段中，协调者会向各个参与者发送 prepare 消息，等待参与者返回 prepared 消息。如果所有参与者都返回 prepared 消息，则协调者会发送 commit 消息，等待参与者返回 committed 消息。如果有任何一个参与者返回 abort 消息，则协调者会发送 rollback 消息。

2.TCC

TCC（Try-Confirm-Cancel）是另一种常见的分布式事务管理方案，其核心思想是采用三个阶段来实现事务的管理：尝试阶段、确认阶段和取消阶段。在尝试阶段中，TCC 会尝试执行事务，并在本地保存所有操作。在确认阶段中，TCC 会向各个参与者发送 confirm 消息，等待确认。如果所有参与者都确认，则事务提交。如果有任何一个参与者不确认，则事务取消。在取消阶段中，TCC 会向各个参与者发送 cancel 消息，撤销所有操作。

3.Saga

Saga 是一种基于微服务架构的分布式事务管理方案

，其核心思想是将一个大的事务分解为多个小的事务，并通过 saga 协调器来协调各个小事务的执行。在 Saga 协议中，每个小事务都是一个本地事务，可以通过本地事务机制

来实现。当某个小事务执行失败时，Saga 协调器会发送回滚消息，撤销已经执行的操作。