業(yè)務(wù)場景

在實(shí)際工作中，由于企業(yè)的業(yè)務(wù)量會逐漸增多，企業(yè)后端的單個關(guān)系型數(shù)據(jù)庫經(jīng)常會面臨如下問題：

存儲容量瓶頸問題：大量的歷史訂單存儲在某個數(shù)據(jù)庫，可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)庫存儲容量達(dá)到瓶頸，通常我們可以通過在一臺機(jī)器下面掛載多塊磁盤，達(dá)到10TB／20TB／30TB的容量。然后再使用一個MySQL實(shí)例支持，但數(shù)據(jù)備份，數(shù)據(jù)管理（DDL），數(shù)據(jù)檢索與更新性能（DML）都會出現(xiàn)大幅下滑。

訪問容量瓶頸問題：當(dāng)大量客戶的訪問請求發(fā)送到單個數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫響應(yīng)連接的進(jìn)程數(shù)達(dá)到瓶頸，導(dǎo)致數(shù)據(jù)庫無法響應(yīng)客戶端的請求，影響業(yè)務(wù)的正常處理。雖然我們可以通過增加CPU／內(nèi)存／磁盤／網(wǎng)絡(luò)等硬件緩解這種情況，但是廉價X86 PC做到幾十核目前就是頂配了，內(nèi)存幾百G也無法容納幾十T數(shù)據(jù)的各種索引，磁盤IO畢竟比內(nèi)存還是差一些，通用網(wǎng)絡(luò)也就到萬兆，本質(zhì)上是無法避免數(shù)據(jù)庫單機(jī)瓶頸的。

容災(zāi)問題：單機(jī)總存在著0或者1的問題，所以做熱備冷備，以求出故障時能夠快速切換，但是數(shù)據(jù)庫并不是應(yīng)用，數(shù)據(jù)庫存在狀態(tài)，存在事務(wù)，真正宕機(jī)切換對于核心業(yè)務(wù)來說真的是一個很艱難的決定。

對于阿里云的客戶，可以使用分布式數(shù)據(jù)庫DRDS服務(wù)解決如上問題：

1. 利用DRDS的分庫分表功能分散單個數(shù)據(jù)庫的整體訪問壓力；

2. 由于DRDS的數(shù)據(jù)水平拆分對用戶使用有一定的限制，所以DRDS還提供更低業(yè)務(wù)侵入性的讀寫分離功能；

3. DRDS自動繼承快速擴(kuò)展能力，穩(wěn)定性監(jiān)控，資源隔離，災(zāi)備恢復(fù)等特性。

   
   

總體來說，解決數(shù)據(jù)庫容量問題的產(chǎn)品都是基于share anything或者share nothing架構(gòu)：

share anything 架構(gòu)使用共享內(nèi)存、共享存儲、infinibind、高配物理機(jī)結(jié)合出一個全功能數(shù)據(jù)庫。這樣的架構(gòu)能夠滿足大部分用戶的數(shù)據(jù)容量需求，但是本質(zhì)上如同小型機(jī)＋數(shù)據(jù)庫，因此，這樣的架構(gòu)仍然會碰到容量天花板，并且相當(dāng)昂貴；

share nothing架構(gòu)使用多個廉價PC做數(shù)據(jù)拆分，服務(wù)和數(shù)據(jù)存儲節(jié)點(diǎn)之間并不完全同步狀態(tài)。這樣的架構(gòu)能夠做到數(shù)據(jù)和訪問容量通過簡單堆疊機(jī)器進(jìn)行擴(kuò)展。DRDS就是利用這種架構(gòu)，通過SQL引擎和自助管控系統(tǒng)盡可能降低用戶對分布式細(xì)節(jié)的感知。

DRDS基本介紹

分布式數(shù)據(jù)庫DRDS目前定位成一個中間件，在業(yè)務(wù)應(yīng)用和RDS之間，本身不承擔(dān)數(shù)據(jù)存儲，只負(fù)責(zé)解決分布式情況下的數(shù)據(jù)操作、執(zhí)行、數(shù)據(jù)處理等功能。DRDS的使用與MySQL非常接近，建實(shí)例、建庫、建表、執(zhí)行SQL操作，唯一比較大的區(qū)別在于水平拆分模式下，DRDS對于建表需要指定拆分字段（類似索引），只要帶上這個拆分字段，SQL只會在部分?jǐn)?shù)據(jù)分片上執(zhí)行，從而加速SQL執(zhí)行速度。

“分庫分表”在DRDS里面是一個很重要的概念。DRDS在后端將數(shù)據(jù)量較大的數(shù)據(jù)表水平拆分到后端的每個RDS數(shù)據(jù)庫中，這些拆分到RDS中的數(shù)據(jù)庫被稱為分庫，分庫中的表稱為分表。DRDS由每個數(shù)據(jù)庫負(fù)責(zé)每一部分?jǐn)?shù)據(jù)的讀寫操作，從而有效的分散了整體訪問壓力，在系統(tǒng)擴(kuò)容時，只需要水平增加分庫的數(shù)量，并遷移相關(guān)數(shù)據(jù)，就可以提高DRDS系統(tǒng)的總?cè)萘俊?/p>

“拆分鍵”是分庫分表的重要概念，拆分鍵也稱為分庫／分表字段。DRDS根據(jù)拆分鍵的值將數(shù)據(jù)表水平拆分到后端的每個RDS分庫里。也就是，鍵值相同的數(shù)據(jù)，一定會位于同一個RDS數(shù)據(jù)庫里。DRDS除了可以定義分庫鍵以外，每一張邏輯表都可以定義自己的拆分鍵。拆分鍵暫時只能是單個字段。如果分庫鍵與分表鍵相同，那么在插入時只需要指定該分庫／分表鍵。如果分庫鍵與分表鍵不同，則在插入時需要分別指定分庫鍵和分表鍵。

DRDS水平拆分原理

拆分字段：是DRDS中數(shù)據(jù)分布和SQL路由的憑證。

圖 1

數(shù)據(jù)分布：DRDS中的數(shù)據(jù)是按照拆分字段值，加上特定的算法進(jìn)行計算，根據(jù)結(jié)果存儲數(shù)據(jù)到對應(yīng)分片

圖 2

SQL路由：當(dāng)用戶SQL遇到DRDS時，DRDS會理解整個SQL含義，然后按照拆分字段的值和執(zhí)行策略將SQL路由到對應(yīng)分區(qū)進(jìn)行執(zhí)行。

圖 3

數(shù)據(jù)合并：如果一個SQL對應(yīng)多個分片數(shù)據(jù)執(zhí)行，DRDS會將各個分片返回的數(shù)據(jù)按照原始SQL語義進(jìn)行合并。

圖 4

云中沙箱DRDS初級實(shí)驗介紹

云中沙箱（http://www.aliyunedu.net）為學(xué)員提供一個云端實(shí)驗平臺，幫助用戶熟練運(yùn)用阿里云產(chǎn)品、技術(shù)、服務(wù)與解決方案，提升用戶在阿里云上工作的操作能力。

云中沙箱提供 “SL034 使用分布式數(shù)據(jù)庫DRDS突破單個數(shù)據(jù)庫瓶頸” 自助實(shí)驗，沙箱平臺會在實(shí)驗開始時，創(chuàng)建一臺RDS實(shí)例和一臺DRDS共享實(shí)例。首先，將數(shù)據(jù)樣本導(dǎo)入到RDS新建數(shù)據(jù)庫。模擬客戶實(shí)際工作中，將百萬行數(shù)據(jù)存儲在單個RDS數(shù)據(jù)庫中的場景。然后，使用DRDS建立拆分?jǐn)?shù)據(jù)庫和拆分?jǐn)?shù)據(jù)表，也就是利用DRDS中的hash方法對單個RDS數(shù)據(jù)庫進(jìn)行拆分。之后，導(dǎo)入數(shù)據(jù)，開始進(jìn)行拆分，將單個表中的數(shù)據(jù)可以拆分到分表中。最后，通過DMS查看分庫分表的結(jié)果。

通過此實(shí)驗，用戶有能力掌握：

1. 在阿里云上使用DRDS拆分鍵，將RDS水平拆分；

2. 通過 hint 方式實(shí)現(xiàn)對拆分的數(shù)據(jù)庫進(jìn)行查詢。

實(shí)驗架構(gòu)圖：

圖 5

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