面试题:如何设计可以动态扩容缩容的分库分表方案？

柔光的暖阳◎ 2021-12-11 11:27 210阅读 0赞

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## 面试题 ##

如何设计可以动态扩容缩容的分库分表方案？

## 面试官心理分析 ##

对于分库分表来说，主要是面对以下问题：

*  选择一个数据库中间件，调研、学习、测试；
 *  设计你的分库分表的一个方案，你要分成多少个库，每个库分成多少个表，比如 3 个库，每个库 4 个表；
 *  基于选择好的数据库中间件，以及在测试环境建立好的分库分表的环境，然后测试一下能否正常进行分库分表的读写；
 *  完成单库单表到分库分表的迁移，双写方案；
 *  线上系统开始基于分库分表对外提供服务；
 *  扩容了，扩容成 6 个库，每个库需要 12 个表，你怎么来增加更多库和表呢？

这个是你必须面对的一个事儿，就是你已经弄好分库分表方案了，然后一堆库和表都建好了，基于分库分表中间件的代码开发啥的都好了，测试都 ok 了，数据能均匀分布到各个库和各个表里去，而且接着你还通过双写的方案咔嚓一下上了系统，已经直接基于分库分表方案在搞了。

那么现在问题来了，你现在这些库和表又支撑不住了，要继续扩容咋办？这个可能就是说你的每个库的容量又快满了，或者是你的表数据量又太大了，也可能是你每个库的写并发太高了，你得继续扩容。

这都是玩儿分库分表线上必须经历的事儿。

## 面试题剖析 ##

### 停机扩容（不推荐） ###

这个方案就跟停机迁移一样，步骤几乎一致，唯一的一点就是那个导数的工具，是把现有库表的数据抽出来慢慢倒入到新的库和表里去。但是最好别这么玩儿，有点不太靠谱，因为既然分库分表就说明数据量实在是太大了，可能多达几亿条，甚至几十亿，你这么玩儿，可能会出问题。

从单库单表迁移到分库分表的时候，数据量并不是很大，单表最大也就两三千万。那么你写个工具，多弄几台机器并行跑，1小时数据就导完了。这没有问题。

如果 3 个库 + 12 个表，跑了一段时间了，数据量都 1~2 亿了。光是导 2 亿数据，都要导个几个小时，6 点，刚刚导完数据，还要搞后续的修改配置，重启系统，测试验证，10 点才可以搞完。所以不能这么搞。

### 优化后的方案 ###

一开始上来就是 32 个库，每个库 32 个表，那么总共是 1024 张表。

我可以告诉各位同学，这个分法，第一，基本上国内的互联网肯定都是够用了，第二，无论是并发支撑还是数据量支撑都没问题。

每个库正常承载的写入并发量是 1000，那么 32 个库就可以承载 32 \* 1000 = 32000 的写并发，如果每个库承载 1500 的写并发，32 \* 1500 = 48000 的写并发，接近 5 万每秒的写入并发，前面再加一个MQ，削峰，每秒写入 MQ 8 万条数据，每秒消费 5 万条数据。

有些除非是国内排名非常靠前的这些公司，他们的最核心的系统的数据库，可能会出现几百台数据库的这么一个规模，128 个库，256 个库，512 个库。

1024 张表，假设每个表放 500 万数据，在 MySQL 里可以放 50 亿条数据。

每秒 5 万的写并发，总共 50 亿条数据，对于国内大部分的互联网公司来说，其实一般来说都够了。

谈分库分表的扩容，第一次分库分表，就一次性给他分个够，32 个库，1024 张表，可能对大部分的中小型互联网公司来说，已经可以支撑好几年了。

一个实践是利用 `32 * 32` 来分库分表，即分为 32 个库，每个库里一个表分为 32 张表。一共就是 1024 张表。根据某个 id 先根据 32 取模路由到库，再根据 32 取模路由到库里的表。

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>orderId</th> 
   <th>id % 32 (库)</th> 
   <th>id / 32 % 32 (表)</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>259</td> 
   <td>3</td> 
   <td>8</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>1189</td> 
   <td>5</td> 
   <td>5</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>352</td> 
   <td>0</td> 
   <td>11</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>4593</td> 
   <td>17</td> 
   <td>15</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

刚开始的时候，这个库可能就是逻辑库，建在一个数据库上的，就是一个 mysql 服务器可能建了 n 个库，比如 32 个库。后面如果要拆分，就是不断在库和 mysql 服务器之间做迁移就可以了。然后系统配合改一下配置即可。

比如说最多可以扩展到 32 个数据库服务器，每个数据库服务器是一个库。如果还是不够？最多可以扩展到 1024 个数据库服务器，每个数据库服务器上面一个库一个表。因为最多是 1024 个表。

这么搞，是不用自己写代码做数据迁移的，都交给 dba 来搞好了，但是 dba 确实是需要做一些库表迁移的工作，但是总比你自己写代码，然后抽数据导数据来的效率高得多吧。

哪怕是要减少库的数量，也很简单，其实说白了就是按倍数缩容就可以了，然后修改一下路由规则。

这里对步骤做一个总结：

1.  设定好几台数据库服务器，每台服务器上几个库，每个库多少个表，推荐是 32 库 \* 32 表，对于大部分公司来说，可能几年都够了。
2.  路由的规则，orderId 模 32 = 库，orderId / 32 模 32 = 表
3.  扩容的时候，申请增加更多的数据库服务器，装好 mysql，呈倍数扩容，4 台服务器，扩到 8 台服务器，再到 16 台服务器。
4.  由 dba 负责将原先数据库服务器的库，迁移到新的数据库服务器上去，库迁移是有一些便捷的工具的。
5.  我们这边就是修改一下配置，调整迁移的库所在数据库服务器的地址。
6.  重新发布系统，上线，原先的路由规则变都不用变，直接可以基于 n 倍的数据库服务器的资源，继续进行线上系统的提供服务。

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