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数据库多活

发布时间: 2022-12-29 04:24:15

数据库为什么要分库分表

1 基本思想之什么是分库分表?
从字面上简单理解,就是把原本存储于一个库的数据分块存储到多个库上,把原本存储于一个表的数据分块存储到多个表上。
2 基本思想之为什么要分库分表?


据库中的数据量不一定是可控的,在未进行分库分表的情况下,随着时间和业务的发展,库中的表会越来越多,表中的数据量也会越来越大,相应地,数据操作,增
删改查的开销也会越来越大;另外,由于无法进行分布式式部署,而一台服务器的资源(CPU、磁盘、内存、IO等)是有限的,最终数据库所能承载的数据量、
数据处理能力都将遭遇瓶颈。
3 分库分表的实施策略。

分库分表有垂直切分和水平切分两种。
3.1
何谓垂直切分,即将表按照功能模块、关系密切程度划分出来,部署到不同的库上。例如,我们会建立定义数据库workDB、商品数据库payDB、用户数据
库userDB、日志数据库logDB等,分别用于存储项目数据定义表、商品定义表、用户数据表、日志数据表等。
3.2
何谓水平切分,当一个表中的数据量过大时,我们可以把该表的数据按照某种规则,例如userID散列,进行划分,然后存储到多个结构相同的表,和不同的库
上。例如,我们的userDB中的用户数据表中,每一个表的数据量都很大,就可以把userDB切分为结构相同的多个userDB:part0DB、
part1DB等,再将userDB上的用户数据表userTable,切分为很多userTable:userTable0、userTable1等,
然后将这些表按照一定的规则存储到多个userDB上。
3.3 应该使用哪一种方式来实施数据库分库分表,这要看数据库中数据量的瓶颈所在,并综合项目的业务类型进行考虑。
如果数据库是因为表太多而造成海量数据,并且项目的各项业务逻辑划分清晰、低耦合,那么规则简单明了、容易实施的垂直切分必是首选。

如果数据库中的表并不多,但单表的数据量很大、或数据热度很高,这种情况之下就应该选择水平切分,水平切分比垂直切分要复杂一些,它将原本逻辑上属于一体
的数据进行了物理分割,除了在分割时要对分割的粒度做好评估,考虑数据平均和负载平均,后期也将对项目人员及应用程序产生额外的数据管理负担。
在现实项目中,往往是这两种情况兼而有之,这就需要做出权衡,甚至既需要垂直切分,又需要水平切分。我们的游戏项目便综合使用了垂直与水平切分,我们首先对数据库进行垂直切分,然后,再针对一部分表,通常是用户数据表,进行水平切分。
4 分库分表存在的问题。

4.1 事务问题。
在执行分库分表之后,由于数据存储到了不同的库上,数据库事务管理出现了困难。如果依赖数据库本身的分布式事务管理功能去执行事务,将付出高昂的性能代价;如果由应用程序去协助控制,形成程序逻辑上的事务,又会造成编程方面的负担。
4.2 跨库跨表的join问题。
在执行了分库分表之后,难以避免会将原本逻辑关联性很强的数据划分到不同的表、不同的库上,这时,表的关联操作将受到限制,我们无法join位于不同分库的表,也无法join分表粒度不同的表,结果原本一次查询能够完成的业务,可能需要多次查询才能完成。
4.3 额外的数据管理负担和数据运算压力。

外的数据管理负担,最显而易见的就是数据的定位问题和数据的增删改查的重复执行问题,这些都可以通过应用程序解决,但必然引起额外的逻辑运算,例如,对于
一个记录用户成绩的用户数据表userTable,业务要求查出成绩最好的100位,在进行分表之前,只需一个order
by语句就可以搞定,但是在进行分表之后,将需要n个order
by语句,分别查出每一个分表的前100名用户数据,然后再对这些数据进行合并计算,才能得出结果。

❷ 数据库的发展前景怎么样

进入信息化市场,数据库的重要性日益凸显,目前数据库主要分为数据库产品、数据库服务和数据库支撑体系。我国数据库产品以关系型为主,非关系型数据库以键值型数据库为主。

金融、电信、政务、制造和互联网为我国数据库应用最为广泛的领域,但是它们的应用特点各不相同。未来,在企业崛起、国家利好政策和资本关注等因素推动下,我国数据库行业市场规模有望接近7百亿元。

本文核心数据:数据库产品分布、数据库市场规模

数据库主要分为三大类

在信息化时代,数据库已经逐渐应用于各行各业。数据库主要分为三大类:数据库产品、数据库服务和数据库支撑体系。

数据库产品主要由关系型数据库、非关系型数据库、混合型数据库及数据库周边工具构成。

数据库服务是指围绕数据库的咨询规划、实施部署和运维运营等环节,为数据库系统的正常、高效、持续、安全使用提供信息技术服务工作。

数据库支撑体系由从事数据库学术研究、人才培养、开源社区、评测认证等工作的相关主体共同构成。

❸ 数据仓库的并发能力和OLTP类数据库的区别

在数据仓库场景下,对并发能力的要求:

1.用户的多任务能连接进来,这就是连接池的管理。

2.高效完成多任务并发执行,实际上是多任务并发进来后,如何充分利用集群资源,向用户返回执行结果。对于OLTP类数据库来说,用户的任务(sql)以短事务居多,所以并发能力会比较高。但是在数仓场景下,批处理、复杂查询非常耗费系统资源,对并发能力的要求是几十,例如POC测试中大部分是用5并发、20并发来测试。




由于DWS/LibrA(注1)的集群的Coordinator Node是多活的、对等的,所以整个系统的并发数随着CN的增加可以不断增长。具体的并发能力受限于实际场景:

•短事务:在平安城市某项目中,在混合负载场景下,测试过5000+并发,可以稳定运行。

•长事务:在某银行复杂批处理场景下,20并发可以稳定运行。后续版本会进一步优化。

独创技术:提供一种基于流水线执行模式的查询内存自适应解决方法,解决多并发场景下系统资源抢占问题,实现无论多大并发,系统稳定运行。

❹ 数据库性能优化有哪些措施

1、调整数据结构的设计

这一部分在开发信息系统之前完成,程序员需要考虑是否使用ORACLE数据库的分区功能,对于经常访问的数据库表是否需要建立索引等。

2、调整应用程序结构设计

这一部分也是在开发信息系统之前完成,程序员在这一步需要考虑应用程序使用什么样的体系结构,是使用传统的Client/Server两层体系结构,还是使用Browser/Web/Database的三层体系结构。不同的应用程序体系结构要求的数据库资源是不同的。

3、调整数据库SQL语句

应用程序的执行最终将归结为数据库中的SQL语句执行,因此SQL语句的执行效率最终决定了ORACLE数据库的性能。ORACLE公司推荐使用ORACLE语句优化器(OracleOptimizer)和行锁管理器(row-levelmanager)来调整优化SQL语句。

4、调整服务器内存分配

内存分配是在信息系统运行过程中优化配置的,数据库管理员可以根据数据库运行状况调整数据库系统全局区(SGA区)的数据缓冲区、日志缓冲区和共享池的大小;还可以调整程序全局区(PGA区)的大小。需要注意的是,SGA区不是越大越好,SGA区过大会占用操作系统使用的内存而引起虚拟内存的页面交换,这样反而会降低系统。

5、调整硬盘I/O

这一步是在信息系统开发之前完成的。数据库管理员可以将组成同一个表空间的数据文件放在不同的硬盘上,做到硬盘之间I/O负载均衡。

6、调整操作系统参数

例如:运行在UNIX操作系统上的ORACLE数据库,可以调整UNIX数据缓冲池的大小,每个进程所能使用的内存大小等参数。

实际上,上述数据库优化措施之间是相互联系的。ORACLE数据库性能恶化表现基本上都是用户响应时间比较长,需要用户长时间的等待。但性能恶化的原因却是多种多样的,有时是多个因素共同造成了性能恶化的结果,这就需要数据库管理员有比较全面的计算机知识,能够敏感地察觉到影响数据库性能的主要原因所在。另外,良好的数据库管理工具对于优化数据库性能也是很重要的。

一、ORACLE数据库性能优化工具

常用的数据库性能优化工具有:

ORACLE数据库在线数据字典,ORACLE在线数据字典能够反映出ORACLE动态运行情况,对于调整数据库性能是很有帮助的。

操作系统工具,例如UNIX操作系统的vmstat,iostat等命令可以查看到系统系统级内存和硬盘I/O的使用情况,这些工具对于管理员弄清出系统瓶颈出现在什么地方有时候很有用。

SQL语言跟踪工具(SQLTRACEFACILITY),SQL语言跟踪工具可以记录SQL语句的执行情况,管理员可以使用虚拟表来调整实例,使用SQL语句跟踪文件调整应用程序性能。SQL语言跟踪工具将结果输出成一个操作系统的文件,管理员可以使用TKPROF工具查看这些文件。

ORACLEEnterpriseManager(OEM),这是一个图形的用户管理界面,用户可以使用它方便地进行数据库管理而不必记住复杂的ORACLE数据库管理的命令。

EXPLAINPLAN——SQL语言优化命令,使用这个命令可以帮助程序员写出高效的SQL语言。

二、ORACLE数据库的系统性能评估

信息系统的类型不同,需要关注的数据库参数也是不同的。数据库管理员需要根据自己的信息系统的类型着重考虑不同的数据库参数。

1、在线事务处理信息系统(OLTP),这种类型的信息系统一般需要有大量的Insert、Update操作,典型的系统包括民航机票发售系统、银行储蓄系统等。OLTP系统需要保证数据库的并发性、可靠性和最终用户的速度,这类系统使用的ORACLE数据库需要主要考虑下述参数:

数据库回滚段是否足够?

是否需要建立ORACLE数据库索引、聚集、散列?

系统全局区(SGA)大小是否足够?

SQL语句是否高效?

2、数据仓库系统(DataWarehousing),这种信息系统的主要任务是从ORACLE的海量数据中进行查询,得到数据之间的某些规律。数据库管理员需要为这种类型的ORACLE数据库着重考虑下述参数:

是否采用B*-索引或者bitmap索引?

是否采用并行SQL查询以提高查询效率?

是否采用PL/SQL函数编写存储过程?

有必要的话,需要建立并行数据库提高数据库的查询效率

三、SQL语句的调整原则

SQL语言是一种灵活的语言,相同的功能可以使用不同的语句来实现,但是语句的执行效率是很不相同的。程序员可以使用EXPLAINPLAN语句来比较各种实现方案,并选出最优的实现方案。总得来讲,程序员写SQL语句需要满足考虑如下规则:

1、尽量使用索引。试比较下面两条SQL语句:

语句A:SELECTdname,

(SELECTdeptnoFROMemp);

语句B:SELECTdname,deptnoFROMdeptWHERENOTEXISTS

(SELECTdeptnoFROMempWHEREdept.deptno=emp.deptno);

这两条查询语句实现的结果是相同的,但是执行语句A的时候,ORACLE会对整个emp表进行扫描,没有使用建立在emp表上的deptno索引,执行语句B的时候,由于在子查询中使用了联合查询,ORACLE只是对emp表进行的部分数据扫描,并利用了deptno列的索引,所以语句B的效率要比语句A的效率高一些。

2、选择联合查询的联合次序。考虑下面的例子:

SELECTstuffFROMtabaa,tabbb,tabcc

WHEREa.acolbetween:alowand:ahigh

ANDb.bcolbetween:blowand:bhigh

ANDc.ccolbetween:clowand:chigh

ANDa.key1=b.key1

AMDa.key2=c.key2;

这个SQL例子中,程序员首先需要选择要查询的主表,因为主表要进行整个表数据的扫描,所以主表应该数据量最小,所以例子中表A的acol列的范围应该比表B和表C相应列的范围小。

3、在子查询中慎重使用IN或者NOTIN语句,使用where(NOT)exists的效果要好的多。

4、慎重使用视图的联合查询,尤其是比较复杂的视图之间的联合查询。一般对视图的查询最好都分解为对数据表的直接查询效果要好一些。

5、可以在参数文件中设置SHARED_POOL_RESERVED_SIZE参数,这个参数在SGA共享池中保留一个连续的内存空间,连续的内存空间有益于存放大的SQL程序包。

6、ORACLE公司提供的DBMS_SHARED_POOL程序可以帮助程序员将某些经常使用的存储过程“钉”在SQL区中而不被换出内存,程序员对于经常使用并且占用内存很多的存储过程“钉”到内存中有利于提高最终用户的响应时间。

四、CPU参数的调整

CPU是服务器的一项重要资源,服务器良好的工作状态是在工作高峰时CPU的使用率在90%以上。如果空闲时间CPU使用率就在90%以上,说明服务器缺乏CPU资源,如果工作高峰时CPU使用率仍然很低,说明服务器CPU资源还比较富余。

使用操作相同命令可以看到CPU的使用情况,一般UNIX操作系统的服务器,可以使用sar_u命令查看CPU的使用率,NT操作系统的服务器,可以使用NT的性能管理器来查看CPU的使用率。

数据库管理员可以通过查看v$sysstat数据字典中“CPUusedbythissession”统计项得知ORACLE数据库使用的CPU时间,查看“OSUserlevelCPUtime”统计项得知操作系统用户态下的CPU时间,查看“OSSystemcallCPUtime”统计项得知操作系统系统态下的CPU时间,操作系统总的CPU时间就是用户态和系统态时间之和,如果ORACLE数据库使用的CPU时间占操作系统总的CPU时间90%以上,说明服务器CPU基本上被ORACLE数据库使用着,这是合理,反之,说明服务器CPU被其它程序占用过多,ORACLE数据库无法得到更多的CPU时间。

数据库管理员还可以通过查看v$sesstat数据字典来获得当前连接ORACLE数据库各个会话占用的CPU时间,从而得知什么会话耗用服务器CPU比较多。

出现CPU资源不足的情况是很多的:SQL语句的重解析、低效率的SQL语句、锁冲突都会引起CPU资源不足。

1、数据库管理员可以执行下述语句来查看SQL语句的解析情况:

SELECT*FROMV$SYSSTATWHERENAMEIN

('parsetimecpu','parsetimeelapsed','parsecount(hard)');

这里parsetimecpu是系统服务时间,parsetimeelapsed是响应时间,用户等待时间,waitetime=parsetimeelapsed_parsetimecpu

由此可以得到用户SQL语句平均解析等待时间=waitetime/parsecount。这个平均等待时间应该接近于0,如果平均解析等待时间过长,数据库管理员可以通过下述语句

SELECTSQL_TEXT,PARSE_CALLS,EXECUTIONSFROMV$SQLAREA

ORDERBYPARSE_CALLS;

来发现是什么SQL语句解析效率比较低。程序员可以优化这些语句,或者增加ORACLE参数SESSION_CACHED_CURSORS的值。

2、数据库管理员还可以通过下述语句:

SELECTBUFFER_GETS,EXECUTIONS,SQL_TEXTFROMV$SQLAREA;

查看低效率的SQL语句,优化这些语句也有助于提高CPU的利用率。

3、数据库管理员可以通过v$system_event数据字典中的“latchfree”统计项查看ORACLE数据库的冲突情况,如果没有冲突的话,latchfree查询出来没有结果。如果冲突太大的话,数据库管理员可以降低spin_count参数值,来消除高的CPU使用率。

五、内存参数的调整

内存参数的调整主要是指ORACLE数据库的系统全局区(SGA)的调整。SGA主要由三部分构成:共享池、数据缓冲区、日志缓冲区。

1、共享池由两部分构成:共享SQL区和数据字典缓冲区,共享SQL区是存放用户SQL命令的区域,数据字典缓冲区存放数据库运行的动态信息。数据库管理员通过执行下述语句:

select(sum(pins-reloads))/sum(pins)"LibCache"fromv$librarycache;

来查看共享SQL区的使用率。这个使用率应该在90%以上,否则需要增加共享池的大小。数据库管理员还可以执行下述语句:

select(sum(gets-getmisses-usage-fixed))/sum(gets)"RowCache"fromv$rowcache;

查看数据字典缓冲区的使用率,这个使用率也应该在90%以上,否则需要增加共享池的大小。

2、数据缓冲区。数据库管理员可以通过下述语句:

SELECTname,valueFROMv$sysstatWHEREnameIN('dbblockgets','consistentgets','physicalreads');

来查看数据库数据缓冲区的使用情况。查询出来的结果可以计算出来数据缓冲区的使用命中率=1-(physicalreads/(dbblockgets+consistentgets))。

这个命中率应该在90%以上,否则需要增加数据缓冲区的大小。

3、日志缓冲区。数据库管理员可以通过执行下述语句:

selectname,valuefromv$sysstatwherenamein('redoentries','redologspacerequests');

查看日志缓冲区的使用情况。查询出的结果可以计算出日志缓冲区的申请失败率:

申请失败率=requests/entries,申请失败率应该接近于0,否则说明日志缓冲区开设太小,需要增加ORACLE数据库的日志缓冲区。

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❺ 浅问下数据库管理员的工作辛苦吗

说不辛苦是假的,我就是个数据库管理员,别听这个职位很高大上,做的其实就是些杂活,有时候要是数据库出现问题,别管是凌晨还是半夜,都必须在规定时间内让系统恢复,很苦逼的网络。
不过公司最近采用了Nutanix的数据库管理系统Nutanix Era,让我彻底解放了。下面简单介绍下Nutanix Era。首先,它可以加快数据库置备。通过一键式自动化操作,可以在数分钟内完成数据库置备;其次,它可以简化数据库管理。凭借智能自动化,消除繁琐且易出错的手动数据库操作。简化克隆、补丁安装和数据库备份/恢复,让你不必在下班后和周末操心工作;再次,它不仅适用于所有数据库,还是一个单一的平台。Nutanix 融合了两全其美的优势,即HCI体系结构的强大功能和数据库管理服务的操作简便性。满足快速部署和扩展的需求,在同一面板上管理所有云中的数据库。
Nutanix Era通过一键式简化操作实现数据库置备和生命周期管理(LCM),可以帮助企业提高企业应用的效率、敏捷性、成本效益和扩展性,关键是还帮我这个数据库管理员省了很多事,很nice!

❻ 数据库DBA 累不

我就是一个数据库管理员,其实做这个有很多杂活,也不轻松。尤其是数据库出现问题的时候,经常会被要求在指定的时间内,让系统恢复正常。
或者是数据库性能出现问题,你要检查很多方面来找到问题的根源从而调优。
如果是比较重要的系统出现问题,就算夜里2点接到电话,也要马上起来对应问题,可以说是24x7 support.
我做了2年dba了,感觉这个职位需要承担很多责任,而且要有应付压力的准备,需要较强的沟通能力,因为你要跟不同team的人合作,共同维护具备高可用性,高性能的系统。
虽然说了这么多的不容易,不过当你独自成功的解决了问题的时候,还是很有工作的成就感的。而且做dba,可以学到很多不同方面的知识,比如说服务器的管理,网络的知识,存储设备等,dba要对这些方面都有全面的了解,总体上,还是比程序员要更有发展。
期待我们成为同行!

❼ 主要的通用网络安全技术有8种。不间断电源保护属于哪一种

异地多活灾备或者UPS不断电。
异地多活灾备
阿里云数据库异地多活解决方案使用以下阿里云核心产品,按照架构设计原则提供数据层多活解决方案。
DRDS
按照之前说的业务数据拆分的维度,阿里云DRDS有两种集群分别支持买家维度与卖家维度:
unit模式的DRDS集群:多地用户分别在本地域读写本地域的数据,且本地域的数据会和中心数据做双向同步。
模式的DRDS集群:此集群数据在中心数据库写,完成后全量同步到各个单元。需要注意的是,DRDS层面需要增加对数据写入路由的判断:如果是跨单元的写,则判断为非法操作并抛出异常,确保数据不会跨单元写。
更多DRDS的介绍请参考分布式关系型数据库DRDS一文。
DTS
数据复制是数据库多活设计关键的一环,其中数据复制的正确性是第一位,同时效率也很关键。阿里云DTS支持多重的check,避免循环复制(用事务表,或者thread_id方案),采用并行复制(串行的分发,冲突检测,并行的执行)、大事务切割来保证最终一致性。
数据校验也是关键的一环,阿里云DTS通过全量校验工具(TCP)和增量校验工具(AMG)来保证实时/定时检查中心和单元的数据准确性,确保线上数据的万无一失。
更多的数据传输相关内容请参考数据传输服务一文。
HDM
阿里云HDM提供了DRDS集群的搭建、同步链路的创建、多活的数据库监控、数据校验、集群扩缩容以及自动化的容灾等服务,都可通过HDM完成,通过HDM实现了异地多活场景下数据库的管理。

❽ 两地三中心数据中心和同城双活数据中心的区别

两地三中心:是指同城双中心加异地灾备的一种商用容灾备份解决方案。两地是指同城、异地;三中心是指生产中心、同城容灾中心、异地容灾中心。结合近年国内出现的大范围自然灾害,以同城双中心加异地灾备中心的“两地三中心”的灾备模式也随之出现,这一方案兼具高可用性和灾难备份的能力。
双活数据中心,所谓“双活”或“多活”数据中心,区别于传统数据中心和灾备中心的模式,前者多个或两个数据中心都处于运行当中,运行相同的应用,具备同样的数据,能够提供跨中心业务负载均衡运行能力,实现持续的应用可用性和灾难备份能力,所以称为“双活”和“多活”;后者是生产数据中心投入运行,灾备数据中心处在不工作状态,只有当灾难发生时,生产数据中心瘫痪,灾备中心才启动。
“双活”数据中心最大的特点是:一、充分利用资源,避免了一个数据中心常年处于闲置状态而造成浪费,通过资源整合,“双活”数据中心的服务能力是翻倍的;二、“双活”数据中心如果断了一个数据中心,其业务可以迅速切换到另外一个正在运行的数据中心,切换过程对用户来说是不可感知的。

❾ 分库分表 VS newsql数据库

最近与同行 科技 交流,经常被问到分库分表与分布式数据库如何选择,网上也有很多关于中间件+传统关系数据库(分库分表)与NewSQL分布式数据库的文章,但有些观点与判断是我觉得是偏激的,脱离环境去评价方案好坏其实有失公允。

本文通过对两种模式关键特性实现原理对比,希望可以尽可能客观、中立的阐明各自真实的优缺点以及适用场景。

首先关于“中间件+关系数据库分库分表”算不算NewSQL分布式数据库问题,国外有篇论文pavlo-newsql-sigmodrec,如果根据该文中的分类,Spanner、TiDB、OB算是第一种新架构型,Sharding-Sphere、Mycat、DRDS等中间件方案算是第二种(文中还有第三种云数据库,本文暂不详细介绍)。

基于中间件(包括SDK和Proxy两种形式)+传统关系数据库(分库分表)模式是不是分布式架构?我觉得是的,因为存储确实也分布式了,也能实现横向扩展。但是不是"伪"分布式数据库?从架构先进性来看,这么说也有一定道理。"伪"主要体现在中间件层与底层DB重复的SQL解析与执行计划生成、存储引擎基于B+Tree等,这在分布式数据库架构中实际上冗余低效的。为了避免引起真伪分布式数据库的口水战,本文中NewSQL数据库特指这种新架构NewSQL数据库。

NewSQL数据库相比中间件+分库分表的先进在哪儿?画一个简单的架构对比图:

这些大多也是NewSQL数据库产品主要宣传的点,不过这些看起来很美好的功能是否真的如此?接下来针对以上几点分别阐述下的我的理解。

这是把双刃剑。

CAP限制

想想更早些出现的NoSQL数据库为何不支持分布式事务(最新版的mongoDB等也开始支持了),是缺乏理论与实践支撑吗?并不是,原因是CAP定理依然是分布式数据库头上的颈箍咒,在保证强一致的同时必然会牺牲可用性A或分区容忍性P。为什么大部分NoSQL不提供分布式事务?

那么NewSQL数据库突破CAP定理限制了吗?并没有。NewSQL数据库的鼻主Google Spanner(目前绝大部分分布式数据库都是按照Spanner架构设计的)提供了一致性和大于5个9的可用性,宣称是一个“实际上是CA”的,其真正的含义是 系统处于 CA 状态的概率非常高,由于网络分区导致的服务停用的概率非常小 ,究其真正原因是其打造私有全球网保证了不会出现网络中断引发的网络分区,另外就是其高效的运维队伍,这也是cloud spanner的卖点。详细可见CAP提出者Eric Brewer写的《Spanner, TrueTime 和CAP理论》。

完备性

两阶段提交协议是否严格支持ACID,各种异常场景是不是都可以覆盖?

2PC在commit阶段发送异常,其实跟最大努力一阶段提交类似也会有部分可见问题,严格讲一段时间内并不能保证A原子性和C一致性(待故障恢复后recovery机制可以保证最终的A和C)。完备的分布式事务支持并不是一件简单的事情,需要可以应对网络以及各种硬件包括网卡、磁盘、CPU、内存、电源等各类异常,通过严格的测试。之前跟某友商交流,他们甚至说目前已知的NewSQL在分布式事务支持上都是不完整的,他们都有案例跑不过,圈内人士这么笃定,也说明了 分布式事务的支持完整程度其实是层次不齐的。

但分布式事务又是这些NewSQL数据库的一个非常重要的底层机制,跨资源的DML、DDL等都依赖其实现,如果这块的性能、完备性打折扣,上层跨分片SQL执行的正确性会受到很大影响。

性能

传统关系数据库也支持分布式事务XA,但为何很少有高并发场景下用呢? 因为XA的基础两阶段提交协议存在网络开销大,阻塞时间长、死锁等问题,这也导致了其实际上很少大规模用在基于传统关系数据库的OLTP系统中。

NewSQL数据库的分布式事务实现也仍然多基于两阶段提交协议,例如google percolator分布式事务模型,

采用原子钟+MVCC+ Snapshot Isolation(SI),这种方式通过TSO(Timestamp Oracle)保证了全局一致性,通过MVCC避免了锁,另外通过primary lock和secondary lock将提交的一部分转为异步,相比XA确实提高了分布式事务的性能。

但不管如何优化,相比于1PC,2PC多出来的GID获取、网络开销、prepare日志持久化还是会带来很大的性能损失,尤其是跨节点的数量比较多时会更加显着,例如在银行场景做个批量扣款,一个文件可能上W个账户,这样的场景无论怎么做还是吞吐都不会很高。

虽然NewSQL分布式数据库产品都宣传完备支持分布式事务,但这并不是说应用可以完全不用关心数据拆分,这些数据库的最佳实践中仍然会写到,应用的大部分场景尽可能避免分布式事务。

既然强一致事务付出的性能代价太大,我们可以反思下是否真的需要这种强一致的分布式事务?尤其是在做微服务拆分后,很多系统也不太可能放在一个统一的数据库中。尝试将一致性要求弱化,便是柔性事务,放弃ACID(Atomicity,Consistency, Isolation, Durability),转投BASE(Basically Available,Soft state,Eventually consistent),例如Saga、TCC、可靠消息保证最终一致等模型,对于大规模高并发OLTP场景,我个人更建议使用柔性事务而非强一致的分布式事务。关于柔性事务,笔者之前也写过一个技术组件,最近几年也涌现出了一些新的模型与框架(例如阿里刚开源的Fescar),限于篇幅不再赘述,有空再单独写篇文章。

HA与异地多活

主从模式并不是最优的方式,就算是半同步复制,在极端情况下(半同步转异步)也存在丢数问题,目前业界公认更好的方案是基于paxos分布式一致性协议或者其它类paxos如raft方式,Google Spanner、TiDB、cockcoachDB、OB都采用了这种方式,基于Paxos协议的多副本存储,遵循过半写原则,支持自动选主,解决了数据的高可靠,缩短了failover时间,提高了可用性,特别是减少了运维的工作量,这种方案技术上已经很成熟,也是NewSQL数据库底层的标配。

当然这种方式其实也可以用在传统关系数据库,阿里、微信团队等也有将MySQL存储改造支持paxos多副本的,MySQL也推出了官方版MySQL Group Cluster,预计不远的未来主从模式可能就成为 历史 了。

需要注意的是很多NewSQL数据库厂商宣传基于paxos或raft协议可以实现【异地多活】,这个实际上是有前提的,那就是异地之间网络延迟不能太高 。以银行“两地三中心”为例,异地之间多相隔数千里,延时达到数十毫秒,如果要多活,那便需异地副本也参与数据库日志过半确认,这样高的延时几乎没有OLTP系统可以接受的。

数据库层面做异地多活是个美好的愿景,但距离导致的延时目前并没有好的方案。 之前跟蚂蚁团队交流,蚂蚁异地多活的方案是在应用层通过MQ同步双写交易信息,异地DC将交易信息保存在分布式缓存中,一旦发生异地切换,数据库同步中间件会告之数据延迟时间,应用从缓存中读取交易信息,将这段时间内涉及到的业务对象例如用户、账户进行黑名单管理,等数据同步追上之后再将这些业务对象从黑名单中剔除。由于双写的不是所有数据库操作日志而只是交易信息,数据延迟只影响一段时间内数据,这是目前我觉得比较靠谱的异地度多活方案。

另外有些系统进行了单元化改造,这在paxos选主时也要结合考虑进去,这也是目前很多NewSQL数据库欠缺的功能。

Scale横向扩展与分片机制

paxos算法解决了高可用、高可靠问题,并没有解决Scale横向扩展的问题,所以分片是必须支持的。NewSQL数据库都是天生内置分片机制的,而且会根据每个分片的数据负载(磁盘使用率、写入速度等)自动识别热点,然后进行分片的分裂、数据迁移、合并,这些过程应用是无感知的,这省去了DBA的很多运维工作量。以TiDB为例,它将数据切成region,如果region到64M时,数据自动进行迁移。

分库分表模式下需要应用设计之初就要明确各表的拆分键、拆分方式(range、取模、一致性哈希或者自定义路由表)、路由规则、拆分库表数量、扩容方式等。相比NewSQL数据库,这种模式给应用带来了很大侵入和复杂度,这对大多数系统来说也是一大挑战。

这里有个问题是NewSQL数据库统一的内置分片策略(例如tidb基于range)可能并不是最高效的,因为与领域模型中的划分要素并不一致,这导致的后果是很多交易会产生分布式事务。 举个例子,银行核心业务系统是以客户为维度,也就是说客户表、该客户的账户表、流水表在绝大部分场景下是一起写的,但如果按照各表主键range进行分片,这个交易并不能在一个分片上完成,这在高频OLTP系统中会带来性能问题。

分布式SQL支持

常见的单分片SQL,这两者都能很好支持。NewSQL数据库由于定位与目标是一个通用的数据库,所以支持的SQL会更完整,包括跨分片的join、聚合等复杂SQL。中间件模式多面向应用需求设计,不过大部分也支持带拆分键SQL、库表遍历、单库join、聚合、排序、分页等。但对跨库的join以及聚合支持就不够了。

NewSQL数据库一般并不支持存储过程、视图、外键等功能,而中间件模式底层就是传统关系数据库,这些功能如果只是涉及单库是比较容易支持的。

NewSQL数据库往往选择兼容MySQL或者PostgreSQL协议,所以SQL支持仅局限于这两种,中间件例如驱动模式往往只需做简单的SQL解析、计算路由、SQL重写,所以可以支持更多种类的数据库SQL。

SQL支持的差异主要在于分布式SQL执行计划生成器,由于NewSQL数据库具有底层数据的分布、统计信息,因此可以做CBO,生成的执行计划效率更高,而中间件模式下没有这些信息,往往只能基于规则RBO(Rule-Based-Opimization),这也是为什么中间件模式一般并不支持跨库join,因为实现了效率也往往并不高,还不如交给应用去做。

存储引擎

传统关系数据库的存储引擎设计都是面向磁盘的,大多都基于B+树。B+树通过降低树的高度减少随机读、进而减少磁盘寻道次数,提高读的性能,但大量的随机写会导致树的分裂,从而带来随机写,导致写性能下降。NewSQL的底层存储引擎则多采用LSM,相比B+树LSM将对磁盘的随机写变成顺序写,大大提高了写的性能。不过LSM的的读由于需要合并数据性能比B+树差,一般来说LSM更适合应在写大于读的场景。当然这只是单纯数据结构角度的对比,在数据库实际实现时还会通过SSD、缓冲、bloom filter等方式优化读写性能,所以读性能基本不会下降太多。NewSQL数据由于多副本、分布式事务等开销,相比单机关系数据库SQL的响应时间并不占优,但由于集群的弹性扩展,整体QPS提升还是很明显的,这也是NewSQL数据库厂商说分布式数据库更看重的是吞吐,而不是单笔SQL响应时间的原因。

成熟度与生态

分布式数据库是个新型通用底层软件,准确的衡量与评价需要一个多维度的测试模型,需包括发展现状、使用情况、社区生态、监控运维、周边配套工具、功能满足度、DBA人才、SQL兼容性、性能测试、高可用测试、在线扩容、分布式事务、隔离级别、在线DDL等等,虽然NewSQL数据库发展经过了一定时间检验,但多集中在互联网以及传统企业非核心交易系统中,目前还处于快速迭代、规模使用不断优化完善的阶段。

相比而言,传统关系数据库则经过了多年的发展,通过完整的评测,在成熟度、功能、性能、周边生态、风险把控、相关人才积累等多方面都具有明显优势,同时对已建系统的兼容性也更好。

对于互联网公司,数据量的增长压力以及追求新技术的基因会更倾向于尝试NewSQL数据库,不用再考虑库表拆分、应用改造、扩容、事务一致性等问题怎么看都是非常吸引人的方案。

对于传统企业例如银行这种风险意识较高的行业来说,NewSQL数据库则可能在未来一段时间内仍处于 探索 、审慎试点的阶段。基于中间件+分库分表模式架构简单,技术门槛更低,虽然没有NewSQL数据库功能全面,但大部分场景最核心的诉求也就是拆分后SQL的正确路由,而此功能中间件模式应对还是绰绰有余的,可以说在大多数OLTP场景是够用的。

限于篇幅,其它特性例如在线DDL、数据迁移、运维工具等特性就不在本文展开对比。

总结

如果看完以上内容,您还不知道选哪种模式,那么结合以下几个问题,先思考下NewSQL数据库解决的点对于自身是不是真正的痛点:

如果以上有2到3个是肯定的,那么你可以考虑用NewSQL数据库了,虽然前期可能需要一定的学习成本,但它是数据库的发展方向,未来收益也会更高,尤其是互联网行业,随着数据量的突飞猛进,分库分表带来的痛苦会与日俱增。当然选择NewSQL数据库你也要做好承担一定风险的准备。

如果你还未做出抉择,不妨再想想下面几个问题:

如果这些问题有多数是肯定的,那还是分库分表吧。在软件领域很少有完美的解决方案,NewSQL数据库也不是数据分布式架构的银弹。相比而言分库分表是一个代价更低、风险更小的方案,它最大程度复用传统关系数据库生态,通过中间件也可以满足分库分表后的绝大多数功能,定制化能力更强。 在当前NewSQL数据库还未完全成熟的阶段,分库分表可以说是一个上限低但下限高的方案,尤其传统行业的核心系统,如果你仍然打算把数据库当做一个黑盒产品来用,踏踏实实用好分库分表会被认为是个稳妥的选择。

很多时候软件选型取决于领域特征以及架构师风格,限于笔者知识与所属行业特点所限,以上仅为个人粗浅的一些观点,欢迎讨论。

❿ 如何处理大量数据并发操作

处理大量数据并发操作可以采用如下几种方法:

1.使用缓存:使用程序直接保存到内存中。或者使用缓存框架: 用一个特定的类型值来保存,以区别空数据和未缓存的两种状态。

2.数据库优化:表结构优化;SQL语句优化,语法优化和处理逻辑优化;分区;分表;索引优化;使用存储过程代替直接操作。

3.分离活跃数据:可以分为活跃用户和不活跃用户。

4.批量读取和延迟修改: 高并发情况可以将多个查询请求合并到一个。高并发且频繁修改的可以暂存缓存中。

5.读写分离: 数据库服务器配置多个,配置主从数据库。写用主数据库,读用从数据库。

6.分布式数据库: 将不同的表存放到不同的数据库中,然后再放到不同的服务器中。

7.NoSql和Hadoop: NoSql,not only SQL。没有关系型数据库那么多限制,比较灵活高效。Hadoop,将一个表中的数据分层多块,保存到多个节点(分布式)。每一块数据都有多个节点保存(集群)。集群可以并行处理相同的数据,还可以保证数据的完整性。

拓展资料:

大数据(big data),指无法在一定时间范围内用常规软件工具进行捕捉、管理和处理的数据集合,是需要新处理模式才能具有更强的决策力、洞察发现力和流程优化能力的海量、高增长率和多样化的信息资产。

在维克托·迈尔-舍恩伯格及肯尼斯·库克耶编写的《大数据时代》中大数据指不用随机分析法(抽样调查)这样捷径,而采用所有数据进行分析处理。大数据的5V特点(IBM提出):Volume(大量)、Velocity(高速)、Variety(多样)、Value(低价值密度)、Veracity(真实性)。

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