⼤公司的分库分表都是怎么玩的?

当业务规模达到⼀定规模之后,像淘宝⽇订单量在5000万单以上,美团3000万单以上。数据库⾯对海量的数据压⼒,分库分表就是必须进⾏的操作了。⽽分库分表之后⼀些常规的查询可能都会产⽣问题,最常⻅的就是⽐如分⻚查询的问题。⼀般我们把分表的字段称作shardingkey,⽐如订单表按照⽤户ID作为shardingkey,那么如果查询条件中不带⽤户ID查询怎么做分⻚?⼜⽐如更多的多维度的查询都没有shardingkey⼜怎么查询?

唯⼀主键

⼀般我们数据库的主键都是⾃增的,那么分表之后主键冲突的问题就是⼀个⽆法避免的问题,最简单的办法就是以⼀个唯⼀的业务字段作为唯⼀的主键,⽐如订单表的订单号肯定是全局唯⼀的。常⻅的分布式⽣成唯⼀ID的⽅式很多,最常⻅的雪花算法Snowflake、滴滴Tinyid、美团Leaf。以雪花算法举例来说,⼀毫秒可以⽣成4194304多个ID。第⼀位不使⽤,默认都是0,41位时间戳精确到毫秒,可以容纳69年的时间,10位⼯作机器ID⾼5位是数据中⼼ID,低5位是节点ID,12位序列号每个节点每毫秒累加,累计可以达到2^12 4096个ID。

分表

第⼀步,分表后要怎么保证订单号的唯⼀搞定了,现在考虑下分表的问题。⾸先根据⾃身的业务量和增量来考虑分表的⼤⼩。举个例⼦,现在我们⽇单量是10万单,预估⼀年后可以达到⽇100万单,根据业务属性,⼀般我们就⽀持查询半年内的订单,超过半年的订单需要做归档处理。那么以⽇订单100万半年的数量级来看,不分表的话我们订单量将达到100万X180=1.8亿,以这个数据量级部分表的话肯定单表是扛不住的,就算你能扛RT的时间你也根本⽆法接受吧。根据经验单表⼏百万的数量对于数据库是没什么压⼒的,那么只要分256张表就⾜够了,1.8亿/256≈70万,如果为了保险起⻅,也可以分到512张表。那么考虑⼀下,如果业务量再增⻓10倍达到1000万单每天,分表1024就是⽐较合适的选择。通过分表加上超过半年的数据归档之后,单表70万的数据就⾜以应对⼤部分场景了。接下来对订单号hash,然后对256取模的就可以落到具体的哪张表了。

那么,因为唯⼀主键都是以订单号作为依据,以前你写的那些根据主键ID做查询的就不能⽤了,这就涉及到了历史⼀些查询功能的修改。不过这都不是事⼉对吧,都改成以订单号来查就⾏了。这都不是问题,问题在我们的标题说的点上。

C端查询

说了半天,总算到了正题了,那么分表之后查询和分⻚查询的问题怎么解决?⾸先说带shardingkey的查询,⽐如就通过订单号查询,不管你分⻚还是怎么样都是能直接定位到具体的表来查询的,显然查询是不会有什么问题的。如果不是shardingkey的话,上⾯举例说的以订单号作为shardingkey的话,像APP、⼩程序这种⼀般都是通过⽤户ID查询,那这时候我们通过订单号做的sharding怎么办?很多公司订单表直接⽤⽤户ID做shardingkey,那么很简单,直接查就完了。那么订单号怎么办,⼀个很简单的办法就是在订单号上带上⽤户ID的属性。举个很简单的例⼦,原本41位的时间戳你觉得⽤不完,⽤户ID是10位的,订单号的⽣成规则带上⽤户ID,落具体表的时候根据订单号中10位⽤户ID hash取模,这样⽆论根据订单号还是⽤户ID查询效果都是⼀样的。

当然,这种⽅式只是举例,具体的订单号⽣成的规则,多少位,包含哪些因素根据⾃⼰的业务和实现机制来决定。

好,那么⽆论你是订单号还是⽤户ID作为shardingkey,按照以上的两种⽅式都可以解决问题了。那么还有⼀个问题就是如果既不是订单号⼜不是⽤户ID查询怎么办?最直观的例⼦就是来⾃商户端或者后台的查询,商户端都是以商户或者说卖家的ID作为查询条件来查的,后台的查询条件可能就更复杂了,像我碰到的有些后台查询条件能有⼏⼗个,这怎么查???别急,接下来分开说B端和后台的复杂查询。现实中真正的流量⼤头都是来⾃于⽤户端C端,所以本质上解决了⽤户端的问题,这个问题就解了⼤半,剩下来⾃商户卖家端B端、后台⽀持运营业务的查询流量并不会很⼤,这个问题就好解。

其他端查询

针对B端的⾮shardingkey的查询有两个办法解决。双写,双写就是下单的数据落两份,C端和B端的各⾃保存⼀份,C端⽤你可以⽤单号、⽤户ID做shardingkey都⾏,B端就⽤商家卖家的ID作为shardingkey就好了。有些同学会说了,你双写不影响性能吗?因为对于B端来说轻微的延迟是可以接受的,所以可以采取异步的⽅式去落B端订单。你想想你去淘宝买个东⻄下单了,卖家稍微延迟个⼀两秒收到这个订单的消息有什么关系吗?你点个外卖商户晚⼀两秒收到这个订单有什么太⼤影响吗?

这是⼀个解决⽅案,另外⼀个⽅案就是⾛离线数仓或者ES查询,订单数据落库之后,不管你通过binlog还是MQ消息的都形式,把数据同步到数仓或者ES,他们⽀持的数量级对于这种查询条件来说就很简单了。同样这种⽅式肯定是稍微有延迟的,但是这种可控范围的延迟是可以接受的。

⽽针对管理后台的查询,⽐如运营、业务、产品需要看数据,他们天然需要复杂的查询条件,同样⾛ES或者数仓都可以做得到。如果不⽤这个⽅案,⼜要不带shardingkey的分⻚查询,兄弟,这就只能扫全表查询聚合数据,然后⼿动做分⻚了,但是这样查出来的结果是有限制的。⽐如你256个⽚,查询的时候循环扫描所有的分⽚,每个⽚取20条数据,最后聚合数据⼿⼯分⻚,那必然是不可能查到全量的数据的。

总结

分库分表后的查询问题,对于有经验的同学来说其实这个问题都知道,但是我相信其实⼤部分同学做的业务可能都没来到这个数量级,分库分表可能都停留在概念阶段,⾯试被问到后就⼿⾜⽆措了,因为没有经验不知道怎么办。分库分表⾸先是基于现有的业务量和未来的增量做出判断,⽐如拼多多这种⽇单量5000万的,半年数据得有百亿级别了,那都得分到4096张表了对吧,但是实际的操作是⼀样的,对于你们的业务分4096那就没有必要了,根据业务做出合理的选择。对于基于shardingkey的查询我们可以很简单的解决,对于⾮shardingkey的查询可以通过落双份数据和数仓、ES的⽅案来解决,当然,如果分表后数据量很⼩的话,建好索引,扫全表查询其实也不是什么问题。

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