一步一步，娓娓道來。

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一般來說，并發(fā)量大，吞吐量大的互聯(lián)網(wǎng)分層架構(gòu)是怎么樣的?

數(shù)據(jù)庫上層都有一個微服務(wù)，服務(wù)層記錄“業(yè)務(wù)庫”與“數(shù)據(jù)庫實例配置”的映射關(guān)系，通過數(shù)據(jù)庫連接池向數(shù)據(jù)庫路由sql語句。

如上圖所示，服務(wù)層配置用戶庫user對應(yīng)的數(shù)據(jù)庫實例ip。

畫外音：其實是一個內(nèi)網(wǎng)域名。

該分層架構(gòu)，如何應(yīng)對數(shù)據(jù)庫的高可用?

數(shù)據(jù)庫高可用，很常見的一種方式，使用雙主同步+keepalived+虛ip的方式進行。

如上圖所示，兩個相互同步的主庫使用相同的虛ip。

當(dāng)主庫掛掉的時候，虛ip自動漂移到另一個主庫，整個過程對調(diào)用方透明，通過這種方式保證數(shù)據(jù)庫的高可用。

畫外音：關(guān)于高可用，《互聯(lián)網(wǎng)分層架構(gòu)如何保證“高可用“?》專題介紹過，本文不再展開。

該分層架構(gòu)，如何應(yīng)對數(shù)據(jù)量的暴增?

隨著數(shù)據(jù)量的增大，數(shù)據(jù)庫要進行水平切分，分庫后將數(shù)據(jù)分布到不同的數(shù)據(jù)庫實例(甚至物理機器)上，以達到降低數(shù)據(jù)量，增強性能的擴容目的。

如上圖所示，用戶庫user分布在兩個實例上，ip0和ip1，服務(wù)層通過用戶標(biāo)識uid取模的方式進行尋庫路由，模2余0的訪問ip0上的user庫，模2余1的訪問ip1上的user庫。

畫外音：此時，水平切分集群的讀寫實例加倍，單個實例的數(shù)據(jù)量減半，性能增長可不止一倍。

綜上三點所述，大數(shù)據(jù)量，高可用的互聯(lián)網(wǎng)微服務(wù)分層的架構(gòu)如下：

既有水平切分，又保證高可用。

如果數(shù)據(jù)量持續(xù)增大，2個庫性能扛不住了，該怎么辦呢?

此時，需要繼續(xù)水平拆分，拆成更多的庫，降低單庫數(shù)據(jù)量，增加庫主庫實例(機器)數(shù)量，提高性能。

新的問題來了，分成n個庫后，隨著數(shù)據(jù)量的增加，要增加到2*n個庫，數(shù)據(jù)庫如何擴容，數(shù)據(jù)能否平滑遷移，能夠持續(xù)對外提供服務(wù)，保證服務(wù)的可用性?

畫外音：你遇到過類似的問題么?

停服擴容，是最容易想到的方案?

在討論秒級平滑擴容方案之前，先簡要說明下停服務(wù)擴容的方案的步驟：

• 站點掛一個公告“為了為廣大用戶提供更好的服務(wù)，本站點/游戲?qū)⒃诮裢?0:00-2:00之間升級，屆時將不能登錄，用戶周知”；畫外音：見過這樣的公告么，實際上在遷移數(shù)據(jù)。
• 微服務(wù)停止服務(wù)，數(shù)據(jù)庫不再有流量寫入;
• 新建2*n個新庫，并做好高可用;
• 寫一個小腳本進行數(shù)據(jù)遷移，把數(shù)據(jù)從n個庫里select出來，insert到2*n個庫里;
• 修改微服務(wù)的數(shù)據(jù)庫路由配置，模n變?yōu)槟?*n;
• 微服務(wù)重啟，連接新庫重新對外提供服務(wù);

整個過程中，最耗時的是第四步數(shù)據(jù)遷移。

如果出現(xiàn)問題，如何進行回滾?

如果數(shù)據(jù)遷移失敗，或者遷移后測試失敗，則將配置改回舊庫，恢復(fù)服務(wù)即可。

停服方案有什么優(yōu)劣?

優(yōu)點：簡單。

缺點：

• 需要停止服務(wù)，方案不高可用;
• 技術(shù)同學(xué)壓力大，所有工作要在規(guī)定時間內(nèi)完成，根據(jù)經(jīng)驗，壓力越大約容易出錯;

畫外音：這一點很致命。

• 如果有問題***時間沒檢查出來，啟動了服務(wù)，運行一段時間后再發(fā)現(xiàn)有問題，則難以回滾，如果回檔會丟失一部分?jǐn)?shù)據(jù);

有沒有秒級實施、更平滑、更帥氣的方案呢?

再次看一眼擴容前的架構(gòu)，分兩個庫，假設(shè)每個庫1億數(shù)據(jù)量，如何平滑擴容，增加實例數(shù)，降低單庫數(shù)據(jù)量呢?三個簡單步驟搞定。

步驟一：修改配置。

主要修改兩處：

數(shù)據(jù)庫實例所在的機器做雙虛ip：

• 原%2=0的庫是虛ip0，現(xiàn)增加一個虛ip00;
• 原%2=1的庫是虛ip1，現(xiàn)增加一個虛ip11;

修改服務(wù)的配置，將2個庫的數(shù)據(jù)庫配置，改為4個庫的數(shù)據(jù)庫配置，修改的時候要注意舊庫與新庫的映射關(guān)系：

• %2=0的庫，會變?yōu)?4=0與%4=2;
• %2=1的部分，會變?yōu)?4=1與%4=3;

畫外音：這樣能夠保證，依然路由到正確的數(shù)據(jù)。

步驟二：reload配置，實例擴容。

服務(wù)層reload配置，reload可能是這么幾種方式：

• 比較原始的，重啟服務(wù)，讀新的配置文件;
• 高級一點的，配置中心給服務(wù)發(fā)信號，重讀配置文件，重新初始化數(shù)據(jù)庫連接池;

不管哪種方式，reload之后，數(shù)據(jù)庫的實例擴容就完成了，原來是2個數(shù)據(jù)庫實例提供服務(wù)，現(xiàn)在變?yōu)?個數(shù)據(jù)庫實例提供服務(wù)，這個過程一般可以在秒級完成。

整個過程可以逐步重啟，對服務(wù)的正確性和可用性完全沒有影響：

• 即使%2尋庫和%4尋庫同時存在，也不影響數(shù)據(jù)的正確性，因為此時仍然是雙主數(shù)據(jù)同步的;
• 即使%4=0與%4=2的尋庫落到同一個數(shù)據(jù)庫實例上，也不影響數(shù)據(jù)的正確性，因為此時仍然是雙主數(shù)據(jù)同步的;

完成了實例的擴展，會發(fā)現(xiàn)每個數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)量依然沒有下降，所以第三個步驟還要做一些收尾工作。

畫外音：這一步，數(shù)據(jù)庫實例個數(shù)加倍了。

步驟三：收尾工作，數(shù)據(jù)收縮。

有這些一些收尾工作：

• 把雙虛ip修改回單虛ip;
• 解除舊的雙主同步，讓成對庫的數(shù)據(jù)不再同步增加;
• 增加新的雙主同步，保證高可用;
• 刪除掉冗余數(shù)據(jù)，例如：ip0里%4=2的數(shù)據(jù)全部刪除，只為%4=0的數(shù)據(jù)提供服務(wù);

畫外音：這一步，數(shù)據(jù)庫單實例數(shù)據(jù)量減半了。

總結(jié)

互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)量，高吞吐量，高可用微服務(wù)分層架構(gòu)，數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)秒級平滑擴容的三個步驟為：

• 修改配置(雙虛ip，微服務(wù)數(shù)據(jù)庫路由);
• reload配置，實例增倍完成;
• 刪除冗余數(shù)據(jù)等收尾工作，數(shù)據(jù)量減半完成;

思路比結(jié)論重要，希望大家有收獲。

【本文為51CTO專欄作者“58沈劍”原創(chuàng)稿件，轉(zhuǎn)載請聯(lián)系原作者】

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