一步一步，娓娓道來(lái)。

[[266462]]

一般來(lái)說(shuō)，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(kù)上層都有一個(gè)微服務(wù)，服務(wù)層記錄“業(yè)務(wù)庫(kù)”與“數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)例配置”的映射關(guān)系，通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)連接池向數(shù)據(jù)庫(kù)路由sql語(yǔ)句。

如上圖所示，服務(wù)層配置用戶庫(kù)user對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)例ip。

畫外音：其實(shí)是一個(gè)內(nèi)網(wǎng)域名。

該分層架構(gòu)，如何應(yīng)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的高可用?

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

如上圖所示，兩個(gè)相互同步的主庫(kù)使用相同的虛ip。

當(dāng)主庫(kù)掛掉的時(shí)候，虛ip自動(dòng)漂移到另一個(gè)主庫(kù)，整個(gè)過(guò)程對(duì)調(diào)用方透明，通過(guò)這種方式保證數(shù)據(jù)庫(kù)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(guò)，本文不再展開。

該分層架構(gòu)，如何應(yīng)對(duì)數(shù)據(jù)量的暴增?

隨著數(shù)據(jù)量的增大，數(shù)據(jù)庫(kù)要進(jìn)行水平切分，分庫(kù)后將數(shù)據(jù)分布到不同的數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)例(甚至物理機(jī)器)上，以達(dá)到降低數(shù)據(jù)量，增強(qiáng)性能的擴(kuò)容目的。

如上圖所示，用戶庫(kù)user分布在兩個(gè)實(shí)例上，ip0和ip1，服務(wù)層通過(guò)用戶標(biāo)識(shí)uid取模的方式進(jìn)行尋庫(kù)路由，模2余0的訪問(wèn)ip0上的user庫(kù)，模2余1的訪問(wèn)ip1上的user庫(kù)。

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

綜上三點(diǎn)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(gè)庫(kù)性能扛不住了，該怎么辦呢?

此時(shí)，需要繼續(xù)水平拆分，拆成更多的庫(kù)，降低單庫(kù)數(shù)據(jù)量，增加庫(kù)主庫(kù)實(shí)例(機(jī)器)數(shù)量，提高性能。

新的問(wèn)題來(lái)了，分成n個(gè)庫(kù)后，隨著數(shù)據(jù)量的增加，要增加到2*n個(gè)庫(kù)，數(shù)據(jù)庫(kù)如何擴(kuò)容，數(shù)據(jù)能否平滑遷移，能夠持續(xù)對(duì)外提供服務(wù)，保證服務(wù)的可用性?

畫外音：你遇到過(guò)類似的問(wèn)題么?

停服擴(kuò)容，是最容易想到的方案?

在討論秒級(jí)平滑擴(kuò)容方案之前，先簡(jiǎn)要說(shuō)明下停服務(wù)擴(kuò)容的方案的步驟：

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

整個(gè)過(guò)程中，最耗時(shí)的是第四步數(shù)據(jù)遷移。

如果出現(xiàn)問(wèn)題，如何進(jìn)行回滾?

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

停服方案有什么優(yōu)劣?

優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單。

缺點(diǎn)：

• 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(shí)間內(nèi)完成，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，壓力越大約容易出錯(cuò);

畫外音：這一點(diǎn)很致命。

• 如果有問(wèn)題***時(shí)間沒(méi)檢查出來(lái)，啟動(dòng)了服務(wù)，運(yùn)行一段時(shí)間后再發(fā)現(xiàn)有問(wèn)題，則難以回滾，如果回檔會(huì)丟失一部分?jǐn)?shù)據(jù);

有沒(méi)有秒級(jí)實(shí)施、更平滑、更帥氣的方案呢?

再次看一眼擴(kuò)容前的架構(gòu)，分兩個(gè)庫(kù)，假設(shè)每個(gè)庫(kù)1億數(shù)據(jù)量，如何平滑擴(kuò)容，增加實(shí)例數(shù)，降低單庫(kù)數(shù)據(jù)量呢?三個(gè)簡(jiǎn)單步驟搞定。

步驟一：修改配置。

主要修改兩處：

數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)例所在的機(jī)器做雙虛ip：

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

修改服務(wù)的配置，將2個(gè)庫(kù)的數(shù)據(jù)庫(kù)配置，改為4個(gè)庫(kù)的數(shù)據(jù)庫(kù)配置，修改的時(shí)候要注意舊庫(kù)與新庫(kù)的映射關(guān)系：

• %2=0的庫(kù)，會(huì)變?yōu)?4=0與%4=2;
• %2=1的部分，會(huì)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(shí)例擴(kuò)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(jí)一點(diǎn)的，配置中心給服務(wù)發(fā)信號(hào)，重讀配置文件，重新初始化數(shù)據(jù)庫(kù)連接池;

不管哪種方式，reload之后，數(shù)據(jù)庫(kù)的實(shí)例擴(kuò)容就完成了，原來(lái)是2個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)例提供服務(wù)，現(xiàn)在變?yōu)?個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)例提供服務(wù)，這個(gè)過(guò)程一般可以在秒級(jí)完成。

整個(gè)過(guò)程可以逐步重啟，對(duì)服務(wù)的正確性和可用性完全沒(méi)有影響：

• 即使%2尋庫(kù)和%4尋庫(kù)同時(shí)存在，也不影響數(shù)據(jù)的正確性，因?yàn)榇藭r(shí)仍然是雙主數(shù)據(jù)同步的;
• 即使%4=0與%4=2的尋庫(kù)落到同一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)例上，也不影響數(shù)據(jù)的正確性，因?yàn)榇藭r(shí)仍然是雙主數(shù)據(jù)同步的;

完成了實(shí)例的擴(kuò)展，會(huì)發(fā)現(xiàn)每個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)量依然沒(méi)有下降，所以第三個(gè)步驟還要做一些收尾工作。

畫外音：這一步，數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)例個(gè)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(duì)庫(kù)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(kù)單實(shí)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(kù)實(shí)現(xiàn)秒級(jí)平滑擴(kuò)容的三個(gè)步驟為：

• 修改配置(雙虛ip，微服務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)路由);
• reload配置，實(shí)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(qǐng)聯(lián)系原作者】

戳這里，看該作者更多好文