摘要：另一個與之相反的方法是將任務(wù)分配的多臺機(jī)器上，這通常被稱為水平擴(kuò)展或者向外擴(kuò)展。向上擴(kuò)展向上擴(kuò)展也叫垂直擴(kuò)展意味著購買更多性能強(qiáng)悍的機(jī)器。考慮清楚歸檔系統(tǒng)中的解除歸檔策略。總結(jié)向上氪金，向外氪腦。

如果將應(yīng)用的所有數(shù)據(jù)簡單地放在一臺 MySQL 服務(wù)器實(shí)例上，就不用談什么擴(kuò)展性了。但是業(yè)務(wù)能穩(wěn)定持續(xù)的增長，那么應(yīng)用肯定會碰到性能瓶頸。

對于很多類型的應(yīng)用而言，購買更高性能的機(jī)器能解決一大部分性能問題，這也是我們常說的 “垂直擴(kuò)展” 或者 “向上擴(kuò)展”。

另一個與之相反的方法是將任務(wù)分配的多臺機(jī)器上，這通常被稱為 “水平擴(kuò)展” 或者 “向外擴(kuò)展”。

接下來，我們將討論如何聯(lián)合使用向上擴(kuò)展和向外擴(kuò)展，以及如何使用集群方案來進(jìn)行擴(kuò)展。

最后，大部分應(yīng)用還會有一些很少或者從不需要的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)可以被清理或歸檔，我們可以稱這種方案為 “向內(nèi)擴(kuò)展”。

向上擴(kuò)展（也叫垂直擴(kuò)展）意味著購買更多性能強(qiáng)悍的機(jī)器。這種策略有較多優(yōu)點(diǎn)：

更容易維護(hù)和開發(fā)，顯著節(jié)約開銷；

單臺服務(wù)器備份和恢復(fù)較為簡單，無需關(guān)心一致性；

因此，從復(fù)雜性的成本來說，大多時候，向上擴(kuò)展比向外擴(kuò)展更簡單。

另外，不要覺得向上擴(kuò)展很快就走到“盡頭”，要相信科技的進(jìn)步速度。現(xiàn)在，擁有 0.5TB 內(nèi)存、32 核（或者更多）CPU 以及更強(qiáng)悍 I/O 性能的商用服務(wù)器很容易獲得。優(yōu)秀的應(yīng)用和數(shù)據(jù)庫設(shè)計，再加上很好的性能優(yōu)化技能，已經(jīng)可以滿足絕大多數(shù)商業(yè)應(yīng)用。

不過遺憾的，雖然高性能服務(wù)器比較容易獲得，但是 MySQL 并不能擴(kuò)展到對應(yīng)的規(guī)模。為了更好地在大型服務(wù)器上運(yùn)行 MySQL，一定要盡量選擇最新的版本。即使如此，當(dāng)前合理的 “收益遞減點(diǎn)” 的機(jī)器配置大約是：

256G RAM

32 核 CPU

PCIe flash 驅(qū)動器

如果繼續(xù)提升硬件配置，MySQL 性能雖然還能有所提升，但性價比就會降低。

因此，我們建議，如果系統(tǒng)確實(shí)有可能碰到可規(guī)劃性的天花板，并且會導(dǎo)致嚴(yán)重的業(yè)務(wù)問題，那就不要無限制的做向上擴(kuò)展的規(guī)劃。對于龐大的應(yīng)用，可以短期內(nèi)購買更優(yōu)的服務(wù)器，但最終還是需要向外擴(kuò)展的。

向外擴(kuò)展（也叫橫向擴(kuò)展或水平擴(kuò)展）策略通常分為三個部分：復(fù)制、拆分和數(shù)據(jù)分片。

最常見的向外擴(kuò)展就是讀寫分離。通過復(fù)制將數(shù)據(jù)分發(fā)到多個服務(wù)器上，然后將備庫用于讀查詢。這種技術(shù)對于以讀為主的應(yīng)用很有效。

另一個比較常見的向外擴(kuò)展方法是將工作負(fù)載分布到多個 “節(jié)點(diǎn)”。接下來我們要了解的主要是這種擴(kuò)展方法。

在此之前，我們先明確下節(jié)點(diǎn)的概念。在 MySQL 架構(gòu)中，一個節(jié)點(diǎn)就是一個功能部件。一般的，我們會將一臺服務(wù)器作為一個幾點(diǎn)。但如果我們考慮到節(jié)點(diǎn)的高可用性，那么一個節(jié)點(diǎn)通常可能是下面的幾種：

一個主 - 主 復(fù)制雙機(jī)結(jié)構(gòu)，擁有一個主動服務(wù)器和被動服務(wù)器。

一個主庫和多個備庫。

一個主動服務(wù)器，并使用分布式復(fù)制塊設(shè)備（DRBD）作為備用服務(wù)器。

一個基于存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)（SAN）的 “集群”。

按功能拆分，或者說按職責(zé)拆分，意味著不同的節(jié)點(diǎn)執(zhí)行不同的任務(wù)。

例如，如果有一個網(wǎng)站，各個部分無需共享數(shù)據(jù)，那么可以按照網(wǎng)站的功能區(qū)域進(jìn)行劃分。像我們常見的門戶網(wǎng)站，一般都是把不同欄目放在一起，但實(shí)際上可以將網(wǎng)站新聞、論壇、尋求支持等功能放到專用的 MySQL 服務(wù)器。如圖 2-1

在目前用于擴(kuò)展大型 MySQL 應(yīng)用的方案中，數(shù)據(jù)分片是最通用且最成功的方法。它把數(shù)據(jù)分割成一小片，或者說一塊，然后存儲到不同的節(jié)點(diǎn)中。

在使用分片前，要牢記一個通用原則：如非必要，盡量不分片。

除此之前，對于分片，我們只會對需要的數(shù)據(jù)做分片。這里 “需要的數(shù)據(jù)” 通常是那些增長非常龐大的數(shù)據(jù)。而像對于用戶信息這些全局?jǐn)?shù)據(jù)，一般是存儲在單個節(jié)點(diǎn)上，通常保存在類似 redis 這樣的緩存中。

對于分片，我們通常要考慮下列問題：

選擇合適的分區(qū)鍵（partition key）。

是否需要多個分區(qū)鍵？

跨分片查詢?nèi)绾翁幚恚?/p>

如何分片數(shù)據(jù)、分片和節(jié)點(diǎn)？

如何在節(jié)點(diǎn)上部署分片？

如何生成全局唯一 ID？

上面提到過，MySQL 不能完全發(fā)揮現(xiàn)代硬件的性能。當(dāng)擴(kuò)展到超過 24 個 CPU 核心時，MySQL 的性能開始趨于平緩，不再上升。當(dāng)內(nèi)存超過 128G 時也同樣如此。對于此種情況，我們可以通過多實(shí)例策略充分發(fā)揮硬件的性能。

多實(shí)例策略的基本思路是：

數(shù)據(jù)分片足夠小，可以使得在每臺機(jī)器上都能放置多個分片；

每臺服務(wù)器運(yùn)行多個實(shí)例；

給每個實(shí)例劃分服務(wù)器的硬件資源；

可以看出，這是一種向上擴(kuò)展和向外擴(kuò)展的組合方案。這種方案還可以通過將每個 MySQL 實(shí)例綁定到特定的 CPU 核心上來優(yōu)化性能。這種優(yōu)化，主要有兩個好處：

由于 MySQL 內(nèi)部的可擴(kuò)展性限制，當(dāng)核心數(shù)較少時，能夠在每個核心上獲得更好的性能；

當(dāng)實(shí)例在多個核心上運(yùn)行線程時，由于需要在多核心上同步共享數(shù)據(jù)，因而會有額外的開銷。

而我們把實(shí)例和 CPU 核心綁定后，可以減少 CPU 核心直接的切換和交互。要注意的，將進(jìn)程綁定到具有相同物理套接字的核心上可以獲得最優(yōu)的效果。

對于不斷增長的數(shù)據(jù)和負(fù)載，最簡單的方法是對不再需要的數(shù)據(jù)進(jìn)行歸檔和清理。這種操作可能會帶來顯著的效果。這種做法并不能代替其他策略，但可以作為爭取時間的短期策略，也可以作為處理大數(shù)據(jù)量的長期計劃之一。

在設(shè)計歸檔和清理策略時需要考慮如下幾點(diǎn)：

對應(yīng)用的影響。設(shè)計良好的歸檔系統(tǒng)能夠在不影響事務(wù)處理的情況下，從一個高負(fù)債的 OLTP 服務(wù)器上移除數(shù)據(jù)。

要?dú)w檔的行。考慮清楚哪些數(shù)據(jù)可以清理或歸檔。

維護(hù)數(shù)據(jù)一致性。數(shù)據(jù)間存在聯(lián)系時，歸檔任務(wù)系統(tǒng)要能夠保證數(shù)據(jù)的邏輯一致性。

避免數(shù)據(jù)丟失。歸檔時要保證歸檔數(shù)據(jù)已經(jīng)成功保存，再講源數(shù)據(jù)刪除。

解除歸檔。考慮清楚歸檔系統(tǒng)中的解除歸檔策略。可以通過設(shè)置一些檢查點(diǎn)讓系統(tǒng)檢查是否有需要?dú)w檔的數(shù)據(jù)。

如果不能及時的把老數(shù)據(jù)歸檔和清理時，我們也可以通過以下隔離冷熱數(shù)據(jù)的方式來提高性能：

將表劃分為幾個部分。分割大表中的冷熱數(shù)據(jù)，保證加載到內(nèi)存中的數(shù)據(jù)中，熱數(shù)據(jù)的比例；

MySQL 分區(qū)。使用MySQL 自帶的分區(qū)的功能，可以幫助我們把最近的數(shù)據(jù)留在內(nèi)存中；

基于時間的數(shù)據(jù)分區(qū)。如果應(yīng)用不斷有新數(shù)據(jù)盡量，一般新數(shù)據(jù)總是比舊數(shù)據(jù)更加活躍。因此，我們可以將新數(shù)據(jù)完整的保留在內(nèi)存中，同時使用復(fù)制來保證主庫失效時有一份可以的備份，而舊數(shù)據(jù)就而言放到別的地方。

向上氪金，向外氪腦。三思而后行。

能不分片，就盡量不分片。