上周有個童鞋問我這個問題，系統(tǒng)性說一下。

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，服務層記錄“業(yè)務庫”與“數(shù)據(jù)庫實例配置”的映射關系，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，服務層配置用戶庫user對應的數(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：關于高可用，之前介紹過，本文不再展開。

該分層架構(gòu)，如何應對數(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，服務層通過用戶標識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，保證服務的可用性？

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，先簡要說明下停服擴容的方案的步驟：

（1）站點掛一個公告“為了為廣大用戶提供更好的服務，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)。

（2）微服務停止服務，數(shù)據(jù)庫不再有流量寫入；

（3）新建2*n個新庫，并做好高可用；

（4）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；

（5）修改微服務的數(shù)據(jù)庫路由配置，模n變?yōu)槟?*n；

（6）微服務重啟，連接新庫重新對外提供服務；

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，恢復服務即可。

停服方案有什么優(yōu)劣？

優(yōu)點：簡單。

缺點：

（1）需要停止服務，方案不高可用；

（2）技術同學壓力大，所有工作要在規(guī)定時間內(nèi)完成，根據(jù)經(jīng)驗，壓力越大越容易出錯；

畫外音：這一點很致命。

（3）如果有問題第一時間沒檢查出來，啟動了服務，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數(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。

服務層reload配置，reload可能是這么幾種方式：

• 比較原始的，重啟服務，讀新的配置文件；
• 高級一點的，配置中心給服務發(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，現(xiàn)在變?yōu)?個數(shù)據(jù)庫實例提供服務，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；

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。