数据库分区、分库和分表

今天先说说数据库的数据分区，分库以及分表的内容吧!

数据库分区、分库和分表

数据库分区、分库和分表是针对大型数据库系统的优化策略。它们的主要目的是提高数据库的性能和可靠性，以满足不断增长的数据存储需求。

数据库分区

将一个大型数据库分成多个逻辑部分，每个部分被称为一个分区。每个分区可以独立进行管理和维护，使得数据库系统的可扩展性和可用性得到了提高。

水平分区和垂直分区是数据库分区的两种主要方式,其主要存在如下的区别：

• 水平分区是将一个大表按照某个条件（如按照时间、地理位置等）分成多个小表，每个小表中包含相同的列，但是行数不同。在选择水平分区的分区键时，需要考虑数据的访问模式和数据的增长模式。例如按照时间分区可以提高历史数据的查询效率，按照地理位置分区可以提高地理数据的查询效率。水平分区的优点是可以提高数据的查询效率和并发处理能力，缺点是可能会导致数据的冗余和数据的一致性问题。
• 垂直分区是将一个大表按照列的不同将其分成多个小表，每个小表中包含相同的行，但是列数不同。选择垂直分区的分区键时，可将经常一起查询的列分到同一个分区中可以提高查询效率，将经常被更新的列分到单独的分区中也可以提高更新效率。垂直分区的优点是可以减少数据的冗余，提高数据的查询效率，也可能会导致数据的一致性问题。

水平分区栗子：

CREATE TABLE mytable (
  id SERIAL PRIMARY KEY,
  data TEXT,
  created_at TIMESTAMP WITH TIME ZONE
)
PARTITION BY RANGE (created_at);

CREATE TABLE mytable_2021_01 PARTITION OF mytable
  FOR VALUES FROM ('2021-01-01') TO ('2021-02-01');

CREATE TABLE mytable_2021_02 PARTITION OF mytable
  FOR VALUES FROM ('2021-02-01') TO ('2021-03-01');

CREATE TABLE mytable_2021_03 PARTITION OF mytable
  FOR VALUES FROM ('2021-03-01') TO ('2021-04-01');

-- 创建更多的分区表，每个表代表一个月份

垂直分区栗子：

CREATE TABLE users (
  id SERIAL PRIMARY KEY,
  name VARCHAR(50) NOT NULL,
  gender VARCHAR(10) NOT NULL,
  age INTEGER NOT NULL,
  address VARCHAR(200) NOT NULL,
  phone VARCHAR(20) NOT NULL
);

CREATE TABLE users_name_gender (
  id INTEGER PRIMARY KEY REFERENCES users(id),
  name VARCHAR(50) NOT NULL,
  gender VARCHAR(10) NOT NULL
);

CREATE VIEW users_info AS
SELECT users.id, users_name_gender.name, users_name_gender.gender, users.age, users.address, users.phone
FROM users
JOIN users_name_gender ON users.id = users_name_gender.id;

数据库分表

将一个大型表分成多个小型表，每个表被称为一个分表。每个分表可以独立进行管理和维护，使得数据库系统的可扩展性和可用性得到了提高。同时，分表还可以提高数据库系统的查询速度和并发处理能力，降低数据冲突和死锁的发生概率。

分表的复杂性就比分区大多了，需要业务逻辑的配合才可以。

数据库分表的方式有以下几种：

1. 垂直分表：按照列的业务逻辑将表拆分成多个表，每个表包含一部分列。这种方式适用于表中某些列的访问频率较低，或者某些列的数据量较大，可以将这些列独立成一个表，从而提高查询性能和并发能力。
2. 水平分表：按照行的业务逻辑将表拆分成多个表，每个表包含部分行数据。这种方式适用于表中数据量较大，或者访问频率较高的行可以分散到多个表中，从而减少单个表的数据量，提高查询性能和并发能力。
3. 分区表：按照某个特定的规则将表分成多个逻辑上的部分，每个部分称为一个分区。分区可以按照时间、范围、哈希等方式进行划分。这种方式适用于表中数据量较大，或者访问频率较高的数据可以按照某个规则分散到多个分区中，从而提高查询性能和并发能力。
4. 组合分表：将垂直分表、水平分表和分区表结合起来使用，可以根据具体的业务需求和数据特点进行灵活的组合，从而达到最优的性能和可扩展性。

举栗子：

假设有一个订单表，包含订单号、用户ID、下单时间、订单金额等字段，数据量较大，需要进行分表操作。

1. 垂直分表：将订单表按照列的业务逻辑进行拆分，可以将订单金额独立成一个表，每个表包含订单号、用户ID、下单时间和订单金额。
2. 水平分表：将订单表按照行的业务逻辑进行拆分，可以按照用户ID进行拆分，将同一个用户的订单分散到多个表中，每个表包含订单号、下单时间和订单金额。
3. 分区表：将订单表按照时间进行分区，可以按照下单时间的年份、月份或日期进行分区，每个分区包含一段时间内的订单数据。
4. 组合分表：可以将垂直分表、水平分表和分区表结合起来使用，例如按照用户ID进行水平分表，再按照下单时间进行分区，每个分区包含一个用户在一段时间内的订单数据

数据库分库

将一个大型数据库分成多个小型数据库，每个数据库被称为一个分库。每个分库可以独立进行管理和维护，使得数据库系统的可扩展性和可用性得到了提高。同时，分库还可以提高数据库系统的并发处理能力，降低数据冲突和死锁的发生概率。

• 垂直分库：

垂直分库是指将一张表按照列的业务逻辑划分成多个表，每个表只包含部分列。这种方式适用于某些列经常被查询，而其他列很少被查询的情况。垂直分库的优点是可以将数据分散到不同的物理节点上，从而提高查询效率和可用性。在 PostgreSQL 中，可以使用视图或表继承来实现垂直分库。

• 水平分库:

水平分库是指将一张表按照行的业务逻辑划分成多个表，每个表包含部分行。这种方式适用于数据量很大，单个节点无法存储全部数据的情况。水平分库的优点是可以将数据分散到多个物理节点上，从而提高查询效率和可用性。在实现水平分库时，可以使用分片键将数据分散到不同的节点上，同时需要考虑数据的一致性和事务处理等问题。

分库的常见实现方式

1. 数据库代理：通过在客户端和数据库之间插入代理层，将请求分发到不同的数据库节点上。
2. 分布式事务协议：通过协议实现分布式事务的一致性，保证数据的正确性。
3. 分片键路由：通过分片键将数据分散到不同的节点上，同时需要考虑数据的一致性和事务处理等问题。
4. 数据库复制：将数据复制到多个节点上，提高查询效率和可用性。

什么时候分库

• 单台DB的存储空间不够时。
• 随着查询量的增加单台数据库服务器已经没办法支撑业务扩展。

总的来说，数据库分区、分库和分表的目的都是为了提高数据库系统的性能和可靠性，使得它能够更好地应对不断增长的数据存储需求。