面试题：MySQL中如何实现数据库分片以提升高可用性

Question

在MySQL环境下，阐述实现数据库分片的常用策略，如按范围分片、按哈希分片等，并说明每种策略如何与提升数据库高可用性相结合，以及它们各自的优缺点。

Answer 1

按范围分片

• 策略阐述：按照数据的某个属性值范围进行划分，例如按时间范围（如按年份将订单数据分片），或按数值范围（如用户ID小于10000的为一片，大于10000的为另一片）。
• 与高可用性结合：每个分片可以配置主从复制，通过增加从库数量提高读性能和容灾能力。当主分片出现故障时，可通过主从切换使从分片晋升为主分片，保障服务继续可用。
• 优点：
  • 数据分布直观，便于管理和维护，查询时可以快速定位到特定分片。
  • 适合数据按范围增长的场景，如时间序列数据。
• 缺点：
  • 可能导致数据分布不均匀，部分分片负载过高，如某些时间段数据量远大于其他时间段。
  • 范围扩展时，数据迁移复杂，可能影响服务。

按哈希分片

• 策略阐述：对数据的某个属性（如用户ID）进行哈希计算，根据哈希值将数据分配到不同分片。常见的是取模运算，如对分片数量取模，决定数据归属的分片。
• 与高可用性结合：同样采用主从复制机制，每个分片设置主从结构。由于哈希计算的随机性，每个分片负载相对均衡，在某一分片故障时，其他分片可继续提供服务，降低系统整体不可用风险。
• 优点：
  • 数据分布均匀，负载均衡效果好，能充分利用各个分片的资源。
  • 扩展性强，新增或减少分片时，数据迁移相对简单，只需重新计算哈希值并迁移部分数据。
• 缺点：
  • 数据定位依赖哈希计算，不便于按范围查询，如需范围查询可能需要扫描多个分片。
  • 哈希算法选择不当可能导致数据倾斜，某些分片数据量过大。