一步一步，雄辩。大并发大吞吐的互联网分层架构一般是什么？数据库上层有一个微服务。服务层记录“业务库”和“数据库实例配置”的映射关系，通过数据库连接池Routesql语句到数据库。如上图所示，服务层配置用户库user对应的数据库实例ip。画外音：其实就是一个内网域名。这种分层架构是如何处理数据库的高可用的呢？数据库的高可用是一种很常见的方式，采用双主同步+keepalived+虚拟ip。如上图所示，相互同步的两个主库使用同一个虚拟ip。当主库挂掉时，虚拟IP会自动漂移到另一个主库，整个过程对调用者是透明的，通过这种方式保证数据库的高可用。画外音：关于高可用，《互联网分层架构如何保证“高可用“?》已经在专题中介绍过了，本文不再赘述。这种分层架构如何应对数据量的突然增加？随着数据量的增加，需要对数据库进行水平切分。数据库划分后，将数据分布到不同的数据库实例（甚至物理机），以减少数据扩容的目的，提升性能。如上图所示，用户库user分布在ip0和ip1两个实例上，服务层使用用户iduid取模进行库搜索路由。模2大于0访问ip0上的用户库，模2大于1访问ip1上的用户库。画外音：至此，水平分片集群的读写实例翻倍，单实例数据量减半，性能可提升一倍以上。总结以上三点，大数据量高可用的互联网微服务分层架构如下：既有横向切分，又能保证高可用。如果数据量继续增加，两个数据库的性能无法处理，怎么办？此时，需要继续水平拆分成更多的数据库，减少单个数据库的数据量，增加主数据库（机器）的实例数，提升性能。一个新的问题出现了。分成n个数据库后，随着数据量的增加，需要增加到2*n个数据库。如何扩容数据库，数据能否顺利迁移，能否继续对外提供服务，保证服务的可用性？画外音：你遇到过类似的问题吗？暂停服务扩展是最容易想到的解决方案？在讨论二级平滑扩容方案之前，先简单说明一下停服扩容方案的步骤：本站挂出公告“为服务广大广大用户提供更好的服务，本站/游戏将于00时至：今晚00-2:00，届时用户将无法登录，用户心知肚明”；画外音：看到这样的公告了吗，其实是在迁移数据。微服务停止服务，数据库不再有流量写入；创建2*n个新库并使它们高度可用；写一个数据迁移的小脚本，从n个库中选择数据，插入到2*n修改微服务的数据库路由配置，模n变成模2*n；重启微服务，连接新的数据库，重新对外提供服务；整个过程中最耗时的一步是数据迁移的第四步。如果出现问题，如何回滚？如果数据迁移失败，或者迁移后测试失败，只需将配置改回旧数据库并恢复服务即可。暂停计划的优缺点是什么？优点：简单。缺点：需要停止服务，解决方案不高可用；技术类的学生压力很大，所有的作业都要在规定的时间内完成。根据经验，压力越大，越容易犯错误；画外音：这是致命的。如果有问题，第一时间不checkout，启动服务，运行一段时间后，一旦有问题，回滚就很难了。如果回滚文件，会丢失部分数据；有没有秒级实现，更流畅，更帅气的方案？什么？我们再看一下扩容前的架构，分成两个数据库，假设每个数据库的数据量都是1亿。如何平滑扩容、增加实例数、减少单个数据库的数据量？三个简单的步骤。第一步：修改配置。主要有两个修改：数据库实例所在机器双虚拟ip：原来%2=0的库是虚拟ip0，现在增加一个虚拟ip00；%2=1的原库是虚拟ip1，现在增加一个虚拟ip11；修改服务配置，将2个库的数据库配置修改为4个库的数据库配置。修改时注意旧库和新库的映射关系：%2=0库会变成%4=0和%4=2；%2=1的部分会变成%4=1和%4=3；画外音：这可以确保仍然路由正确的数据。第2步：重新加载配置并扩展实例。服务层reload配置，reload可能有几种方式：比较原始，重启服务，读取新的配置文件；更高级一点，配置中心向服务发送信号，重新读取配置文件，重新初始化数据库连接池；不管怎样，reload之后，数据库实例的扩容就完成了。原来是两个数据库实例提供服务，现在是四个数据库实例提供服务。这个过程一般可以在几秒钟内完成。整个过程可以一步步重启，完全不影响服务的正确性和可用性：即使%2库搜索和%4库搜索同时存在，也不会影响数据的正确性，因为此时双主数据还在同步；即使%4=0和%4=2的库搜索落在同一个数据库实例上，也不影响数据的正确性，因为此时双主数据还在同步；实例扩容完成后，会发现各个数据库的数据量依然没有减少，所以第三步还需要做一些收尾工作。画外音：这一步，数据库实例的数量增加了一倍。第三步：收尾工作，数据收缩。有一些收尾工作：将双虚拟ip改回单虚拟ip；去掉旧的双主同步，这样paireddatabase的数据就不会再同步增加；添加新的双主同步以确保高可用性；删除冗余数据，例如：删除ip0中%4=2的所有数据，只提供%4=0的数据；画外音：这一步，数据库单实例的数据量减半。总结互联网大数据量、高吞吐量、高可用的微服务分层架构，实现数据库秒级平滑扩容的三个步骤如下：修改配置（双虚拟ip，微服务数据库路由）;重新加载配置，实例翻倍；完成删除冗余数据等工作，数据量减半；想法比结论更重要，希望大家有所收获。【本文为专栏作者《58神剑》原创稿件，转载请联系原作者】点此阅读更多该作者好文
