数据分库分表和迁移方案

在我们业务快速发展的过程中，数据量必然也会迎来突飞猛涨。那么当我们的数据量百倍、千倍、万倍、亿倍增长后，原有的单表性能就不能满足我们日常的查询和写入了，此时数据架构就不得不进行拆分，比如单表拆分成10张表、100张表、单个月分多张表等等。下面我们针对具体案例分析下这种情况。

一、现状分析

直播签到业务中，有如下两张表，签到表和用户签到记录表。其中用户签到记录表t_sign_in_record现有数据量达到了18亿，数据占用空间为233G，索引占用空间为310G，总占用空间为543G。单表数据量太大，导致数据查询和写入性能过低。如果某条sql查询未使用到索引，很容易就会将数据库打挂。所以对t_sign_in_record的单表拆分很迫切。

CREATE TABLE `t_sign_in` (
  `id` bigint(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT COMMENT '主键自增id',
  `sign_in_id` varchar(64) NOT NULL DEFAULT '' COMMENT '签到id',
  `shop_id` varchar(64) NOT NULL DEFAULT '' COMMENT '商家id',
  `created_at` timestamp NOT NULL DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP COMMENT '创建时间',
  `updated_at` timestamp NOT NULL DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP COMMENT '更新时间',
  PRIMARY KEY (`id`),
  KEY `idx_shop_sign` (`shop_id`,`sign_id`)
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=1 DEFAULT CHARSET=utf8mb4 COMMENT='签到表';

CREATE TABLE `t_sign_in_record` (
  `id` bigint(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT COMMENT '主键自增id',
  `sign_in_id` varchar(64) NOT NULL DEFAULT '' COMMENT '签到id',
  `shop_id` varchar(64) NOT NULL DEFAULT '' COMMENT '商家id',
  `user_id` varchar(64) NOT NULL DEFAULT '' COMMENT '用户id',
  `created_at` timestamp NOT NULL DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP COMMENT '创建时间',
  `updated_at` timestamp NOT NULL DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP COMMENT '更新时间',
  PRIMARY KEY (`id`),
  KEY `idx_shop_sign_user` (`shop_id`,`sign_id`,`user_id`)
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=1 DEFAULT CHARSET=utf8mb4 COMMENT='用户签到记录表';

二、数据库设计

1、分表实例：依现有的存储空间做10倍的余量参考，所需空间大小为5.3T左右。而腾讯云MySQL最高支持存储空间上限是6TB，所以原有的腾讯云MySQL实例能满足需求。如果数据量更大，超过6TB的话，可以考虑将数据库迁移至TDSQL-C MySQL 版，最高支持至400TB。参考文档：https://cloud.tencent.com/document/product/1003/30488

2、分表数量：按照业务增长规模，每个月增量7千万-1亿，预计分10张表，平均单表数量在700万-1000万左右。

3、分表算法：根据签到表t_sign_in的created_at中的年月日做如下算法，能让数据较均匀的落入每个月的10个分表中。分表的10张表名为t_sign_in_record_0、t_sign_in_record_1......t_sign_in_record_9。

三、迁移方案

1、第一阶段：
双写数据，即将数据同时写入旧表t_sign_in_record和分表t_sign_in_record_0、t_sign_in_record_1、t_sign_in_record_2...中，此时需要去代码层创建和更新t_sign_in_record表的地方做处理，写入旧表的同时，写一份数据到新的分表。

2、第二阶段：
双写数据一致性校验，经过第一阶段的双写后，我们的新数据已经同时存在于新表和旧表中了，这个时候需要去check一下数据在旧表t_sign_in_record和分表t_sign_in_record_0...中是不是保持一致。有两个常用的检验方法：
（1）第一种是人工校验，即随机挑选一些签到，去check对应的签到记录条数和数据记录是否一致；
（2）另一种是写脚本去校验（全量数据或部分数据），将其中新老表中数据不匹配的记录输出到日志中，再去排查。

3、第三阶段：
写脚本，将旧表t_sign_in_record的存量数据都刷到分表t_sign_in_record_0...中。

4、第四阶段：
跟第二阶段的方式一样，去check第三阶段刷入的分表存量数据是否和旧表一致。

5、第五阶段：
切读，将现网读 t_sign_in_record 表的地方都改为读新分表 t_sign_in_record_0、t_sign_in_record_1、t_sign_in_record_2...

6、第六阶段：
确认旧表 t_sign_in_record没有新的读请求。可通过DBA审计的方式。

7、第七阶段：
停止双写，即将代码改为只往新分表 t_sign_in_record_0、t_sign_in_record_1、t_sign_in_record_2... 里面写数据。

如上所述，迁移方案大概分为7个阶段，其中有三个阶段都是check数据一致性，在实际迁移时可以和其它步骤同时进行。拆分的整体时间周期一般为半个月到一个月之间，主要是其中为了确保数据一致性，需要灰度比较久。

上面就是我们工作中常用的数据库表迁移方案了，有同学可能会甩锅给最初设计库表的同学，为啥当初设计的时候不考虑下分表呢？其实，这个是很难预估的，谁能知道最初一年只有几万数据的签到业务，现在每年会新增十来亿呢？这个主要取决于公司的发展了。