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隨著信息技術的飛速發(fā)展，現(xiàn)代企業(yè)對數(shù)據(jù)存儲和處理需求的增長非常迅猛。對于企業(yè)來說，擁有穩(wěn)定高效的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)并能夠滿足各種需求是非常重要的。然而，隨著數(shù)據(jù)量的增長，單臺服務器的計算和存儲能力不再滿足企業(yè)需求，因此需要對數(shù)據(jù)庫進行水平擴展。
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什么是數(shù)據(jù)庫水平擴展？
數(shù)據(jù)庫垂直擴展是通過增加硬件資源（CPU、內(nèi)存、存儲等）來提升數(shù)據(jù)庫的性能。而數(shù)據(jù)庫水平擴展則是通過增加服務器數(shù)量來提升數(shù)據(jù)庫負載能力，從而達到更高的并發(fā)數(shù)和更大的數(shù)據(jù)存儲。在水平擴展中，數(shù)據(jù)集被分割成多個分片，每個分片在獨立的服務器或節(jié)點上運行，分片間相互獨立，它們之間通過網(wǎng)絡進行通信。
數(shù)據(jù)庫水平擴展技術
1.分片技術
分片是數(shù)據(jù)庫水平擴展的核心技術，是將數(shù)據(jù)按照一定規(guī)則分配到多個服務器上，以達到將數(shù)據(jù)存儲在多臺計算機上并由多個計算機處理的目的。數(shù)據(jù)分片可以基于如下幾個方面進行劃分：
– 基于范圍劃分：按照數(shù)據(jù)的某個字段（如時間、ID值等）范圍進行劃分。
– 基于數(shù)據(jù)劃分：將數(shù)據(jù)集拆分為若干個邏輯部分，每個邏輯部分被獨立的存儲在不同的節(jié)點上。
– 基于哈希劃分：將數(shù)據(jù)集中每個元素進行哈希運算，并根據(jù)哈希值選擇對應的節(jié)點存儲。
2.數(shù)據(jù)復制
在數(shù)據(jù)分片的基礎上，需要對數(shù)據(jù)進行復制。數(shù)據(jù)復制是為了提高數(shù)據(jù)可靠性，增強系統(tǒng)的可用性和可伸縮性。一般情況下，數(shù)據(jù)復制可以采用主備模式或多備模式。
– 主備模式：只有一個節(jié)點（主節(jié)點）允許寫，其他節(jié)點（備節(jié)點）僅允許讀取數(shù)據(jù)。如果主節(jié)點故障，則從其中選擇一臺備節(jié)點繼續(xù)提供服務，保障了應用的高可用性。
– 多備模式：每個分片在不同的物理節(jié)點上有多個副本。有多個節(jié)點和多個副本之后，每個節(jié)點可以讀取或者寫入自己擁有的數(shù)據(jù)，即使一個或者多個節(jié)點故障，系統(tǒng)仍然可以正常工作。
3.負載均衡技術
在進行水平擴展后，如果不考慮負載均衡技術，就會存在某個節(jié)點負載過高，而其他節(jié)點負載過低的問題，導致性能無法充分發(fā)揮。負載均衡技術可以按照一定規(guī)則將請求分配到不同的節(jié)點上，保持每個節(jié)點的負載均衡，并優(yōu)化整個系統(tǒng)的性能。
負載均衡技術一般有三種：
– 服務器硬件負載均衡：采用硬件設備來將請求轉發(fā)到集群中的各個節(jié)點，提高了性能，但成本昂貴。
– 服務器軟件負載均衡：采用軟件技術將請求轉發(fā)到集群中的各個節(jié)點，相對硬件負載均衡成本較低。
– DNS負載均衡：利用DNS服務器來將請求轉發(fā)到不同的節(jié)點，成本較低，但無法完成健康檢查和動態(tài)調(diào)度，沒有軟、硬負載均衡那么高效。
數(shù)據(jù)庫水平擴展的應用
1.電商行業(yè)
對于電商行業(yè)而言，訂單處理、商品信息的存儲與管理都需要處理海量數(shù)據(jù)，對系統(tǒng)性能和穩(wěn)定性具有高要求。電商企業(yè)通過數(shù)據(jù)庫水平擴展，將訪問量過大的訂單存儲到多臺數(shù)據(jù)庫服務器上。每個服務器上都有訂單分片，通過分布式事務來確保各分片的數(shù)據(jù)一致性，提高了系統(tǒng)的性能和可用性。
2.金融行業(yè)
金融行業(yè)的數(shù)據(jù)庫龐大，而且需要高速響應和實時存取。水平擴展技術提供了高可用性和低延遲等關鍵特性，符合金融行業(yè)的需求。同時，金融行業(yè)對數(shù)據(jù)安全有很高的要求，在數(shù)據(jù)復制方面選擇多備模式，確保數(shù)據(jù)的可靠性和業(yè)務的高可用性。
3.物聯(lián)網(wǎng)
物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)需要在短時間內(nèi)采集，存儲和處理，這就對物聯(lián)網(wǎng)服務商提出了高的性能要求。采用水平擴展技術，物聯(lián)網(wǎng)服務商可以將數(shù)據(jù)分散到多臺服務器上，并通過負載均衡技術實現(xiàn)調(diào)度，提高物聯(lián)網(wǎng)平臺的并發(fā)處理效率。
結論
隨著數(shù)據(jù)爆炸性增長和數(shù)據(jù)管理的復雜性，單機數(shù)據(jù)庫已不能滿足企業(yè)日益增長的需求。數(shù)據(jù)庫水平擴展技術能夠提高數(shù)據(jù)處理效率和整體系統(tǒng)的可用性，同時可以應用于各行各業(yè)，為行業(yè)提供了高性能、高可用的數(shù)據(jù)存儲方案。未來，數(shù)據(jù)庫水平擴展技術將繼續(xù)應用于各個領域，為各行各業(yè)提供更好的數(shù)據(jù)處理和存儲方案。
相關問題拓展閱讀：
- 數(shù)據(jù)庫有哪些類型?
- 數(shù)據(jù)庫的問題：關系型數(shù)據(jù)庫與非關系型數(shù)據(jù)庫的區(qū)別，和各自的發(fā)展前景
數(shù)據(jù)庫有哪些類型?
數(shù)據(jù)庫有兩種類型，分別是關系型數(shù)據(jù)庫與
非關系型數(shù)據(jù)庫
。
數(shù)據(jù)庫，簡而言之可視為電子化的文件柜——存儲電鏈蔽脊子文件的處所，用戶可以對文件中的數(shù)據(jù)進行新增、截取、更新、刪除等操作。
關系型數(shù)據(jù)庫主要有：
Oracle、DB2、Microsoft SQL Server、Microsoft Access、MySQL等等。
非關系型數(shù)據(jù)庫主要有：
NoSql、Cloudant、MongoDb、redis、HBase等等。
擴展資料
：
非關系型數(shù)據(jù)庫的優(yōu)勢：
1、性能高：NOSQL是基于鍵值對的，可以想象成表中的
主鍵
和值的對應關系，而且不需要經(jīng)過SQL層的解析，所以性能非常高。
2、可擴展性好：同樣也是因為基于鍵值對，數(shù)據(jù)之間沒有
耦合性
，所以非常容易水平擴展。
關系型數(shù)據(jù)庫的優(yōu)勢：
1、并冊可以復雜查詢：可以用SQL語句方便的在一個表以及多個表之間做非常復雜的數(shù)據(jù)查詢。
2、事務支持良好：使得對于安全性能很高的數(shù)據(jù)訪問要求得以實現(xiàn)。
參考資棚滲料來源：
百度百科-數(shù)據(jù)庫
數(shù)據(jù)庫通常分為：
層次式數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡式數(shù)據(jù)庫和關系式數(shù)據(jù)庫三種。
而不同的數(shù)據(jù)庫是按不同的數(shù)據(jù)結構來聯(lián)系和組織的。
數(shù)據(jù)庫有類型之分，是根據(jù)數(shù)據(jù)模型劃分的。目前成熟地應用在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)模型有：層次模型、網(wǎng)壯模型和關系模型。
一、層次模型：
層次模型是用樹結構表示記錄類型及其聯(lián)系的。
樹結構的渣搜昌基本特點是：
、有且僅有一個結點無父結點；
、其它結點有且有一個父結點。
在層次模型中，樹的結點是漏盯記錄型。上一層記錄型和下一層記錄型的聯(lián)系是1:n的。
層次模型就象下面我們給出的一棵倒立的樹。
注意：在層次式數(shù)據(jù)庫中查找記錄，必須指定存取路徑。這種關系模型不支持m:n聯(lián)系。
二、網(wǎng)狀模型：
網(wǎng)狀模型中結點間的聯(lián)系不受層次限制，可以任意發(fā)生聯(lián)系，所以她的結構是結點的連通圖。
網(wǎng)狀模型結構的特點是：
、有一個以上結點無父結點；
、至少有一個結點有多于一個父結點。
注意：雖然網(wǎng)狀模型能反映各種復雜的關系，但網(wǎng)狀模型在具體實現(xiàn)上，只支持1:n聯(lián)系，對
于m:n聯(lián)系可將其轉化為1:n聯(lián)系。
三、關系模型：
關系模型的本質(zhì)就是用若干個二維表來表示實體及其聯(lián)系。
關系是通過關系名和屬性名定義的。一個關系可形式化表示為：
R(A1，A2，A3，…，Ai，…)
其中：R為關系名，Ai為關系的屬性名。
目前常用的如扒數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)有：
ACCESS、SQL Server、 Oracle、MySQL、FoxPro和Sybase等。
ACCESS 是美國Microsoft公司于1994年推出的微機數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng).它具有界面友好、易學易用、開發(fā)簡單、接口靈活等特點,是典型的新一代桌面數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。
Oracle公司是全球更大的信息管理軟件及服務供應商，成立于1977年，總部位于美國加州 Redwood shore。Oracle提供的完整的電子商務產(chǎn)品和服務包括： 用于建立和交付基于Web的Internet平臺； 綜合、全面的具有Internet能力的商業(yè)應用； 強大的專業(yè)服務，幫助用戶實施電子商務戰(zhàn)略，以及設計、定制和實施各種電子商務解決方案…
SQL是英文Structured Query Language的縮寫，意思為結構化查詢語言。SQL語言的主要功能就是同各種數(shù)據(jù)庫建立聯(lián)系，進行溝通。按照ANSI(美國國家標準協(xié)會)的規(guī)定，SQL被作為關系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的標準語言。SQL語句可以用來執(zhí)行各種各樣的操作，例如更新數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，從數(shù)據(jù)庫中提取數(shù)據(jù)等。目前，絕大多數(shù)流行的是關系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。
內(nèi)容來源網(wǎng)絡，僅供參考！
數(shù)悄棚辯據(jù)庫通常分為：
層次式數(shù)據(jù)庫；
網(wǎng)和蘆絡啟缺式數(shù)據(jù)庫；
關系式數(shù)據(jù)庫三種類型。
根據(jù)存儲模型劃分，數(shù)據(jù)塵爛御庫類型主要可分為:
網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫(Network Database)、
關系數(shù)據(jù)庫(Relational Database)、
樹狀數(shù)據(jù)庫(Hierarchical Database)、
面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫(Object-oriented Database)等。
商業(yè)應用中主要是關系數(shù)據(jù)庫，比如Oracle、DB2、派巖Sybase、MS SQL Server、歷鉛Informax、MySQL等。
數(shù)據(jù)庫的問題：關系型數(shù)據(jù)庫與非關系型數(shù)據(jù)庫的區(qū)別，和各自的發(fā)展前景
關系型數(shù)據(jù)庫與非關系型數(shù)據(jù)庫的區(qū)別
非關系型數(shù)據(jù)庫的優(yōu)勢：
1. 性能
NOSQL是基于鍵值對的，可以想象成表中的主鍵和值的對應關系，而且不需要經(jīng)過SQL層的解析，所以性能非常高。
2. 可擴展性
同樣也是因為基于鍵值對，數(shù)據(jù)之間沒有耦合性，所以非常容易水平擴展。
關系型數(shù)據(jù)庫的優(yōu)勢：
1. 復雜查詢
可以用SQL語句方便的在一個表以及多個表之間做非常復雜的數(shù)據(jù)查詢。
2. 事簡掘談務支持
使得對于安全性能很高的數(shù)據(jù)訪問要求得以實現(xiàn)。
對于這兩類數(shù)散爛據(jù)庫，對方的優(yōu)勢就是自己的弱勢，反之亦然。
但是近年來這兩攔碰種數(shù)據(jù)庫都在向著另外一個方向進化。例如：
NOSQL數(shù)據(jù)庫慢慢開始具備SQL數(shù)據(jù)庫的一些復雜查詢功能的雛形，比如Couchbase的index以及MONGO的復雜查詢。對于事務的支持也可以用一些系統(tǒng)級的原子操作來實現(xiàn)例如樂觀鎖之類的方法來曲線救國。
SQL數(shù)據(jù)庫也開始慢慢進化，比如HandlerSocker技術的實現(xiàn)，可以在MYSQL上實現(xiàn)對于SQL層的穿透，用NOSQL的方式訪問數(shù)據(jù)庫，性能可以上可以達到甚至超越NOSQL數(shù)據(jù)庫?？蓴U展性上例如Percona Server，可以實現(xiàn)無中心化的集群。
雖然這兩極都因為各自的弱勢而開始進化出另一極的一些特性，但是這些特性的增加也會消弱其本來具備的優(yōu)勢，比如Couchbase上的index的增加會逐步降低數(shù)據(jù)庫的讀寫性能。所以怎樣構建系統(tǒng)的短期和長期存儲策略，用好他們各自的強項是架構師需要好好考慮的重要問題。
關于數(shù)據(jù)庫層的水平擴展的介紹到此就結束了，不知道你從中找到你需要的信息了嗎 ？如果你還想了解更多這方面的信息，記得收藏關注本站。
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網(wǎng)站題目：數(shù)據(jù)庫水平擴展技術及其應用(數(shù)據(jù)庫層的水平擴展)
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