使用MERGE存储引擎实现MySQL的分表机制

2018年1月1日 下午8:10 数据库 1384
当一张表的数据量达到上百万条记录时，单台MySQL数据库采用传统的单表方式就很有可能无法满足业务的性能需求。解决这种性能问题的技术方案很多，包括分表、分库或搭建MySQL集群，每种技术方案又分别有若干种实现方式。本文将通过实例描述如何使用MERGE存储引擎实现MySQL的分表机制，不会涉及其他的技术方案或实现方式。
一、建立数据库
创建名为test_myisam_db的数据库，执行以下SQL：
  1. --创建数据库
  2. CREATE SCHEMA `test_myisam_db` DEFAULT CHARACTER SET utf8 ;
二、建立分表
分表必须使用MyISAM存储引擎，而MyISAM表的数据文件（.MYD文件）和索引文件（.MYI文件）是可以分散在不同的磁盘或目录上存储的。
在Shell中执行以下命令，创建存储子表数据和索引的目录：
  1. # 创建存储user1表数据和索引的目录
  2. mkdir -p /home/user1
  3. chown -R mysql:mysql /home/user1
  4. # 创建存储user2表数据和索引的目录
  5. mkdir -p /home/user2
  6. chown -R mysql:mysql /home/user2
  7. # 创建存储user3表数据和索引的目录
  8. mkdir -p /home/user3
  9. chown -R mysql:mysql /home/user3
启用MySQL的have_symlink选项，使得MySQL支持符号链接，否则就不能指定MyISAM表的数据文件和索引文件的存储路径。在Shell中执行以下命令，编辑my.cnf文件：
  1. vi /usr/local/MySQL/etc/my.cnf
在my.cnf文件的[mysqld]分段中添加：
  1. symbolic-links
保存my.cnf文件之后，重新启动mysql服务：
  1. service mysql restart
创建user1、user2、user3分表，执行以下SQL：
  1. --创建user1子表
  2. CREATE TABLE `test_myisam_db`.`user1`(
  3. `id` INT NOT NULL,
  4. `user_name` VARCHAR(45) NOT NULL,
  5. `password` VARCHAR(45) NOT NULL,
  6. `create_time` TIMESTAMP NULL,
  7. `update_time` TIMESTAMP NULL,
  8. PRIMARY KEY (`id`),
  9. UNIQUE INDEX `user_name_UNIQUE`(`user_name` ASC))
  10. ENGINE =MyISAM
  11. DATA DIRECTORY ='/home/user1'
  12. INDEX DIRECTORY ='/home/user1';
  13. --创建user2子表
  14. CREATE TABLE `test_myisam_db`.`user2`(
  15. `id` INT NOT NULL,
  16. `user_name` VARCHAR(45) NOT NULL,
  17. `password` VARCHAR(45) NOT NULL,
  18. `create_time` TIMESTAMP NULL,
  19. `update_time` TIMESTAMP NULL,
  20. PRIMARY KEY (`id`),
  21. UNIQUE INDEX `user_name_UNIQUE`(`user_name` ASC))
  22. ENGINE =MyISAM
  23. DATA DIRECTORY ='/home/user2'
  24. INDEX DIRECTORY ='/home/user2';
  25. --创建user3子表
  26. CREATE TABLE `test_myisam_db`.`user3`(
  27. `id` INT NOT NULL,
  28. `user_name` VARCHAR(45) NOT NULL,
  29. `password` VARCHAR(45) NOT NULL,
  30. `create_time` TIMESTAMP NULL,
  31. `update_time` TIMESTAMP NULL,
  32. PRIMARY KEY (`id`),
  33. UNIQUE INDEX `user_name_UNIQUE`(`user_name` ASC))
  34. ENGINE =MyISAM
  35. DATA DIRECTORY ='/home/user3'
  36. INDEX DIRECTORY ='/home/user3';
注意
  1. 分表的id不能是自增（auto increment）的；
  2. 分表必须使用MyISAM存储引擎；
  3. 每个分表的表结构必须相同；
  4. MySQL必须具有存储分表数据文件和索引文件的目录的读写权限；
  5. 必须启用MySQL的符号链接支持功能。
上述操作完成之后，检查分表是否正确创建。以user1分表为例，在Shell中执行以下命令，检查分表的数据文件和索引文件是否正确创建：
  1. ll /home/user1
若命令输出信息如下图所示，则表示分表的数据文件和索引文件创建成功：
检查MYD和MYI文件
在Shell中执行以下命令，检查MySQL是否为分表的数据文件和索引文件正确创建软链接：
  1. ll /var/lib/mysql/test_myisam_db
若命令输出信息如下图所示，则表示软链接创建成功：
检查MYD和MYI文件的软链接
注意
  1. MYD文件是MyISAM表的数据文件；
  2. MYI文件是MyISAM表的索引文件；
  3. frm文件用于存储MyISAM表的表结构。
三、建立总表
总表必须使用**MRG_MyISAM**存储引擎，总表本身不存储任何数据，一般用于查询分表的数据，相当于是各个分表的一层外壳。执行以下SQL，创建总表：
  1. --创建alluser总表
  2. CREATE TABLE `test_myisam_db`.`alluser`(
  3. `id` INT NOT NULL,
  4. `user_name` VARCHAR(45) NOT NULL,
  5. `password` VARCHAR(45) NOT NULL,
  6. `create_time` TIMESTAMP NULL,
  7. `update_time` TIMESTAMP NULL,
  8. PRIMARY KEY (`id`),
  9. UNIQUE INDEX `user_name_UNIQUE`(`user_name` ASC))
  10. ENGINE = MRG_MyISAM
  11. UNION =(`user1`,`user2`,`user3`);
注意
  1. 总表的表结构必须与各个分表相同；
  2. 总表必须使用MRG_MyISAM存储引擎；
  3. 总表不会创建任何数据文件和索引文件；
通常，总表的INSERT_METHOD应当配置为NO，或者不配置。关于INSERT_METHOD的配置，请参考“四、INSERT_METHOD详解”。
在Shell中执行以下命令，检查总表是否成功创建：
  1. ll /var/lib/mysql/test_myisam_db
若命令输出信息如下图所示，则表示总表创建成功：
检查总表是否创建成功
在Shell中执行以下命令，检查总表是否成功关联子表：
  1. cat /var/lib/mysql/test_myisam_db/alluser.MRG
若命令输出信息如下图所示，则表示总表成功关联子表：
检查总表和子表的关联是否成功建立
注意
  1. MRG文件存储总表需要映射的子表的表名；
  2. 总表本身不存储任何数据和索引；
  3. INSERT_METHOD需要设置为NO，或者不配置；
  4. 总表的id不能是自增（auto increment）的。
四、INSERT_METHOD详解
INSERT_METHOD选项可用于指定插入数据的方式，有以下三种取值：
  • NO
不允许通过总表插入数据，否则执行SQL会报错。例如，执行以下SQL语句，将总表的INSERT_METHOD修改为NO，然后通过总表插入一条数据：
  1. ALTER TABLE `test_myisam_db`.`alluser` INSERT_METHOD = NO;
  2. INSERT INTO `test_myisam_db`.`alluser`(`id`,`user_name`,`password`,`create_time`,`update_time`) VALUES ('1','ghoulich','password','2016-01-01 00:00:00','2016-01-01 00:00:00');
此时，MySQL应当会报错，如下图所示：
插入模式为NO时
  • FIRST
允许通过总表插入数据，数据存储在MRG文件列出的第一个分表之中。例如，执行以下SQL语句，将总表的INSERT_METHOD修改为FIRST，然后通过总表插入一条数据：
  1. ALTER TABLE `test_myisam_db`.`alluser` INSERT_METHOD = FIRST;
  2. INSERT INTO `test_myisam_db`.`alluser`(`id`,`user_name`,`password`,`create_time`,`update_time`) VALUES ('1','ghoulich','password','2016-01-01 00:00:00','2016-01-01 00:00:00');
此时，MySQL会成功插入这条数据。通过总表alluser和分表user1都可以查询到这条新增的数据，如下图所示：
插入模式位FIRST时
  • LAST
允许通过总表插入数据，数据存储在MRG文件列出的最后一个分表之中。例如，执行以下SQL语句，将总表的INSERT_METHOD修改为LAST，然后通过总表插入一条数据：
  1. ALTER TABLE `test_myisam_db`.`alluser` INSERT_METHOD = LAST;
  2. INSERT INTO `test_myisam_db`.`alluser`(`id`,`user_name`,`password`,`create_time`,`update_time`) VALUES ('1','ghoulich','password','2016-01-01 00:00:00','2016-01-01 00:00:00');
此时，MySQL会成功插入这条数据。通过总表alluser和分表user3都可以查询到这条新增的数据，如下图所示：
插入模式为LAST时
注意
INSERT_METHOD选项只会影响通过总表插入（INSERT）数据的行为，通过总表对数据进行删除（DELETE）、查询（SELECT）、修改（UPDATE）、清空（TRUNCATE）都不会受影响。
五、如何操作MERGE表的数据
插入（INSERT）数据时，需要根据给定的路由策略将新数据分别插入不同的子表，此处采用对id进行模3计算（可能结果为0、1、2）来决定插入哪个子表。
首先，应当获取id，这个id应当在各个子表中都是唯一的，我们需要一张表来专门创建id，执行如下SQL语句：
  1. CREATE TABLE `test_myisam_db`.`create_id`(
  2. `id` INT NOT NULL,
  3. PRIMARY KEY (`id`))
  4. ENGINE =MyISAM;
当需要插入数据时，必须由这个表来产生id值，PHP示例代码如下所示：
  1. /**
  2. * 获取唯一的id
  3. */
  4. function get_AI_ID(){
  5. $sql ="insert into create_id (id) values('')";
  6. $this->db->query($sql);
  7. return $this->db->insertID();
  8. }
插入一条新数据的PHP代码如下所示：
  1. /**
  2. * 插入一条新数据
  3. */
  4. function new_Article(){
  5. $id = $this->get_AI_ID();
  6. $table_name = $this->get_Table_Name($id);
  7. $sql ="INSERT INTO {$table_name} (id, user_name, password, create_time, update_time) VALUES ('{$id}', 'ghoulich', 'password', '2016-01-01 00:00:00', '2016-01-01 00:00:00')";
  8. $this->db->query($sql);
  9. }
  10. /**
  11. * 根据id获取表名
  12. */
  13. function get_Table_Name($id){
  14. return'user'.intval($id)%3+1;
  15. }
其他的删除（DELETE）、查询（SELECT）、修改（UPDATE）、清空（TRUNCATE）等操作都可以通过总表alluser完成。
基于MERGE存储引擎实现的分表机制，比较适用于插入和查询频率较高的场景。由于MyISAM具有表级别的锁机制，所以不适用于更新频率较高的场景。
六、MERGE分表的优点
MERGE分表可以解决下面的问题：
  • 适用于存储日志数据。例如，可以将不同月份的数据存入不同的表，然后使用myisampack工具压缩数据，最后通过一张MERGE表来查询这些数据。
  • 可以获得更快的速度。可以根据某种指标，将一张只读的大表分割成若干张小表，然后将这些小表分别放在不同的磁盘上存储。当需要读取数据时，MERGE表可以将这些小表的数据组织起来，就好像使用先前的大表一样，但是速度会快很多。
  • 可以提高搜索效率。可以根据某种指标将一张只读的大数据表分割为若干个小表，然后根据不同的查询维度，可以得到若干种小表的组合，然后再为这些组合分别创建不同的MERGE表。例如，有一张只读的大数据表T，分割为T1、T2、T3、T4，共4张小表，有两种查询维度A和B，A可以得到小表组合T1、T2和T3，B可以得到小表组合T2、T3和T4，分别为A和B创建两个MERGE表，也就是M1和M2，这两个MERGE表分别关联的小表是存在交叠的。
  • 可以更加有效的修复表。修复单个的小表要比修复大数据表更加容易。
  • 多个子表映射至一个总表的速度极快。因为MERGE表本身不会存储和维护任何索引，索引都是由各个关联的子表存储和维护的，所以创建和重新映射MERGE表的速度非常快。
  • 不受操作系统的文件大小限制。单个表会受到文件大小的限制，但是拆分成多个表，则可以无限扩容。
  • MERGE表还可以用来给单个表创建别名，并且几乎不会影响性能。
七、MERGE分表的问题
  • 总表（MERGE表）必须使用MRG_MyISAM存储引擎，子表必须使用MyISAM存储引擎，不可避免会受到MyISAM存储引擎的限制。
  • MERGE表不能使用某些MyISAM特性。例如，虽然可以为子表创建全文索引，但是却不能使用全文索引，通过MERGE表查询数据。
  • MERGE表会使用更多的文件描述符。如果有10个客户端使用1张MERGE表，那么就需要消耗(10×10)+10个文件描述符（其中，10个客户端分别有10个数据文件描述符，并且会共享使用10个索引文件描述符）。
  • 若使用ALTER TABLE语句修改总表的存储引擎，那么会立即丢失总表和子表的映射关系，并且会将所有子表的数据拷贝至修改后的新表。
  • 总表和子表的主键都不能使用自动增长（auto increment）。
  • 子表之间不能保证唯一键约束，只能保证单个子表内部的唯一性约束。
  • 由于不能保证唯一键约束，导致REPLACE语句的行为会不可预期，INSERT ... ON DUPLICATE KEY UPDATE语句也有类似问题。因此，只能使用路由策略，对子表使用这些语句，而不能对总表使用。
  • 子表不支持分区（Partition）。
  • 当正在使用总表时，不能对任何子表执行ANALYZE TABLE、REPAIR TABLE、OPTIMIZE TABLE、ALTER TABLE、DROP TABLE、DELETE或TRUNCATE TABLE语句，否则会导致不可预期的结果。
  • 总表和子表的表结构必须完全一致。
  • 总表可以映射的所有子表的总行数上限为 264 行。
  • 不支持INSERT DELAYED语句。

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