双虚 ip、配置翻倍、reload 扩容、数据收缩——曾在 58 实操过的秒级方案
《数据库架构与实践》第 24 篇：MySQL 数据库秒级平滑扩容。
数据库秒级平滑扩容，这个问题之前写过，上周有个童鞋在评论区问我，说找不到原文了。这个方案实操性很强，曾经在58我们就是这么玩的。
另外，思路比结论更重要。
一般来说，并发量大，吞吐量大的互联网分层架构是怎么样的？
数据库上层都有一个微服务，服务层记录“业务库”与“数据库实例配置”的映射关系，通过数据库连接池向数据库路由sql语句。
如上图所示，服务层配置用户库user对应的数据库实例ip。
其实是一个内网域名。
该分层架构，如何应对数据库的高可用？
数据库高可用，很常见的一种方式，使用双主同步+keepalived+虚ip的方式进行。
如上图所示，两个相互同步的主库使用相同的虚ip。
当主库挂掉的时候，虚ip自动漂移到另一个主库，整个过程对调用方透明，通过这种方式保证数据库的高可用。
关于高可用，之前介绍过，本文不再展开。
该分层架构，如何应对数据量的暴增？
随着数据量的增大，数据库要进行水平切分，分库后将数据分布到不同的数据库实例（甚至物理机器）上，以达到降低数据量，增强性能的扩容目的。
如上图所示，用户库user分布在两个实例上，ip0和ip1，服务层通过用户标识uid取模的方式进行寻库路由，模2余0的访问ip0上的user库，模2余1的访问ip1上的user库。
此时，水平切分集群的读写实例加倍，单个实例的数据量减半，性能增长可不止一倍。
综上三点所述，大数据量，高可用的互联网微服务分层的架构如下：
既有水平切分，又保证高可用。
如果数据量持续增大，2个库性能扛不住了，该怎么办呢？
此时，需要继续水平拆分，拆成更多的库，降低单库数据量，增加主库实例（机器）数量，提高性能。
分成n个库后，数据库如何平滑扩容？
新的问题来了，分成n个库后，随着数据量的增加，要增加到2*n个库，数据库如何扩容，数据能否平滑迁移，能够持续对外提供服务，保证服务的可用性？
你遇到过类似的问题么？
停服扩容，是最容易想到的方案？
在讨论秒级平滑扩容方案之前，先简要说明下停服扩容的方案的步骤：
1. 站点挂一个公告“为了为广大用户提供更好的服务，本站点/游戏将在今晚00:00-2:00之间升级，届时将不能登录，用户周知”；
见过这样的公告么，实际上在迁移数据。
2. 微服务停止服务，数据库不再有流量写入；
3. 新建2*n个新库，并做好高可用；
4. 写一个小脚本进行数据迁移，把数据从n个库里select出来，insert到2*n个库里；
5. 修改微服务的数据库路由配置，模n变为模2*n；
6. 微服务重启，连接新库重新对外提供服务；
整个过程中，最耗时的是第四步数据迁移。
如果出现问题，如何进行回滚？
如果数据迁移失败，或者迁移后测试失败，则将配置改回旧库，恢复服务即可。
停服方案有什么优劣？
优点：简单。
缺点：
1. 需要停止服务，方案不高可用；
2. 技术同学压力大，所有工作要在规定时间内完成，根据经验，压力越大越容易出错；
这一点很致命。
3. 如果有问题第一时间没检查出来，启动了服务，运行一段时间后再发现有问题，则难以回滚，如果回档会丢失一部分数据；
有没有秒级实施、更平滑、更帅气的方案呢？
再次看一眼扩容前的架构，分两个库，假设每个库1亿数据量，如何平滑扩容，增加实例数，降低单库数据量呢？三个简单步骤搞定。
修改配置
主要修改两处：
其一，数据库实例所在的机器做双虚ip：
1. 原%2=0的库是虚ip0，现增加一个虚ip00；
2. 原%2=1的库是虚ip1，现增加一个虚ip11；
其二，修改服务的配置，将2个库的数据库配置，改为4个库的数据库配置，修改的时候要注意旧库与新库的映射关系：
1. %2=0的库，会变为%4=0与%4=2；
2. %2=1的部分，会变为%4=1与%4=3；
这样能够保证，依然路由到正确的数据。
reload配置，实例扩容
服务层reload配置，reload可能是这么几种方式：
1. 比较原始的，重启服务，读新的配置文件；
2. 高级一点的，配置中心给服务发信号，重读配置文件，重新初始化数据库连接池；
不管哪种方式，reload之后，数据库的实例扩容就完成了，原来是2个数据库实例提供服务，现在变为4个数据库实例提供服务，这个过程一般可以在秒级完成。
整个过程可以逐步重启，对服务的正确性和可用性完全没有影响：
1. 即使%2寻库和%4寻库同时存在，也不影响数据的正确性，因为此时仍然是双主数据同步的；
2. 即使%4=0与%4=2的寻库落到同一个数据库实例上，也不影响数据的正确性，因为此时仍然是双主数据同步的；
完成了实例的扩展，会发现每个数据库的数据量依然没有下降，所以第三个步骤还要做一些收尾工作。
这一步，数据库实例个数加倍了。
收尾工作，数据收缩
有这样一些收尾工作：
1. 把双虚ip修改回单虚ip；
2. 解除旧的双主同步，让成对库的数据不再同步增加；
3. 增加新的双主同步，保证高可用；
4. 删除掉冗余数据，例如：ip0里%4=2的数据全部删除，只为%4=0的数据提供服务；
这一步，数据库单实例数据量减半了。
总结
互联网大数据量，高吞吐量，高可用微服务分层架构，数据库实现秒级平滑扩容的三个步骤为：
1. 修改配置（双虚ip，微服务数据库路由）；
2. reload配置，实例增倍完成；
3. 删除冗余数据等收尾工作，数据量减半完成；
检验一下
检索练习 · 高可用方案
文中分层架构应对数据库高可用，使用的常见方式是？
检索练习 · 停服扩容
停服扩容方案中，最耗时的是哪一步？
检索练习 · 配置映射
秒级平滑扩容第一步修改配置时，%2=0 和 %2=1 的库分别映射为？
检索练习 · 三个步骤
数据库秒级平滑扩容的三个步骤是？
扩容讲完了，如果不是「双倍」扩容，或者要换表结构、换存储介质呢？——第 25 篇《MySQL 100 亿数据，如何不停服平滑迁移？》。
知其然，知其所以然。思路比结论更重要。