CN114398371A - 数据库集群系统多副本分片方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents

数据库集群系统多副本分片方法、装置、设备及存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明提出一种数据库集群系统多副本分片方法、装置、设备及存储介质，该方法步骤包括：1)对数据库集群系统所有的表进行分类，分为大表和小表；2)设置副本数量及每个副本的每个大表的分片策略；设副本数为N个；对N个副本的字段均相同的大表，设置不同的分片策略；3)在对数据库进行查询时，对查询的SQL语句进行解析，判断和选择对应的最优的副本；4)根据选择的副本对应的分片及节点信息，在节点进行查询获得结果数据。本发明通过对数据库集群系统多副本分片设置，从而减少数据查询需要获取的分片数据，减少了数据查找和聚合的开销，提高了多种特定查询的效率。

Description

数据库集群系统多副本分片方法、装置、设备及存储介质
技术领域
本发明涉及数据库领域，尤其涉及数据库集群系统多副本分片方法、装置、设备及存储介质。
背景技术
现有数据库技术通过提供多副本增强数据的可用性，并使用分片技术提高数据库查询处理和优化的效率，进而缓解单一服务器的压力。现有数据库产品中，多个副本字段均相同的表的分片策略都是相同的，对数据库进行多种不同种型的复杂查询的处理和优化时，往往只对一种查询性能较高，而对其他查询性能都较低。
发明内容
为克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种数据库集群系统多副本分片方法、装置、设备及存储介质。
为实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：
根据本说明书一个或多个实施例的第一方面，提出一种数据库集群系统多副本分片方法，其步骤包括：
步骤S1,对数据库集群系统所有的表进行分类，分为大表和小表；
步骤S2,设置副本数量及每个副本的每个大表的分片策略；设副本数为N个；N为大于或等于1的自然数；
对N个副本的字段均均相同的大表，设置不同的分片策略；一个副本中一个大表的分片策略是针对某种特定的查询优化设置，使得查询结果在大表分片的个数最少，降低数据聚合的时间复杂度，提升数据查询效率；
步骤S3,对数据库进行查询时，对查询条件解析，判断和选择对应的最优的副本；
步骤S4，根据选择的副本对应的分片及节点信息，在节点进行查询获得结果数据；
所述数据库集群系统多副本分片方法步骤详述如下：
步骤S1中，预先依据数据量对数据库集群系统所有的表进行分类，分为大表和小表；大表指表的数据量大，而小表指表的数据量相对小；
步骤S2中，根据大表相关的查询种类、需要的分片键数量和系统软硬件资源等因素，数据库集群系统设置副本数量及每个副本的每个大表的分片策略；设副本数为N个；N为大于或等于1的自然数；
对N个副本的字段均相同的大表，设置不同的分片策略；分配策略设置包括分片键和分片算法的设置；分片键或分片算法不同，则分片策略不同；
分片键为单个分片键或多个分片键；
分片算法用＝、>＝、<＝、>、<、BETWEEN AND、和IN等条件作为分片规则，自定义分片逻辑；
一个副本中一个大表的分片策略是针对某种特定的查询优化设置；分片策略设置原则是使得对特定的查询，获得查询结果在大表分片的个数最少，降低数据聚合的时间复杂度，提升数据查询效率；
对N个副本的每个大表设置分片策略后，这N个副本的字段均相同的表的每个数据项的取值保持一致，差异在于N个副本的字段均相同的大表的分片策略不同，N个副本字段均相同的大表的数据之间的相对存储顺序不同；
同时数据库集群系统设置分片存储的节点等基础配置信息；
步骤S3中，在对数据库进行查询时，对查询的SQL语句进行解析，判断和选择对应的最优的副本。具体判断选择规则如下：
(1)查询语句条件仅包含单个大表的分片键，则选择该分片键对应的副本；
(2)查询语句条件包含多个大表的分片键，基于查询计划器计算对不同分片键策略的副本的查询时间复杂度，选择时间复杂度最低的副本；
(3)查询语句条件不包含任何大表的分片键，或者查询语句没有条件，优先选择表没有分片的副本，否则按照负载均衡原则选择副本。
步骤S4中，根据选择的副本对应的分片及节点信息，在节点进行查询获得结果数据；副本对应的分片可以为1个或多个，对应的节点可以为1个或多个；根据本说明书一个或多个实施例的第二方面，本发明提出一种支持数据库集群系统多副本分片方法的装置，包括：
多副本分片策略设置单元：预先对数据库集群系统表进行分类，分为大表和小表；根据大表相关的查询种类、需要的分片键数量和系统软硬件资源等因素，设置副本数量及每个副本的每个大表的分片策略；设副本数为N个；N为大于或等于1的自然数；对N个副本的字段均相同的大表，设置不同的分片策略；分片键或分片算法不同，则分片策略不同；分片策略设置原则是使得对特定的查询，获得查询结果在大表分片的个数最少，降低数据聚合的时间复杂度，提升数据查询效率；同时数据库集群系统预先设置分片存储的节点等基础配置信息；
查询单元：在对数据库进行查询时，对查询的SQL语句进行解析，判断和选择对应的最优的副本；根据选择的副本对应的节点信息，在节点进行查询获得结果数据。
根据本说明书一个或多个实施例的第三方面，提出一种电子设备，包括：
处理器；
用于存储处理器可执行指令的存储器；
其中，所述处理器通过运行所述可执行指令以实现本说明书第一方面所述的方法。根据本说明书一个或多个实施例的第四方面，提出一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时实现第一方面所述的方法。
与现有技术相比，本发明的积极效果为：本发明提出一种数据库集群系统多副本分片方法，对多个副本字段均相同的大表，设置针对不同特定查询的最优的分片策略，使得特定查询的结果数据在对应最优副本中最少的分片内，从而减少数据查询需要获取的分片数据，减少了数据查找和聚合的开销，提高了多种特定查询的效率。
附图说明：
图1是本说明书示例性实施例提供的一种数据库集群系统多副本分片策略设置、查询方法过程示意图。
图2是本说明书示例性实施例提供的一种数据库集群系统多副本分片策略设置、查询装置示意图。
图3本说明书示例性实施例提供的一种数据库集群系统多副本分片策略设置、查询电子设备的结构示意图。
具体实施策略：
以下通过特定的具体实例并结合附图说明本发明的实施策略，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明亦可通过其它不同的具体实例加以施行或应用，本说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应用，在不背离本发明的精神下进行各种修饰与变更。
本发明提出一种数据库集群系统多副本分片方法、装置、设备及存储介质，主要具体过程如图1所示，包括：
步骤S101,预先对数据库集群系统所有的表进行分类，分为大表和小表。
实施例子1如下：某数据库集群系统所有的表分类后，大表为保险单据数据表。大表数量为1个。
实施例子2如下：某数据库所有的表分类后，大表为小学生数据表(假设小学生年龄均在6-12岁间)。大表数量为1个。
步骤S102，根据大表相关的查询种类、需要的分片键数量和系统软硬件资源等因素，设置副本数量及每个副本的每个大表的分片策略。设副本数为N个。N为大于或等于1的自然数。
对N个副本的字段均相同的大表，设置不同的分片策略。分配策略设置包括分片键和分片算法的设置。分片键或分片算法不同，则分片策略不同。
一个副本中一个大表的分片策略是针对某种特定的查询优化设置。分片策略设置原则是使得对特定的查询，获得查询结果在大表分片的个数最少，降低数据聚合的时间复杂度，提升数据查询效率。
同时数据库集群系统设置分片存储的节点等基础配置信息。
如上述实施例子1，数据库主要有两种查询，第一种为基于保险金额的查询，第二种为基于投保客户性别的查询。
设置数据库的副本数为2。
第1个副本的大表分片键设置为保险金额，采用基于分片键取值范围的分片算法，具体设置如下分片键取值范围区间：(1)保险金额<＝10万，对应分片p1；(2)保险金额>10且保险金额<＝50万，对应分片p2；(3)保险金额>50万且保险金额<100万，对应分片p3；(4)保险金额>100万且保险金额<＝1000万以下，对应分片p4；(5)保险金额>1000万，对应分片p5。
如上所述，第1个副本分为5个分片，如果查询语句为查询保险金额100万以上的客户数据记录，则查询的数据记录在分片p4和分片p5。
设置第2个副本的分片p1-分片p5分别存储在节点1到节点5。
第2个副本的大表分片键设置为客户性别，副本分为2个分片：(1)投保客户性别为男性，对应分片p6；(2)投保客户性别为女性，对应分片p7。
如上所述，第2个副本分为2个分片，如果查询语句为查询男性客户数据，则查询的数据在分片p6。
设置第2个副本的p5和p6分片分别存储在节点6和节点7。
实施例子2如下：
如上述实施例子1，数据主要有两种查询，第一种基于年龄和性别的组合查询，第二种基于年级和性别的组合查询。
设置数据库的副本数为2。
第1个副本的大表分片键设置为年龄和性别的组合，采用基于分片键取值范围组合的分片算法，具体设置如下分片键取值范围组合区间：(1)年龄>＝6岁且年龄<＝9岁，性别男，对应分片p1；(2)年龄>＝10且年龄<＝12岁，性别男，对应分片p2；(3)年龄>＝6且年龄<＝9岁，性别女，对应分片p3；(4)年龄>＝10岁且年龄<＝12岁，性别女，对应分片p4。
如上所述，第1个副本分为4个分片，如果查询语句为查询年龄为6-9岁的男小学生数据记录，则查询的数据记录在分片p1。
设置分片p1-分片p4分别存储在节点1到节点4。
第2个副本的大表分片键设置为年级和性别的组合，采用基于分片键取值范围组合的分片算法，具体设置如下分片键取值范围组合区间：(1)年级为1年级，性别男，对应分片p5；(1)年级为2年级，性别男，对应分片p6；……(6)年级为6年级，性别男，对应分片p10；(7)年级为1年级，性别女，对应分片p11；……(12)年级为6年级，性别女，对应分片p16；
如上所述，第2个副本分为12个分片，如果查询语句为查询1年级的女小学生数据记录，则查询的数据记录在分片p11。
设置分片p5-分片p16分别存储在节点5-节点16。
步骤S103，在对数据库进行查询时，对查询的SQL语句进行解析，判断和选择对应的最优的副本，具体判断选择规则如下：
(1)查询语句条件仅包含单个大表的分片键，则选择该分片键对应的副本；
(2)查询语句条件包含多个大表的分片键，基于查询计划器计算对不同分片键策略的副本的查询时间复杂度，选择时间复杂度最低的副本；
(3)查询语句条件不包含任何大表的分片键，或者查询语句没有条件，优先选择表没有分片的副本，否则按照负载均衡原则选择副本。
如上述实施例子1，如果查询语句为查询保险金额100万以上的客户数据记录，判断选择第1个副本；
如上述实施例子1，如果查询语句为查询男性客户数据记录，对该语句解析后，判断选择第2个副本；
如上述实施例子2，如果查询语句为查询年龄为6-9岁的男小学生数据记录，对该语句解析后，判断选择第1个副本；
如上述实施例子2，如果查询语句为查询1年级的女小学生数据记录，对该语句解析后，判断选择第2个副本。
步骤S104，根据选择的副本对应的分片及节点信息，在节点进行查询获得结果数据。
如上述实施例子1，如果查询语句为查询保险金额100万以上的客户数据记录，在分片p4存储的节点4和分片p5存储的节点5上进行查询获得结果数据。
如上述实施例子1，如果查询语句为查询男性客户数据记录，在分片p6存储的节点6上进行查询获得结果数据。
如上述实施例子2，如果查询语句为查询年龄为6-9岁的男小学生数据记录，对该语句解析后，在分片p1存储的节点1上进行查询获得结果数据。
如上述实施例子2，如果查询语句为查询1年级的女小学生数据记录，在分片p11存储的节点11上进行查询获得结果数据。
本发明提出的一种数据库集群系统多副本分片方法，对多个副本字段均相同的大表，设置针对不同特定查询的最优的分片策略，使得特定查询的结果数据在对应最优副本中最少的分片内，从而减少数据查询需要获取的分片数据，减少了数据查找和聚合的开销，提高了多种特定查询的效率。
图2示出了一种本说明书的一示例性实施例的电子设备的结构示意图。请参考图2，在硬件层面，该电子设备包括处理器201、内部总线202、网络结构203、内存204以及非易失性存储器205，当然还可能包括其他业务所需要的硬件。处理器201从非易失性存储器205中读取对应的计算机到内存204中然后运行，在逻辑层面形成数据库集群系统多副本分片策略设置、查询装置。当然，除了软件实现形式之外，本说明书并不排除其他实现策略，比如逻辑器件或软硬件结合的策略等，也就是说以下处理流程的执行主体并不限定于各个逻辑单元，也可以是硬件或逻辑器件。
请参考图3，在软件实施中，该支持数据库集群系统多副本分片策略设置、查询装置，包括副本分片策略设置单元301和查询单元302：
多副本分片策略设置单元301，预先对数据库集群系统表进行分类，分为大表和小表。根据大表相关的查询种类、需要的分片键数量和系统软硬件资源等因素，设置副本数量及每个副本的每个大表的分片策略。设副本数为N个。N为大于或等于1的自然数。N个副本的字段均相同的大表，设置不同的分片策略。分片策略设置原则是使得对特定的查询，获得查询结果在大表分片的个数最少，降低数据聚合的时间复杂度，提升数据查询效率。同时数据库集群系统设置分片存储的节点等基础配置信息。
查询单元302：在对数据库进行某种特定查询时，对查询的SQL语句进行解析，判断和选择对应的最优的副本。根据选择的副本对应的分片和节点信息，在节点进行查询获得结果数据。

Claims (8)

1.一种数据库集群系统多副本分片方法，其特征在于：其步骤包括：
(1)对所述数据库集群系统所有的表进行分类，分为大表和小表；
(2)设置副本数量及每个副本的每个大表的分片策略；设副本数为N个；N为大于或等于1的自然数；对N个副本的字段均相同的大表设置不同的分片策略；一个副本中一个大表的分片策略是针对某种特定的查询优化设置，使得查询结果在大表分片的个数最少，降低数据聚合的时间复杂度，提升数据查询效率；
(3)对数据库进行查询时，对查询条件解析，判断和选择对应的最优的副本；
(4)根据选择的副本对应的节点信息根据选择的副本对应的分片及节点信息，在节点进行查询获得结果数据。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述大表指表的数据量大，而所述小表指表的数据量相对小；设大表数量为N。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：根据大表相关的查询种类、需要的分片键数量和系统软硬件资源等因素，数据库集群系统设置副本数量及每个副本的大表的分片策略；设副本数为N个；N为大于或等于1的自然数；
对N个副本的字段均相同的大表，设置不同的分片策略；分配策略设置包括分片键和分片算法的设置；分片键或分片算法不同，则分片策略不同；
一个副本中一个大表的分片策略是针对某种特定的查询优化设置；分片策略设置原则是使得对特定的查询，获得查询结果在大表分片的个数最少，降低数据聚合的时间复杂度，提升数据查询效率；
对N个副本的每个大表设置分片策略后，这N个副本的字段均相同的表的每个数据项的取值保持一致，差异在于N个副本的字段均相同的大表的分片策略不同，多个副本字段均相同的大表的数据之间的相对存储顺序不同；
同时数据库集群系统设置分片存储的节点等基础配置信息。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：在对数据库进行查询时，对查询的SQL语句进行解析，判断和选择对应的最优的副本，具体判断选择规则如下：
(1)查询语句条件仅包含单个大表的分片键，则选择该分片键对应的副本；
(2)查询语句条件包含多个大表的分片键，基于查询计划器计算对不同分片键策略的副本的查询时间复杂度，选择时间复杂度最低的副本；
(3)查询语句条件不包含任何大表的分片键，或者查询语句没有条件，优先选择表没有分片的副本，否则按照负载均衡原则选择副本。
5.根据权利要求1或4所述的方法，其特征在于：根据选择的副本对应的分片及节点信息，在节点进行查询获得结果数据。
6.一种支持数据库集群系统多副本分片方法的装置，包括：
多副本分片策略设置单元：预先对数据库集群系统所有的表进行分类，分为大表和小表；根据大表相关的查询种类、需要的分片键数量和系统软硬件资源等因素，设置副本数量及每个副本的每个大表的分片策略；设副本数为N个；N为大于或等于1的自然数；对N个副本的字段均相同的大表，设置不同的分片策略；分片策略设置原则是使得对特定的查询，获得查询结果在大表分片的个数最少，降低数据聚合的时间复杂度，提升数据查询效率；同时数据库集群系统预先设置分片存储的节点等基础配置信息；
查询单元：在对数据库进查询时，对查询的SQL语句进行解析，判断和选择对应的最优的副本；根据选择的副本对应的分片及节点信息，在节点进行查询获得结果数据。
7.一种电子设备，包括：
处理器；
用于存储处理器可执行指令的存储器；
其特征在于：所述处理器通过运行上述可执行指令以实现如权利要求1-5中任一项所述的方法。
8.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，其特征在于：所述计算机指令被处理器执行时实现如权利要求1-5中任一项所述的方法。
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