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為什么MySQL將會是一個更好的NoSQL

 萬皇之皇 2018-07-31

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前言

MySQL是一個更好的NoSQL數(shù)據(jù)庫。當考慮到NoSQL的使用案例,比如對Key/Value鍵值存儲來講,MySQL在性能、易用性和穩(wěn)定性方面更有意義。MySQL畢竟是一款成熟穩(wěn)定的產(chǎn)品,在互聯(lián)網(wǎng)上有大量的在線教程,范圍從操作到失敗案例,從主從復(fù)制到其它不同模式的應(yīng)用,不一而足?;谶@個原因,MySQL相比其他新興并沒有經(jīng)過多年洗禮的NoSQL來講,確實有一定的優(yōu)勢。

近些年來,NoSQL慢慢成為了主流。許多開發(fā)者把這些NoSQL數(shù)據(jù)庫,比如MongoDB、Cassandra、Redis或者Hadoop等,當作他們構(gòu)建應(yīng)用的數(shù)據(jù)庫首選,而把老舊的傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫廢棄不用。

選用NoSQL數(shù)據(jù)庫,經(jīng)常是建立在其不實或者夸大的宣傳,和對傳統(tǒng)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫性能不佳的假定上。開發(fā)者在選擇數(shù)據(jù)庫時,會特別看重操作成本,以及穩(wěn)定性和成熟性。更多的不同NoSQL和關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的局限對比,可以參考Aphyr上Jepsen的一些列文章。

這篇文章會解釋給大家為什么我們發(fā)現(xiàn)MySQL對于鍵值存儲場景來說,比大多數(shù)專有NoSQL引擎還要好。另外,本文也會提供給大家在MySQL中此應(yīng)用的參考。

歸一化模型的問題

當用戶點擊一個鏈接到Wix網(wǎng)站時,他/她的瀏覽器會發(fā)送一個帶有網(wǎng)站地址的HTTP請求給Wix的服務(wù)器。無論是自定義域名(比 如:domain.com)請求一個Wix的優(yōu)質(zhì)地址,還是一個在Wix域名下的免費的子域名(比如:user.wix.com/site),這個 HTTP請求都會發(fā)生。服務(wù)器不得不在網(wǎng)站地址中執(zhí)行鍵值查詢來處理用戶對某個地址的請求。我們用路由來表示URL,進行下面的討論。

路由表用于將站點地址解析為一個站點對象。因為站點可以暴露在多個路由中,所以是多對一的關(guān)系。一旦網(wǎng)站被發(fā)現(xiàn),則應(yīng)用將其加載以備使用。站點對象本身具有 復(fù)雜的結(jié)構(gòu),其中包涵兩個子列表,列表中的對象表示了站點使用的不同服務(wù)。下面是一個對象的模型圖,假設(shè)使用了標準SQL數(shù)據(jù)庫和歸一化模型:

當使用傳統(tǒng)的歸一化模型更新網(wǎng)站時,我們需要一個事務(wù)來更新多表,以確保保持數(shù)據(jù)一致性(注意,這里的事務(wù)使用的是數(shù)據(jù)庫級別的鎖來避免并發(fā)寫,有些時候用 來避免在受影響的表中并發(fā)讀)。繼續(xù)使用這一模型,我們可能會有每張表的串行鍵、外鍵以及在路由表中對于URL列的索引。

然而,這里有幾個使用歸一化模型帶來的問題:

  • 數(shù)據(jù)庫鎖限制了對表的訪問,所以在高吞吐量的場景下,我們的性能可能會受一些影響

  • 讀取對象涉及幾個SQL查詢(在本例中使用了4個)或聯(lián)接——再次影響了延遲

  • 串行鍵施加鎖和再次限制寫入吞吐量

這些問題相當于限制了我們使用MySQL(或者其它任何SQL引擎)時的吞吐量和并發(fā)。因為這些短板,外加事實上我們需要的是鍵值存儲,所以許多開發(fā)者傾向于使用NoSQL作為解決方案以提供更高的吞吐和更多的并發(fā),甚至是更好的穩(wěn)定性、一致性和高可用。

MySQL來作為引擎的優(yōu)勢

在Wix,我們發(fā)現(xiàn),當我們“有創(chuàng)造性的”使用MySQL作為鍵值存儲時,能夠提供比上面提到的使用歸一化數(shù)據(jù)模型或者其它大多數(shù)NoSQL數(shù)據(jù)庫引擎更好的性能。簡單的使用MySQL來作為NoSQL引擎,我們現(xiàn)有的系統(tǒng),無論是在伸縮性、吞吐量、并發(fā)和延遲指數(shù)上,相較NoSQL都具有令人驚艷的性能。 下面列舉一些數(shù)據(jù):

  • 橫跨三個數(shù)據(jù)中心的異地多活

  • 吞吐量在200,000RPM的數(shù)量級

  • 路由表記錄在100,000,000的數(shù)量級,10GB的存儲

  • 站點表記錄在100,000,000的數(shù)量級,200GB的存儲

  • 讀延遲平均在1.0-1.5毫秒(事實上,在一個數(shù)據(jù)中心,延遲為0.2-03毫秒)

值得注意的是,對于絕大多數(shù)的鍵值引擎,無論是開源數(shù)據(jù)庫還是云數(shù)據(jù)庫,1.0毫秒的延遲被認為是相當令人驚訝的水平。然而我們用MySQL就實現(xiàn)了這一壯舉(考慮到還使用了基本的SQL引擎)

這是我們實際使用的模型:



任何未被當做查詢條件的字段,都被放置在一個單一的blob字段(上面的site_data字段)。其中包含子對象表,和其他表本身的字段。另外注意,我們 并未使用串行鍵,相反的,我們使用了一個varchar(50)的字段,用于存儲客戶端生成的GUID值。

下面是我們使用的一個查詢,具備高吞吐的同時,還具備了低延遲:

工作原理是這樣的,首先使用唯一索引在路由表上執(zhí)行查詢,應(yīng)該盡的到一條記錄。接著使用這條記錄的主鍵,在站點表執(zhí)行查詢,返回的記錄也是一條。

嵌套的查詢語法可以確保這兩個 SQL查詢僅在數(shù)據(jù)庫記錄中查詢一次。

上面的結(jié)果顯示,平均延遲在1毫秒以下,并且在高流量和高更新率的情況下能保證一致性。雖然沒有使用事務(wù),但是update卻是半事務(wù)的。因為我們在一條插入語句中輸入了完整的網(wǎng)站地址,直到進入路由表,這條記錄才會被發(fā)現(xiàn)。

所以如果我們首先輸入了站點網(wǎng)址,然后是路由,我們就能確保有一個一致性的狀態(tài),即使是在最邊緣的情況下,我們也僅僅是在站點表中有一些“孤兒”數(shù)據(jù)。

使用從上面例子(或者在Wix的其它案例)中的到的經(jīng)驗,我們簡要的列舉出了一個使用MySQL當做NoSQL引擎使用的參考。

當使用MySQL當做NoSQL引擎使用時,首先要記住的一點是避免使用數(shù)據(jù)庫級別的鎖或者是復(fù)雜查詢:

  • 不要使用事務(wù),因為事務(wù)引入了鎖。相反的,使用應(yīng)用來控制事務(wù)

  • 不要使用串行鍵。串行鍵引入了鎖和其它敷在的啟動配置

  • 使用客戶端生成唯一鍵,我們使用了GUID

當為優(yōu)化讀設(shè)計模型時,鞋面是額外的一些經(jīng)驗僅供參考:

  • 不使用歸一化模型

  • 所有的字段在被索引時才有必要存在。如果字段在查詢時不需要,則將其放到一個blob/text字段中(如JSON或者XML)

  • 不要使用外鍵

  • 設(shè)計你的模型,來確保查詢時僅讀取單獨的一行

  • 不要在表上使用alter命令。修改表的命令引入了鎖和停機時間,相反的,嘗試使用實時遷移

當查詢時:

  • 使用主鍵或者索引查詢記錄

  • 避免使用表連接

  • 避免使用聚合函數(shù)

  • 盡量在從庫上執(zhí)行較為復(fù)雜的查詢(如BI,數(shù)據(jù)研究等),避免在master數(shù)據(jù)庫上執(zhí)行上述操作

總結(jié)

最值得在這篇文章中看到的是如何打破思維嘗試不同的思考。使用MySQL來當做NoSQL引擎,看起來是不錯的,雖然MySQL最開始并不是為此而設(shè)計的。 本文中演示的,是一個使用MySQL而不是NoSQL引擎來構(gòu)建鍵值訪問。在Wix,MySQL是我們的鍵值存儲場景的選擇是因為操作簡單、使用簡單,并且MySQL本身有極好的生態(tài)。此外,MySQL還能提供額外的低延遲、高吞吐和數(shù)據(jù)一致性保證。

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