データベースの水平シャーディングの設計と実践: PHP プログラミングへの応用

データベースの水平シャーディングの設計と実践: PHP プログラミングでの応用

データ量が増加するにつれて、データベースをより適切に管理および最適化する方法は、すべての開発者が注意を払う必要がある問題になっています。その中でも、データベースの水平シャーディングは非常に一般的な最適化手法です。この記事では、データベースの水平シャーディングの概念、原理、設計、実践について紹介し、PHP プログラミングでこのテクノロジーを使用する方法に焦点を当てます。

1. 水平シャーディングの概念と原理

水平シャーディングとは、テーブルのデータを特定のフィールドに従って複数の物理テーブルに水平に分散することを指します。たとえば、user_0、user_1、user_2 など、ユーザー ID の値の範囲に応じて、ユーザー テーブルを複数のテーブルに分割します。このとき、ユーザー情報をクエリするときは、まず ID からテーブル名を計算し、次に対応するテーブル内のデータを検索する必要があります。

水平シャーディングの主な機能は、大きなテーブルを小さなテーブルに分割して、1 つのテーブルが大きすぎる場合のクエリ効率の低下の問題を解決することです。また、異なるテーブルのデータが独立して格納されるため、分散展開や高可用性処理が容易に行えます。

2. 水平シャーディングの設計

水平シャーディングを設計するときは、次の問題を考慮する必要があります:

1. どのフィールドをシャーディング フィールドとして使用するか。
2. シャーディングの粒度。
3. シャードデータの一貫性を維持する方法。
4. クロスシャードクエリの問題に対処する方法。

これらの問題を 1 つずつ解決しましょう。

1. シャーディング キーの選択

シャーディング キーの選択は、水平シャーディング設計の鍵であり、シャーディング効果の品質に直接影響します。通常、特定のテーブルの主キーまたは一意のインデックスをシャーディング キーとして選択します。どのフィールドをシャーディング キーとして選択するかは、ユーザー ID に基づくシャーディング、注文ステータスに基づくシャーディングなど、特定のビジネス条件に基づいて決定する必要があります。

2. 断片化の粒度

断片化フィールドを選択した後、断片化の粒度も考慮する必要があります。シャーディングの粒度が細かくなると、1 つのテーブルのデータ量が小さくなり、それに応じてクエリ効率が向上します。ただし、シャーディングの粒度は小さすぎることはできず、物理テーブルが多すぎるとデータベースの管理とメンテナンスに役立ちません。

3. シャーディングされたデータの一貫性

シャーディング後、これらのデータの一貫性を確保しながら、異なる物理テーブルの同じシャーディング キーの下に異なるデータを格納する方法を検討する必要があります。データ。具体的な実装方法は 2 つあります:

(1) 垂直シャーディング: 異なるフィールドを異なるテーブルに配置する たとえば、ユーザーの基本情報と注文情報を異なるテーブルに格納します。この方法の利点は、クロステーブル結合の問題を考慮する必要がなく、クロステーブルレコード間のデータの一貫性の問題も回避できることです。

(2) 水平シャーディング: 同じテーブルのデータを複数の物理テーブルに分散します。この方法の利点は、単一テーブル内のデータ量が過剰になる問題を回避しながら、ハードウェア リソースを最大限に活用できることです。ただし、テーブル間のクエリとデータの一貫性の問題を考慮する必要があり、これらの問題を回避するにはいくつかの特別なテクノロジを使用する必要があります。

4. クロスシャード クエリの問題の処理

クロスシャード クエリでは、まずクエリに含まれるシャードのリストを決定し、次にこれらのシャード間でクエリ操作を実行します。クエリ条件にシャード キーが含まれている場合、クエリは対応する物理テーブルに直接配置できます。クエリ条件にシャード キーが含まれていない場合、クエリはすべてのシャードで実行する必要があり、結果はマージされ、顧客側に返送されました。これにより複数のシャードにわたるクエリの問題を解決できますが、より高いリソース コストと時間コストが必要になります。

3. PHP を使用して水平シャーディングを実装する

PHP アプリケーションでは、ShardingSphere や Doctrine ORM などのフレームワークを通じて水平シャーディングを実装できます。ここでは、ShardingSphere を例として、このフレームワークを使用して水平シャーディングを実装する方法を紹介します。

ShardingSphere は、中国における一流のオープンソース分散データベース ミドルウェアであり、Java と PHP の 2 つのバージョンを提供しています。具体的な実装は次のとおりです:

1. まず、composer.json 構成ファイルに ShardingSphere の依存関係を追加する必要があります:

"require": {
" php": " ^7.2.5",
"sharding-sphere/sharding-proxy": "^5.3",
"sharding-sphere/sharding-core": "^5.3"
}

2. 次に、ShardingSphere の起動ロジックを PHP コードに追加する必要があります。 MySQL を例に挙げると、スタートアップ コードに次の内容を追加する必要があります:

use ShardingSphereShardingAutoConfiguration;

$parser = new ShardingSphereParserMySQLMySQLParser();
$executor = new ShardingSphereExecutorExecutorEngine ();

$shardingConfig = new ShardingAutoConfiguration();

$shardingConfig->setDataSource($dataSource); // データ ソースを設定
$shardingConfig->setShardingRule ($ shardingRuleConfig); // シャーディング ルールを設定します

$config = new ShardingSphereProxyCommandLineConfig();

$instance = new ShardingSphereProxyShardingInstanceLoader($parser, $executor);

$インスタンス ->load($config, $shardingConfig);

3. 最後に、特定のビジネス条件に基づいて、対応するシャーディング ルールを作成する必要があります。

特定のシャーディング ルールは、特定のビジネス シナリオに基づいて策定する必要があります。例えば、ユーザーIDのシャーディングルールの場合、ユーザーIDを10で割った結果をシャーディングキーとし、その結果をもとに複数の物理テーブルに分散することができます。

この時点で、ShardingSphere を使用してデータベースの水平シャーディングを実装するためのすべてのコード実装が完了しました。

概要

この記事では、データベースの水平シャーディングの概念、原理、設計、実践について紹介し、ShardingSphere フレームワークを使用して PHP プログラミングで水平シャーディングを実装する方法を紹介します。水平シャーディングにより、大きなテーブルを小さなテーブルに分割し、クエリ効率を向上させ、分散展開と高可用性処理を促進できます。

以上がデータベースの水平シャーディングの設計と実践: PHP プログラミングへの応用の詳細内容です。詳細については、PHP 中国語 Web サイトの他の関連記事を参照してください。