搭建MSSQL分片环境：新技术实现新可能

1. 简介

在数据量不断增大的今天，单台数据库服务器无法满足应用需求，分片技术被越来越多的企业使用来扩展数据库性能和容量。在分布式环境下，如何保证分片数据的一致性、高可用与并发性是一个重要问题。

本文将介绍如何使用新技术在MSSQL环境下实现分片架构，进一步提高数据库性能与扩展性。

2. MSSQL分片实现方案

2.1. 水平分片

水平分片将按照数据的某个属性将数据分布到不同的数据库中，每个数据库承载部分数据，共同构成分片架构。基于水平分片的分布式数据库能够扩展到更大规模。

例如，我们有一个业务表student，其中的id属性是自增长的主键，我们可以将数据按照id范围分片存储到不同的数据库中，如下所示：

CREATE TABLE [dbo].[student](

    [id] [int] NOT NULL,
    [name] [varchar](50) NULL,
    [age] [int] NULL,
 CONSTRAINT [PK_student] PRIMARY KEY CLUSTERED 
(
    [id] ASC
)) ON [PRIMARY]
GO
-- 创建student_0数据库，并将id范围在1-1000的数据存储到student_0数据库中
CREATE DATABASE [student_0]
GO
USE [student_0]
CREATE TABLE [dbo].[student](
    [id] [int] NOT NULL,
    [name] [varchar](50) NULL,
    [age] [int] NULL,
 CONSTRAINT [PK_student] PRIMARY KEY CLUSTERED 
(
    [id] ASC
)) ON [PRIMARY]
GO
-- 创建student_1数据库，并将id范围在1001-2000的数据存储到student_1数据库中
CREATE DATABASE [student_1]
GO
USE [student_1]
CREATE TABLE [dbo].[student](
    [id] [int] NOT NULL,
    [name] [varchar](50) NULL,
    [age] [int] NULL,
 CONSTRAINT [PK_student] PRIMARY KEY CLUSTERED 
(
    [id] ASC
)) ON [PRIMARY]
GO
-- 创建student_2数据库，并将id范围在2001-3000的数据存储到student_2数据库中
CREATE DATABASE [student_2]
GO
USE [student_2]
CREATE TABLE [dbo].[student](
    [id] [int] NOT NULL,
    [name] [varchar](50) NULL,
    [age] [int] NULL,
 CONSTRAINT [PK_student] PRIMARY KEY CLUSTERED 
(
    [id] ASC
)) ON [PRIMARY]
GO
-- 以此类推创建更多的数据库

在应用访问时，需要根据查询条件的id范围确定需要访问哪个数据库，并对多个数据库的查询结果进行合并。

2.2. 垂直分片

垂直分片是将表中的列按照属性分散到不同的数据库中，每个数据库负责某些列的处理。通过垂直分片可以有效提高数据库IO性能和响应速度。

例如，我们有一个业务表student，包含id、name、age、address等多个属性，我们可以将id、name属性存储到一张表中，age、address属性存储到另一张表中：

-- student1表

CREATE TABLE [dbo].[student1](
    [id] [int] NOT NULL,
    [name] [varchar](50) NULL,
 CONSTRAINT [PK_student1] PRIMARY KEY CLUSTERED 
(
    [id] ASC
)) ON [PRIMARY]
GO
-- student2表
CREATE TABLE [dbo].[student2](
    [id] [int] NOT NULL,
    [age] [int] NULL,
    [address] [varchar](100) NULL,
 CONSTRAINT [PK_student2] PRIMARY KEY CLUSTERED 
(
    [id] ASC
)) ON [PRIMARY]
GO

在应用访问时，需要对多个表的查询结果分别处理并合并。

3. 新技术实现

3.1. AlwaysOn可用性组

为了提高水平分片架构的高可用，MSSQL 2012引入了AlwaysOn可用性组，它允许将多个数据库实例组合成一个可用性组，并提供自动故障转移功能。在一个可用性组中，一个主要实例处理所有的写操作和部分的读请求，其他次要实例只用于读请求，并能够自动接管主要实例的工作。

例如，我们有两个数据库实例参与水平分片，通过可用性组将两个实例组合成一个高可用的集群：

-- 创建student_0数据库，并将id范围在1-1000的数据存储到student_0数据库中

CREATE DATABASE [student_0]
GO
USE [student_0]
CREATE TABLE [dbo].[student](
    [id] [int] NOT NULL,
    [name] [varchar](50) NULL,
    [age] [int] NULL,
 CONSTRAINT [PK_student] PRIMARY KEY CLUSTERED 
(
    [id] ASC
)) ON [PRIMARY]
GO
-- 在当前实例上创建可用性组
ALTER AVAILABILITY GROUP [ag_student]
ADD DATABASE [student_0]
GO
-- 创建student_1数据库，并将id范围在1001-2000的数据存储到student_1数据库中
CREATE DATABASE [student_1]
GO
USE [student_1]
CREATE TABLE [dbo].[student](
    [id] [int] NOT NULL,
    [name] [varchar](50) NULL,
    [age] [int] NULL,
 CONSTRAINT [PK_student] PRIMARY KEY CLUSTERED 
(
    [id] ASC
)) ON [PRIMARY]
GO
-- 在另一个实例上创建可用性组
ALTER AVAILABILITY GROUP [ag_student]
ADD DATABASE [student_1]
GO

3.2. In-Memory OLTP

为了提高垂直分片架构的性能，MSSQL 2014引入了In-Memory OLTP技术，可以将表数据存储在内存中，避免了存储在磁盘上的磁盘IO操作，从而大大提高了查询和更新速度。

例如，我们可以创建一个基于内存的表来存储age、address属性：

-- 创建内存优化的student2表

CREATE TABLE [dbo].[student2](
    [id] [int] NOT NULL,
    [age] [int] NOT NULL,
    [address] [nvarchar](256) NOT NULL,
 CONSTRAINT [PK_student2] PRIMARY KEY NONCLUSTERED HASH 
(
    [id]
)WITH (BUCKET_COUNT=1000000)
)WITH (MEMORY_OPTIMIZED=ON)         
GO

4. 总结

水平、垂直分片加上AlwaysOn可用性组和In-Memory OLTP技术的应用，可以达到提高数据库性能、容量和高可用的目的。在企业应用中，分库分表的方案是一种重要的数据处理模式。