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标题: 【mysql】数据库分区的使用 [打印本页]

作者: 梦见你的名字 时间: 2024-12-11 03:47
标题: 【mysql】数据库分区的使用
【一】分区的基本概念

MySQL分区是一种数据库优化的技术，它答应将一个大的表、索引或其子集分割成多个较小的、更易于管理的片段，这些片段称为“分区”。每个分区都可以独立于其他分区进行存储、备份、索引和其他操纵。这种技术告急是为了改善大型数据库表的查询性能、维护的方便性以及数据管理服从。
【1】物理存储与逻辑分割

（1）物理上，每个分区可以存储在差别的文件或目录中，这取决于分区范例和设置。
（2）逻辑上，表数据根据分区键的值被分割到差别的分区里。
【2】查询性能提升

（1）当执行查询时，MySQL能够确定哪些分区包罗相干数据，并只在这些分区上进行搜索。这减少了需要搜索的数据量，从而提高了查询性能。
（2）对于范围查询或特定值的查询，分区可以显著减少扫描的数据量。
【3】数据管理与维护

（1）分区可以使得数据管理更加机动。例如，可以独立地备份、恢复或优化某个分区，而无需对整个表进行操纵。
（2）对于具有时效性的数据，可以通过删除或归档某个分区来快速释放存储空间。
【4】扩展性与并行处置惩罚

（1）分区技术使得数据库表更容易扩展到更大的数据集。当表的大小超过单个存储设备的容量时，可以使用分区将数据分布到多个存储设备上。
（2）由于每个分区可以独立处置惩罚，因此可以并行执行查询和其他数据库操纵，从而进一步提高性能。
【二】分区的原理和范例

【1】InnoDB逻辑存储布局

InnoDB存储引擎的逻辑布局是一个层次化的体系，告急由表空间、段、区和页构成。

（1）表空间：是InnoDB数据的最高层容器，所有数据都逻辑地存储在这里。
（2）段（Segment）：是表空间的告急组成部分，根据用途可分为数据段、索引段和回滚段等。InnoDB引擎负责管理这些段，确保数据的完整性和高效访问。
（3）区（Extent）：由连续的页组成，每个区默认大小为1MB，岂论页的大小怎样变革。为保证页的连续性，InnoDB会一次性从磁盘申请多个区。每个区包罗64个连续的页，当默认页大小为16KB时。在段开始时，InnoDB会先使用32个碎片页存储数据，以优化小表或特定段的空间利用率。
（4）页（Page）：是InnoDB磁盘管理的最小单元，也被称为块。其默认大小为16KB，但可通过设置参数进行调整。页的范例多样，包罗数据页、undo页、系统页等，每种页都有其特定的功能和布局。
【2】分区的原理

分区技术是将表中的记录分散到差别的物理文件中，即每个分区对应一个.idb文件。这是MySQL 5.1及以后版本支持的一项高级功能，旨在提高大数据表的管理服从和查询性能。

（1）分区范例：MySQL支持水平分区，即根据某些条件将表中的行分配到差别的分区中。这些分区在物理上是独立的，可以单独处置惩罚，也可以作为整体处置惩罚。
（2）性能和影响：虽然分区可以提高查询性能和管理服从，但假如不适当使用，也大概对性能产生负面影响。因此，在使用分区时应审慎评估其影响。
（3）索引与分区：在MySQL中，分区是局部的，意味着数据和索引都存储在各自的分区内。目前，MySQL尚不支持全局分区索引。
（4）分区键与唯一索引：当表存在主键或唯一索引时，分区列必须是这些索引的一部分。这是为了确保分区的唯一性和查询服从。
通过公道利用分区技术，可以优化数据库性能、提高管理服从，并更好地适应大规模数据处置惩罚的需求。然而，为了充分利用这一功能，数据库管理员和开发者需要深入相识其工作原理和最佳实践。
【2】分区范例

MySQL支持几种差别范例的分区方式，包罗RANGE、LIST、HASH和KEY。下面扼要介绍这些分区方式的工作原理：
（1）RANGE分区：基于列的值范围将数据分配到差别的分区。例如，可以根据日期范围将数据分配到差别的月份或年份的分区中。
（2）LIST分区：类似于RANGE分区，但LIST分区是基于列的离散值集合来分配数据的。可以指定一个罗列列表来界说每个分区的值。
（3）HASH分区：基于用户界说的表达式的哈希值来分配数据到差别的分区。这种分区方式适用于确保数据在各个分区之间匀称分布。
（4）KEY分区：类似于HASH分区，但KEY分区支持盘算一列或多列的哈希值来分配数据。它支持多列作为分区键，而且提供了更好的数据分布和查询性能。
【三】分区的优势和使用场景

MySQL分区带来了许多优势，适用于各种使用场景：
（1）性能提升：通过将数据分散到多个分区中，可以并行处置惩罚查询，从而提高查询性能。同时，对于涉及大量数据的维护操纵（如备份和恢复），可以单独处置惩罚每个分区，减少了操纵的复杂性和时间成本。
（2）管理简化：分区可以使得数据管理更加机动。例如，可以独立地备份、恢复或优化某个分区，而无需对整个表进行操纵。这对于大型数据库表来说尤为告急，因为它可以显著减少维护时间和资源消耗。
（3）数据归档和清理：对于具有时间属性的数据（如日志、交易记录等），可以使用分区来轻松归档旧数据或删除不再需要的数据。通过简单地删除或归档某个分区，可以快速释放存储空间并提高性能。
（4）可扩展性：分区技术使得数据库表更容易扩展到更大的数据集。当表的大小超过单个存储设备的容量时，可以使用分区将数据分布到多个存储设备上，从而实现水平扩展。

【四】怎样实施分区

实施MySQL分区需要仔细规划和设计。以下是一些建议的步骤：
（1）确定分区键：选择一个合适的列作为分区键，该列的值将用于将数据分配到差别的分区中。通常选择具有连续值或离散值的列作为分区键。
（2）选择合适的分区范例：根据数据的特点和查询需求选择合适的分区范例（RANGE、LIST、HASH或KEY）。确保所选的分区范例能够匀称地分布数据并提高查询性能。
（3）创建分区表：使用CREATE TABLE语句创建分区表，并指定分区键和分区范例等参数。例如，使用RANGE分区范例创建一个按月分区的销售数据表：

CREATE TABLE sales (
sale_id INT NOT NULL,
sale_date DATE NOT NULL,
amount DECIMAL(10, 2) NOT NULL,
...
) PARTITION BY RANGE (YEAR(sale_date)) (
PARTITION p0 VALUES LESS THAN (2022),
PARTITION p1 VALUES LESS THAN (2023),
PARTITION p2 VALUES LESS THAN MAXVALUE
);

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（4）查询和维护：一旦创建了分区表，就可以像普通表一样执行查询操纵。MySQL会主动定位到相应的分区上执行查询。同时，可以独立地备份、恢复或优化每个分区。
（5）监控和调整：定期监控分区的性能和存储使用情况，并根据需要进行调整。例如，可以添加新的分区来容纳新数据，大概删除旧的分区以释放存储空间。
【五】分区表的操纵

包罗创建分区表、修改分区和删除、合并、拆分等。
【1】创建带有分区的表

（1）RANGE 分区

CREATE TABLE sales_range (
id INT NOT NULL,
sale_date DATE NOT NULL,
amount DECIMAL(10, 2) NOT NULL
) PARTITION BY RANGE (YEAR(sale_date)) (
PARTITION p0 VALUES LESS THAN (2010),
PARTITION p1 VALUES LESS THAN (2011),
PARTITION p2 VALUES LESS THAN (2012),
PARTITION p3 VALUES LESS THAN MAXVALUE
);

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（2）LIST 分区

CREATE TABLE sales_list (
id INT NOT NULL,
region ENUM('North', 'South', 'East', 'West') NOT NULL,
amount DECIMAL(10, 2) NOT NULL
) PARTITION BY LIST COLUMNS(region) (
PARTITION pNorth VALUES IN('North'),
PARTITION pSouth VALUES IN('South'),
PARTITION pEast VALUES IN('East'),
PARTITION pWest VALUES IN('West')
);

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（3）HASH 分区

CREATE TABLE sales_hash (
id INT NOT NULL,
sale_date DATE NOT NULL,
amount DECIMAL(10, 2) NOT NULL
) PARTITION BY HASH(YEAR(sale_date)) PARTITIONS 4;

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（4）KEY 分区

CREATE TABLE sales_key (
id INT NOT NULL,
sale_date DATE NOT NULL,
amount DECIMAL(10, 2) NOT NULL,
PRIMARY KEY (id, sale_date)
) PARTITION BY KEY(id) PARTITIONS 4;

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【2】修改分区表

（1）添加分区

对于 RANGE 或 LIST 分区，可以使用 ALTER TABLE 语句添加分区：

ALTER TABLE sales_range ADD PARTITION (PARTITION p4 VALUES LESS THAN (2013));

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对于 HASH 或 KEY 分区，由于它们是基于哈希函数进行分区的，因此不能直接添加分区，但可以通过重新创建表或调整分区数量来间接实现。
（2）删除分区

可以使用 ALTER TABLE 语句删除分区：

ALTER TABLE sales_range DROP PARTITION p0;

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这将删除名为 p0 的分区及其包罗的所有数据。
（3）合并分区

对于相邻的 RANGE 或 LIST 分区，可以使用 ALTER TABLE 语句将它们合并为一个分区：

ALTER TABLE sales_range REORGANIZE PARTITION p1, p2 INTO (
PARTITION p1_2 VALUES LESS THAN (2012)
);

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把 p1 和 p2 分区合并为一个名为 p1_2 的新分区。
（4）分区拆分限制

（1）分区数量限制：MySQL对单个表的分区数量有限制，通常最大分区数量不能超过1024个。这意味着在进行拆分操纵时，需要留意新天生的分区数量是否会超过这个限制。
（2）分区键和分区范例的限制：拆分操纵通常受到分区键和分区范例的约束。例如，在RANGE分区中，拆分点必须基于分区键的连续值。对于LIST分区，拆分需要基于离散的罗列值。HASH和KEY分区由于其基于哈希函数的特性，不直接支持拆分操纵。
（3）数据完整性：拆分分区时，需要确保数据的完整性。假如拆分操纵导致数据丢失或损坏，那么这将是一个严重的问题。因此，在执行拆分操纵之前，最好进行数据备份。
（4）性能考虑：拆分大分区大概会影响数据库性能，因为需要重建索引和移动大量数据。这种操纵最幸亏数据库负载较低的时间进行。
（5）拆分分区

使用ALTER TABLE语句来拆分分区。语法，用于RANGE分区：

ALTER TABLE table_name REORGANIZE PARTITION partition_name INTO (
PARTITION new_partition1 VALUES LESS THAN (value1),
PARTITION new_partition2 VALUES LESS THAN (value2)
);

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table_name是你要修改的表名，partition_name是要拆分的分区名，new_partition1和new_partition2是新分区的名称，而value1和value2是界说新分区键值范围的值。

ALTER TABLE sales_range REORGANIZE PARTITION p1_2 INTO (
PARTITION p1 VALUES LESS THAN (value1),
PARTITION p2 VALUES LESS THAN (value2)
);

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把一个名为 p1_2 的分区拆分为 p1 和 p2 两个分区。
（6）分区合并限制

（1）相邻分区合并：在MySQL中，通常只能合并相邻的分区。这意味着你不能随意选择两个不相邻的分区进行合并。
（2）分区范例和键的限制：与拆分操纵类似，合并操纵也受到分区范例和分区键的约束。不是所有范例的分区都可以轻松合并。
（3）数据迁移和重建：合并分区时，大概需要进行数据迁移和索引重建，这大概会影响数据库的性能和可用性。
（7）重建分区

重建分区相当于先清除分区内的所有数据，并随后重新插入，这有助于整理分区内的碎片。
语法

ALTER TABLE tbl_name REBUILD PARTITION partition_name_list;

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示例

ALTER TABLE tbl_users REBUILD PARTITION p2, p3;

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通过这一操纵，可以高效地整理p2和p3这两个分区中的碎片。
（8）优化分区

当从分区中删除了大量数据，大概对包罗可变长度字段（如VARCHAR或TEXT范例列）的分区进行了多次修改后，优化分区可以接纳未使用的空间并整理数据碎片。
语法

ALTER TABLE tbl_name OPTIMIZE PARTITION partition_name_list;

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示例

ALTER TABLE tbl_users OPTIMIZE PARTITION p2, p3;

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执行此操纵后，p2和p3分区将会更加紧凑，未使用的空间将被接纳。
（9）分析分区

此操纵会读取并保存分区的键分布统计信息，有助于查询优化器订定更有用的查询筹划。
语法

ALTER TABLE tbl_name ANALYZE PARTITION partition_name_list;

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示例

ALTER TABLE tbl_users ANALYZE PARTITION p2, p3;

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对p2和p3分区进行分析后，数据库能更准确地为这两个分区上的查询订定执行筹划。
（10）检查分区

此操纵用于验证分区中的数据或索引是否完整无损。
语法

ALTER TABLE tbl_name CHECK PARTITION partition_name_list;

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示例

ALTER TABLE tbl_users CHECK PARTITION p2, p3;

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执行检查可以确保p2和p3分区的数据和索引的完整性。
（11）修补分区

假如分区数据或索引受损，可以使用此操纵进行修复。
语法

ALTER TABLE tbl_name REPAIR PARTITION partition_name_list;

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示例

ALTER TABLE tbl_users REPAIR PARTITION p2, p3;

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执行修补操纵后，p2和p3分区中的任何损坏都将被修复。
【3】检察分区信息

可以使用以下查询来检察表的分区信息：

SELECT * FROM INFORMATION_SCHEMA.PARTITIONS WHERE TABLE_NAME = 'sales_range';

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大概使用 SHOW CREATE TABLE 语句来检察表的创建语句，包罗分区界说：

SHOW CREATE TABLE sales_range;

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【六】复合分区

复合分区是指在分区表中的每个分区再次进行分割，这种再次分割的子分区既可以使用HASH分区，也可以使用KEY分区。这种技术也被称为子分区。
【1】使用场景

（1）数据量巨大：当表中的数据量非常大时，单一分区大概无法满足性能需求。复合分区可以将数据更过细地划分，从而提高查询服从。
（2）多维度查询优化：假如查询常常涉及多个维度（如时间和地区），复合分区可以针对这些维度进行分区，从而优化查询性能。
【2】在复合分区中，常见的组合是RANGE或LIST与HASH或KEY的组合

创建一个记录用户行为日志的表，首先根据日志日期进行RANGE分区，然后在每个日期范围内根据用户ID进行HASH子分区。

CREATE TABLE user_activity_logs (
log_id BIGINT NOT NULL AUTO_INCREMENT,
user_id INT NOT NULL,
activity_date DATE NOT NULL,
activity_description VARCHAR(255) NOT NULL,
PRIMARY KEY (log_id, user_id)
)
PARTITION BY RANGE COLUMNS(activity_date) (
PARTITION p2022 VALUES LESS THAN ('2023-01-01') (
SUBPARTITION sp2022a HASH(user_id) PARTITIONS 4
),
PARTITION p2023 VALUES LESS THAN ('2024-01-01') (
SUBPARTITION sp2023 HASH(user_id) PARTITIONS 4
),
-- 可以根据需要继续添加更多的年份分区和HASH子分区
PARTITION pfuture VALUES LESS THAN (MAXVALUE) (
SUBPARTITION spfuture HASH(user_id) PARTITIONS 4
)
);

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（1）先根据activity_date进行范围分区。每个范围分区内部，又根据user_id进行了HASH子分区。如许做的好处是可以更匀称地分布数据，提高查询性能，特别是当查询条件同时包罗日期和用户ID时。
（2）预留了一个名为pfuture的分区，它的范围是小于最大值（MAXVALUE），如许可以确保未来的日志也能被正确地插入到表中。
（3）PARTITIONS 4表现在每个范围分区内创建4个哈希子分区。这个数字可以根据数据量的大小和查询模式进行调整。
【七】留意事项和限制

在实施MySQL分区时，需要留意以下事项和限制：
（1）分区键选择：选择合适的分区键至关告急。确保分区键能够匀称地分布数据，而且与查询条件相匹配，以提高查询性能。
（2）分区数量限制：MySQL对单个表的分区数量有限制（通常为1024个分区）。在设计分区计谋时要考虑这个限制。
（3）全局唯一索引限制：在分区表上创建全局唯一索引时存在限制。确保相识这些限制，并根据需要进行调整。
（4）性能和资源消耗：虽然分区可以提高性能，但在某些情况下，过多的分区大概导致额外的性能和资源消耗。因此，要公道设计分区计谋以平衡性能和资源消耗。
（5）兼容性和迁移：在迁移现有表到分区表之前，要确保备份原始数据并测试迁移过程的正确性。此外，要相识差别MySQL版本之间对分区功能的支持和兼容性差别。
【八】问题汇总

【1】MySQL分区处置惩罚NULL值的方式

MySQL中，当涉及到分区时，系统并不会特别禁止NULL值。岂论是列的实际值还是用户自界说的表达式结果，MySQL通常会将NULL值视为0进行处置惩罚。然而，这种行为大概并不总是符合数据完整性和准确性的要求。为了避免这种隐式的NULL到0的转换，最佳实践是在设计数据库表时，对相干列明白声明为“NOT NULL”。如许做可以确保数据的准确性和一致性，同时避免由于NULL值被错误地解释为0而导致的潜在问题。因此，在设计分区表时，应该审慎考虑NULL值的处置惩罚方式，并根据需要采取相应的预防措施。
此外，假如确实需要存储NULL值，而且不盼望MySQL将其视为0，可以考虑使用其他特殊值（如某个不大概在实际业务中出现的标识值）来代替NULL，大概在设计分区计谋时明白考虑NULL值的处置惩罚逻辑。如许可以在保持数据完整性的同时，更好地满足业务需求。
【2】分区列必须主键或唯一键的一部分

在MySQL中，当表存在主键（primary key）或唯一键（unique key）时，分区的列必须是这些键的一个组成部分的缘故原由告急涉及到数据的完整性和查询性能：
（1）数据完整性：
主键和唯一键用于保证表中数据的唯一性。假如分区列不是这些键的一部分，那么在差别分区中大概存在具有雷同主键或唯一键值的数据行，这将粉碎数据的唯一性约束。
查询性能：
分区的告急目的是为了提高查询性能，特别是针对大数据量的表。假如分区列不是主键或唯一键的一部分，那么在进行基于主键或唯一键的查询时，MySQL大概需要在所有分区中进行搜索，从而低落了查询性能。
（2）数据一致性：
当表被分区时，每个分区实际上可以看作是一个独立的“子表”。假如分区列不是主键或唯一键的一部分，那么在执行更新或删除操纵时，MySQL需要确保跨所有分区的数据一致性，这会增加操纵的复杂性和开销。
（3）分区计谋：
MySQL的分区计谋是基于分区列的值来将数据分配到差别的分区中。假如分区列不是主键或唯一键的一部分，那么分区计谋大概会变得复杂且低效，因为系统需要额外处置惩罚主键或唯一键的约束。
（4）分区计谋：
MySQL的分区计谋是基于分区列的值来将数据分配到差别的分区中。假如分区列不是主键或唯一键的一部分，那么分区计谋大概会变得复杂且低效，因为系统需要额外处置惩罚主键或唯一键的约束。
【3】分区与性能考量

技术的运用需要恰到好处才气发挥其优势。以显式锁为例，虽然功能强盛，但使用不当大概导致性能下降或其他不良结果。同样地，分区技术也并非全能的性能提升工具。
分区确实可以为某些SQL查询带来性能上的提升，但其告急代价在于提高数据库的高可用性管理。在应用分区技术时，我们需要根据数据库的使用场景来审慎选择。
数据库应用大体上可分为OLTP（在线事务处置惩罚）和OLAP（在线分析处置惩罚）两类。对于OLAP应用来说，分区能够显著提升查询性能，因为分析类查询往往需要处置惩罚大量数据。按时间进行分区，例如按月划分用户行为数据，可以使得查询只需扫描相干分区，从而提高服从。
然而，在OLTP应用中，使用分区则需更为审慎。这类应用通常不会查询大表中超过10%的数据，而是通过索引快速检索少量记录。例如，对于包罗1000万条记录的表，假如查询使用了辅助索引但未涉及分区键，大概导致性能下降。原本在单个B+树中3次逻辑IO就能完成的操纵，在10个分区的情况下大概需要(3+3)*10次逻辑IO（分别访问聚集索引和辅助索引）。
因此，在OLTP应用中采用分区表时，务必进行充分的性能测试和优化。
为了便于开发者观察SQL查询对分区的利用情况，可以使用EXPLAIN PARTITIONS语句与SELECT查询结合，从而清晰地看到哪些分区被查询涉及。

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