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SQL Academy · 课时

分片策略：范围、哈希与目录

比较基于范围、哈希和目录的分片方式，并选择能够平衡负载且保持稳定的分片键

第 1 / 4 课14 个步骤

分片策略：范围、哈希与目录 是 CoddyKit 上的免费 SQL Academy 课时。 这是第 1 节课，共 4 节。 你可以在下方免费阅读本课时的完整内容 — 然后在浏览器中使用内置代码编辑器和全天候 AI 导师进行实践。 这是 SQL Academy 学习路径的一部分，你的进度在网页和 CoddyKit 应用中同步。 SQL Academy 课程共包含 4 节课。

什么是分片

将一个逻辑数据库拆分到多个物理服务器（“分片”）上，每个服务器保存数据的一个子集。当一台服务器无法再承载工作负载时，就会采用这种方式。

分片 ≠ 复制

  • 复制——许多服务器上保存相同的数据（用于 HA 和读扩展）
  • 分片——不同服务器上保存不同的数据（用于扩展写入能力和容量）

您通常会将两者结合使用：每个分片都进行复制以实现 HA。

三种分片策略

  • 范围——按值的范围进行分片（分片 A 上为 id 1-1M，分片 B 上为 1M-2M）
  • 哈希——对分片键进行哈希，再对 N 取模
  • 目录——由单独的表将键映射到分片

范围分片

简单易用，非常适合时间序列和有序 ID。风险是：如果最新数据获得了全部流量，就会出现热点分片。

-- Conceptually:
-- Shard A: user_id 1 - 1,000,000
-- Shard B: user_id 1,000,001 - 2,000,000
-- Shard C: user_id 2,000,001 - 3,000,000

哈希分片

默认情况下可以均匀分布。添加分片很困难（重新分片时需要移动所有键）：

-- shard_id = hash(user_id) % N
-- N=4: any user_id evenly distributed across 4 shards

目录分片

查找表会将每个键映射到对应的分片：

CREATE TABLE shard_routing (
  user_id BIGINT PRIMARY KEY,
  shard_id INT NOT NULL
);

-- Looking up a user costs a directory query first; cache it.

一致性哈希

添加分片时，取模哈希很脆弱。一致性哈希可以最大限度地减少需要移动的键：

-- Each shard owns a ring segment.
-- Adding a new shard moves only ~1/N of the keys.

选择分片键

分片键决定一切。好的分片键应当：

  • 实现均匀分布
  • 出现在大多数查询中（避免跨分片扇出）
  • 不可变（或很少发生变化）
<p>Common picks: user_id, tenant_id, customer_id. Avoid: timestamps for write-heavy workloads (creates hot shards).</p>

每个租户一个分片

多租户 SaaS：每个租户使用一个专用分片。这样易于理解，也便于隔离产生大量负载的租户。

可重新分片的设计

设计时要考虑未来的重新分片：

  • 使用虚拟分片（例如 1024 个逻辑分片，映射到物理分片）
  • 让逻辑分片可以轻松迁移到其他物理服务器
  • 避免在应用程序代码中硬编码分片数量

跨分片查询

这是最棘手的问题。跨分片的 JOIN 和报表需要在应用程序中实现扇出和聚合逻辑。下一课将介绍这个主题。

跨分片事务

原子的跨分片事务需要两阶段提交（2PC）或 Saga。通常的建议是：设计时让事务保持在单个分片内。

总结

共有三种策略，请根据流量形态进行选择。

  • 范围——简单，但有热点分片风险
  • 哈希——分布均匀，但不灵活
  • 目录——灵活，但会增加延迟
  • 使用一致性哈希实现平滑的重新分片

快速检查

您按照 hash(user_id) 对 users 表进行分片。现在从 4 个分片增加到 5 个分片，需要移动多少个键？

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常见问题解答

「分片策略：范围、哈希与目录」课时是免费的吗？

是的 — 「分片策略：范围、哈希与目录」的完整文本可在网页上免费阅读。要进行交互式练习（内置代码编辑器和全天候 AI 导师）并解锁 SQL Academy 课程的其余内容，请升级到 CoddyKit PRO。 SQL Academy 课程共包含 4 节课。

「分片策略：范围、哈希与目录」这节课中我会学到什么？

比较基于范围、哈希和目录的分片方式，并选择能够平衡负载且保持稳定的分片键 你通过在浏览器中直接运行的动手代码来练习 SQL Academy，全天候 AI 导师会在你学习这节课的过程中回答你的问题。

学习 SQL Academy 需要有经验吗？

无需任何先前经验。CoddyKit 上的 SQL Academy 课程适合初学者到高级学习者，你可以从这里开始或从头开始，按照自己的节奏学习。 这是第 1 节课，共 4 节。

「分片策略：范围、哈希与目录」课时需要多长时间？

大多数 CoddyKit 课程大约需要 5–10 分钟。每节课都很精短且互动，所以你能稳步进步，并在网页和应用中从离开的地方继续。

我能在这节 SQL Academy 课中编写并运行代码吗？

能。每节 SQL Academy 课都包含内置代码编辑器，你可以在浏览器中直接编写并运行真实代码，并获得即时 AI 反馈 — 无需本地设置。

此课程中的所有课时

  1. 分片策略：范围、哈希与目录
  2. 跨分片查询：棘手的问题
  3. Citus 与分布式 Postgres
  4. 何时不应分片
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