NoSQL架构实践(一)——以NoSQL为辅

前面《为什么要使用NoSQL》《关系数据库还是NoSQL数据库》两 篇从大体上介绍了为什么要用NoSQL,何时该用NoSQL。经常有朋友遇到困惑,看到NoSQL的介绍,觉得很好,但是却不知道如何正式用到自己的项目 中。很大的原因就是思维固定在MySQL中了,他们问得最多的问题就是用了NoSQL,我如何做关系查询。那么接下来,我们看下怎么样在我们的系统中使用 NoSQL。

怎么样把NoSQL引入到我们的系统架构设计中,需要根据我们系统的业务场景来分析,什么样类型的数据适合存储在NoSQL数据库中,什么样类型的 数据必须使用关系数据库存储。明确引入的NoSQL数据库带给系统的作用,它能解决什么问题,以及可能带来的新的问题。下面我们分析几种常见的NoSQL 架构。

(一)NoSQL作为镜像

不改变原有的以MySQL作为存储的架构,使用NoSQL作为辅助镜像存储,用NoSQL的优势辅助提升性能。

图 1 -NoSQL为镜像(代码完成模式 )

//写入数据的示例伪代码 

//data为我们要存储的数据对象 
data.title=”title”; 
data.name=”name”; 
data.time=”2009-12-01 10:10:01”; 
data.from=”1”; 
id=DB.Insert(data);//写入MySQL数据库 
NoSQL.Add(id,data);//以写入MySQL产生的自增id为主键写入NoSQL数据库

如果有数据一致性要求,可以像如下的方式使用

//写入数据的示例伪代码 
//data为我们要存储的数据对象 
bool status=false; 
DB.startTransaction();//开始事务 
id=DB.Insert(data);//写入MySQL数据库 
if(id>0){ 
    status=NoSQL.Add(id,data);//以写入MySQL产生的自增id为主键写入NoSQL数据库 
} 
if(id>0 && status==true){ 
    DB.commit();//提交事务 
}else{ 
    DB.rollback();//不成功,进行回滚 
}

上面的代码看起来可能觉得有点麻烦,但是只需要在DB类或者ORM层做一个统一的封装,就能实现重用了,其他代码都不用做任何的修改。

这种架构在原有基于MySQL数据库的架构上增加了一层辅助的NoSQL存储,代码量不大,技术难度小,却在可扩展性和性能上起到了非常大的作用。 只需要程序在写入MySQL数据库后,同时写入到NoSQL数据库,让MySQL和NoSQL拥有相同的镜像数据,在某些可以根据主键查询的地方,使用高 效的NoSQL数据库查询,这样就节省了MySQL的查询,用NoSQL的高性能来抵挡这些查询。

图 2 -NoSQL为镜像(同步模式)

这种不通过程序代码,而是通过MySQL把数据同步到NoSQL中,这种模式是上面一种的变体,是一种对写入透明但是具有更高技术难度一种模式。这 种模式适用于现有的比较复杂的老系统,通过修改代码不易实现,可能引起新的问题。同时也适用于需要把数据同步到多种类型的存储中。

MySQL到NoSQL同步的实现可以使用MySQL UDF函数,MySQL binlog的解析来实现。可以利用现有的开源项目来实现,比如:

有了这两个MySQL UDF函数库,我们就能通过MySQL透明的处理Memcached或者Http协议,这样只要有兼容Memcached或者Http协议的NoSQL数据库,那么我们就能通过MySQL去操作以进行同步数据。再结合lib_mysqludf_json,通过UDF和MySQL触发器功能的结合,就可以实现数据的自动同步。

(二)MySQL和NoSQL组合

MySQL中只存储需要查询的小字段,NoSQL存储所有数据。

图 3 -MySQL和NoSQL组合

//写入数据的示例伪代码 

//data为我们要存储的数据对象 
data.title=”title”; 
data.name=”name”; 
data.time=”2009-12-01 10:10:01”;
data.from=”1”;
bool status=false; 
DB.startTransaction();//开始事务 
id=DB.Insert(“INSERT INTO table (from) VALUES(data.from)”);//写入MySQL数据库,只写from需要where查询的字段 
if(id>0){ 
    status=NoSQL.Add(id,data);//以写入MySQL产生的自增id为主键写入NoSQL数据库 
} 
if(id>0 && status==true){ 
    DB.commit();//提交事务 
}else{ 
    DB.rollback();//不成功,进行回滚 
}

把需要查询的字段,一般都是数字,时间等类型的小字段存储于MySQL中,根据查询建立相应的索引,其他不需要的字段,包括大文本字段都存储在NoSQL中。在查询的时候,我们先从MySQL中查询出数据的主键,然后从NoSQL中直接取出对应的数据即可。

这种架构模式把MySQL和NoSQL的作用进行了融合,各司其职,让MySQL专门负责处理擅长的关系存储,NoSQL作为数据的存储。它有以下优点:

  • 节省MySQL的IO开销。由于MySQL只存储需要查询的小字段,不再负责存储大文本字段,这样就可以节省MySQL存储的空间开销,从而节省MySQL的磁盘IO。我们曾经通过这种优化,把MySQL一个40G的表缩减到几百M。
  • 提高MySQl Query Cache缓存命中率。我们知道query cache缓存失效是表级的,在MySQL表一旦被更新就会失效,经过这种字段的分离,更新的字段如果不是存储在MySQL中,那么对query cache就没有任何影响。而NoSQL的Cache往往都是行级别的,只对更新的记录的缓存失效。
  • 提升MySQL主从同步效率。由于MySQL存储空间的减小,同步的数据记录也减小了,而部分数据的更新落在NoSQL而不是MySQL,这样也减少了MySQL数据需要同步的次数。
  • 提高MySQL数据备份和恢复的速度。由于MySQL数据库存储的数据的减小,很容易看到数据备份和恢复的速度也将极大的提高。
  • 比以前更容易扩展。NoSQL天生就容易扩展。经过这种优化,MySQL性能也得到提高。

比如手机凤凰网就是这种架构 http://www.cnblogs.com/sunli/archive/2010/12/20/imcp.html

总结

以NoSQL为辅的架构还是以MySQL架构的思想为中心,只是在以前的架构上辅助增加了NoSQL来提高其性能和可扩展性。这种架构实现起来比较 容易,却能取得不错的效果。如果正想在项目中引入NoSQL,或者你的以MySQL架构的系统目前正出现相关的瓶颈,希望本文可以为你带来帮助。

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