在项目初期，不宕我们部署了三个数据库A、机无级数据线B、风险C，千亿此时数据库的上平规模可以满足我们的业务需求。为了将数据做到平均分配，滑扩我们在Service服务层使用uid%3进行取模分片，容实从而将数据平均分配到三个数据库中。不宕

如图所示：

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后期随着用户量的机无级数据线增加，用户产生的风险数据信息被源源不断的添加到数据库中，最终达到数据库的千亿最佳存储容量。如果此时继续向数据库中新增数据，上平会导致数据库的滑扩CRUD等基本操作变慢，进而影响整个服务的容实响应速度。

这时，不宕我们需要增加新的节点，对数据库进行水平扩容，那么加入新的数据库D后，数据库的规模由原来的3个变为4个。

如图所示：

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此时由于分片规则发生了变化（uid%3 变为uid%4），导致大部分的数据，云服务器无法命中原有的数据，需要重新进行分配，要做大量的数据迁移处理。

比如之前uid如果是uid=3取模3%3=0， 是分配在A库上，新加入D库后， uid=3取模3%4=3，分配在D库上；

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新增一个节点， 大概会有90%的数据需要迁移， 这样会面临大量的数据压力，并且对服务造成极大的不稳定性。

1. 五个方案

1.1 停机方案

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发布公告：为了进行数据的重新拆分，在停止服务之前，我们需要提前通知用户，比如：我们的服务会在yyyy-MM-dd进行升级，给您带来的不便敬请谅解。停止服务：关闭Service离线数据迁移（拆分，重新分配数据）：将旧库中的数据按照Service层的算法，将数据拆分，重新分配数据数据校验：开发定制一个程序对旧库和新库中的数据进行校验，站群服务器比对更改配置：修改Service层的配置算法，也就是将原来的uid%3变为uid%4恢复服务：重启Service服务回滚预案：针对上述的每个步骤都要有数据回滚预案，一旦某个环节（如：数据迁移，恢复服务等）执行失败，立刻进行回滚，重新再来

停止服务之后， 能够保证迁移工作的正常进行， 但是服务停止，伤害用户体验， 并造成了时间压力， 必须在指定的时间内完成迁移。

1.2 停写方案

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支持读写分离：数据库支持读写分离，在扩容之前，每个数据库都提供了读写功能，数据重新分配的过程中，将每个数据库设置为只读状态，关闭写的功能升级公告：为了进行数据的重新拆分，在停写之前，我们需要提前通知用户，比如：我们的服务会在yyyy-MM-dd进行升级，给您带来的不便敬请谅解。源码下载关注公众号：码猿技术专栏，回复关键词：1111 获取阿里内部Java性能优化手册！中断写操作，隔离写数据源（或拦截返回统一提示）：在Service层对所有的写请求进行拦截，统一返回提示信息，如：服务正在升级中，只对外提供读服务数据同步处理：将旧库中的数据按照Service层的算法，将数据重新分配，迁移（复制数据）数据校验：开发定制一个程序对旧库中的数据进行备份，使用备份的数据和重新分配后的数据进行校验，比对更改配置：通过配置中心，修改Service层的配置算法，也就是将原来的uid%3变为uid%4，这个过程不需要重启服务恢复写操作：设置数据库恢复读写功能，去除Service层的拦截提示数据清理：使用delete语句对冗余数据进行删除回滚预案：针对上述的每个步骤都要有数据回滚预案，一旦某个环节（如：数据迁移等）执行失败，立刻进行回滚，重新再来

缺点：在数据的复制过程需要消耗大量的时间，停写时间太长，数据需要先复制，再清理冗余数据

1.3 日志方案

核心是通过日志进行数据库的同步迁移， 主要操作步骤如下：

数据迁移之前， 业务应用访问旧的数据库节点。

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日志记录

在升级之前， 记录“对旧数据库上的数据修改”的日志（这里修改包括增、删、改），这个日志不需要记录详细的数据信息，主要记录：

（1）修改的库；

（2）修改的表；

（3）修改的唯一主键；

（4）修改操作类型。

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日志记录不用关注新增了哪些信息，修改的数据格式，只需要记录以上数据信息，这样日志格式是固定的， 这样能保证方案的通用性。

服务升级日志记录功能风险较小：

写和修改接口是少数， 改动点少；

升级只是增加了一些日志，采用异步方式实现， 对业务功能没有太多影响。

数据迁移：

研发定制数据迁移工具， 作用是把旧库中的数据迁移至新库中。

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整个过程仍然采用旧库进行对外服务。

数据同步工具实现复杂度不高。

只对旧库进行读取操作， 如果同步出现问题， 都可以对新库进行回滚操作。

可以限速或分批迁移执行， 不会有时间压力。

数据迁移完成之后， 并不能切换至新库提供服务。

因为旧库依然对线上提供服务， 库中的数据随时会发生变化， 但这些变化的数据并没有同步到新库中， 旧库和新库数据不一致， 所以不能直接进行切换， 需要将数据同步完整。

日志增量迁移

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研发一个日志迁移工具，把上面迁移数据过程中的差异数据追平，处理步骤：

读取log日志，获取具体是哪个库、表和主键发生了变化修改；

把旧库中的主键记录读取出来

根据主键ID，把新库中的记录替换掉

这样可以最大程度的保障数据的一致性。风险分析：

整个过程， 仍然是旧库对线上提供服务；

日志迁移工具实现的复杂度较低；

任何时间发现问题， 可以重新再来，有充分的容错空间；

可以限速重放处理日志， 处理过程不会因为对线上影响造成时间压力。

但是， 日志增量同步完成之后， 还不能切换到新的数据库。

因为日志增量同步过程中，旧库中可能有数据发生变化， 导致数据不一致，所以需要进一步读取日志， 追平数据记录； 日志增量同步过程随时可能会产生新的数据， 新库与旧库的数据追平也会是一个无限逼近的过程。关注公z号：码猿技术专栏，回复关键词：1111 获取阿里内部Java性能优化手册！

数据校验

准备好数据校验工具，将旧库和新库中的数据进行比对，直到数据完全一致。

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切换新库

数据比对完成之后， 将流量转移切换至新库， 至此新库提供服务， 完成迁移。

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但是在极限情况下， 即便通过上面的数据校验处理， 也有可能出现99.99%数据一致， 不能保障完全一致，这个时候可以在旧库做一个readonly只读功能， 或者将流量屏蔽降级，等待日志增量同步工具完全追平后， 再进行新库的切换。

至此，完成日志方案的迁移扩容处理， 整个过程能够持续对线上提供服务， 只会短暂的影响服务的可用性。

这种方案的弊端，是操作繁琐，需要适配多个同步处理工具，成本较高， 需要制定个性化业务的同步处理， 不具备普遍性，耗费的时间周期也较长。

1.4 双写方案（中小型数据）

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双写方案可通过canal或mq做实现。

增加新库，按照现有节点， 增加对应的数量。数据迁移：避免增量影响， 先断开主从，再导入（耗时较长）， 同步完成并做校验增量同步：开启Canal同步服务， 监听从节点数据库， 再开启主从同步，从节点收到数据后会通过Canal服务， 传递至新的DB节点。切换新库：通过Nginx，切换访问流量至新的服务。修复切换异常数据：在切换过程中， 如果出现，Canal未同步，但已切换至新库的请求（比如下单，修改了资金， 但还未同步 ）， 可以通过定制程序， 读取检测异常日志，做自动修复或人工处理。针对此种情况， 最好是在凌晨用户量小的时候， 或专门停止外网访问，进行切换，减少异常数据的产生。数据校验：为保障数据的完全一致， 有必要对数据的数量完整性做校验。

1.5平滑2N方案（大数据量）

线上数据库，为了保障其高可用，一般每台主库会配置一台从库，主库负责读写，从库负责读取。下图所示，A，B是主库，A0和B0是从库。

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当需要扩容的时候，我们把A0和B0升级为新的主库节点，如此由2个分库变为4个分库。同时在上层的分片配置，做好映射，规则如下:

把uid%4=0和uid%4=2的数据分别分配到A和A0主库中

把uid%4=1和uid%4=3的数据分配到B和B0主库中

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因为A和A0库的数据相同，B和B0数据相同，此时无需做数据迁移。只需调整变更一下分片配置即可，通过配置中心更新，不需要重启。

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由于之前uid%2的数据是分配在2个库里面，扩容之后需要分布到4个库中，但由于旧数据仍存在（uid%4=0的节点,还有一半uid%4=2的数据），所以需要对冗余数据做一次清理。

这个清理，并不会影响线上数据的一致性，可以随时随地进行。

处理完成之后，为保证数据的高可用，以及将来下一步的扩容需求。

可以为现有的主库再次分配一个从库。

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2.  平滑2N扩容方案实践

2.1  实现应用服务级别的动态扩容

扩容前部署架构：

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2.1.1 MariaDB服务安装切换阿里云镜像服务（YUM安装过慢可以切换） 复制yum -y install wget ## 备份CentOS-Base.repo mv /etc/yum.repos.d/CentOS-Base.repo /etc/yum.repos.d/CentOS-Base.repo.bak wget -O /etc/yum.repos.d/CentOS-Base.repo http://mirrors.aliyun.com/repo/Centos-7.repo wget -P /etc/yum.repos.d/ http://mirrors.aliyun.com/repo/epel-7.repo yum clean all yum makecache1.2.3.4.5.6.7.8.9.10.11. 配置YUM源 复制vi /etc/yum.repos.d/mariadb-10.2.repo1.

增加以下内容：

复制[mariadb] name = MariaDB baseurl = https://mirrors.ustc.edu.cn/mariadb/yum/10.2/centos7-amd64 gpgkey=https://yum.mariadb.org/RPM-GPG-KEY-MariaDB gpgcheck=11.2.3.4.5. 执行安装 复制yum -y install mariadb mariadb-server MariaDB-client MariaDB-common1. 如果之前已经安装， 需要先删除（如果之前没有安装， 可以忽略此步骤）

1)停止Mariadb服务

复制[root@localhost yum.repos.d]# ps -ef | grep mysql root 1954 1 0 Oct04 ? 00:05:43 /usr/sbin/mysqld --wsrep-new-cluster --user=root root 89521 81403 0 07:40 pts/0 00:00:00 grep --color=auto mysql [root@localhost yum.repos.d]# kill 19541.2.3.4.

2)卸载Mariadb服务

复制yum -y remove Maria*1.

3)删除数据与配置：

复制rm -rf /var/lib/mysql/* rm -rf /etc/my.cnf.d/ rm -rf /etc/my.cnf1.2.3. 启动MariaDB后，执行安全配置向导命令，可根据安全配置向导提高数据库的安全性 复制systemctl start mariadb mysql_secure_installation1.2.3. 开启用户远程连接权限将连接用户root开启远程连接权限； 复制mysql -uroot -p6543211.

进入MySQL服务， 执行以下操作：

复制use mysql; delete from user; ## 配置root用户使用密码654321从任何主机都可以连接到mysql服务器 GRANT ALL PRIVILEGES ON *.* TO root@% IDENTIFIED BY 654321 WITH GRANT OPTION; FLUSH PRIVILEGES;1.2.3.4.5.6.7. 2.1.2 MariaDB双主同步在Server1增加配置：在/etc/my.cnf中添加以下配置： 复制[mysqld] server-id = 1 log-bin=mysql-bin relay-log = mysql-relay-bin ## 忽略mysql、information_schema库下对表的操作 replicate-wild-ignore-table=mysql.% replicate-wild-ignore-table=information_schema.% ## 默认的情况下mysql是关闭的; log-slave-updates=on ## 复制过程中，有任何错误，直接跳过 slave-skip-errors=all auto-increment-offset=1 auto-increment-increment=2 ## binlog的格式：STATEMENT，ROW，MIXED binlog_format=mixed ## 自动过期清理binlog，默认0天，即不自动清理 expire_logs_days=101.2.3.4.5.6.7.8.9.10.11.12.13.14.15.16.17.

注意， Server1自增为奇数位：

auto-increment-offset=1 主键自增基数, 从1开始。

auto-increment-increment=2 主键自增偏移量，每次为2。

在Server2增加配置：修改/etc/my.cnf: 复制[mysqld] server-id = 2 log-bin=mysql-bin relay-log = mysql-relay-bin replicate-wild-ignore-table=mysql.% replicate-wild-ignore-table=information_schema.% log-slave-updates=on slave-skip-errors=all auto-increment-offset=2 auto-increment-increment=2 binlog_format=mixed expire_logs_days=101.2.3.4.5.6.7.8.9.10.11.12.

Server2自增为偶数位：

auto-increment-offset=2 主键自增基数, 从2开始。

auto-increment-increment=2 主键自增偏移量，每次为2。

配置修改完成后， 重启数据库。

同步授权配置在Server1创建replica用于主从同步的用户： 复制MariaDB [(none)]> grant replication slave, replication client on *.* to replica@% identified by replica; mysql> flush privileges;1.2.

查询日志文件与偏移量，开启同步时需使用：

复制MariaDB [(none)]> show master status; +------------------+----------+--------------+------------------+ | | Position | Binlog_Do_DB | Binlog_Ignore_DB | +------------------+----------+--------------+------------------+ | mysql-bin.000001 | 663 | | | +------------------+----------+--------------+------------------+1.2.3.4.5.6.

同样， 在Server2创建replica用于主从同步的用户：

复制MariaDB [(none)]> grant replication slave, replication client on *.* to replica@% identified by replica; mysql> flush privileges;1.2.

查询日志文件与偏移量：

复制MariaDB [(none)]> show master status; +------------------+----------+--------------+------------------+ | | Position | Binlog_Do_DB | Binlog_Ignore_DB | +------------------+----------+--------------+------------------+ | mysql-bin.000001 | 663 | | | +------------------+----------+--------------+------------------+1.2.3.4.5.6. 配置主从同步信息在Server1中执行： 复制MariaDB [(none)]> change master to master_host=192.168.116.141,master_user=replica, master_password=replica, master_port=3306, master_log_=mysql-bin.000007, master_log_pos=374, master_connect_retry=30;1.

在Server2中执行：

复制MariaDB [(none)]> change master to master_host=192.168.116.140,master_user=replica, master_password=replica, master_port=3306, master_log_=mysql-bin.000015, master_log_pos=374, master_connect_retry=30;1. 开启双主同步在Server1和Server2中分别执行： 复制MariaDB [(none)]> start slave; Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)1.2.

在Server1查询同步信息：

复制MariaDB [(none)]> show slave status\G;