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五大主流方案对比：MySQL千亿级数据线上平滑扩容实战
发布时间：2025-11-05 02:40:09 来源：创站工坊 作者：人工智能
在项目初期，大主我们部署了三个数据库A、流方B、案对C，千亿此时数据库的数据线规模可以满足我们的业务需求。为了将数据做到平均分配，上平我们在Service服务层使用uid%3进行取模分片，滑扩从而将数据平均分配到三个数据库中。容实
如图所示：
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后期随着用户量的大主增加，用户产生的流方数据信息被源源不断的添加到数据库中，最终达到数据库的案对最佳存储容量。如果此时继续向数据库中新增数据，千亿会导致数据库的数据线CRUD等基本操作变慢，进而影响整个服务的上平响应速度。
这时，滑扩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，IT技术网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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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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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：
1、数据迁移之前， 业务应用访问旧的数据库节点。
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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。
3、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。
4、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！
5、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。
6、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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1、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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2、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。
3、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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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）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.卸载Mariadb服务
复制yum -y remove Maria*1.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;- Copyright © 2025 Powered by 五大主流方案对比：MySQL千亿级数据线上平滑扩容实战,创站工坊 滇ICP备2023006006号-44sitemap