張大朋（Lunar）Oracle 工程師

Lunar 擁有超過十年的 ORACLE SUPPORT 從業(yè)經(jīng)驗(yàn),，曾經(jīng)服務(wù)于ORACLE ACS部門，現(xiàn)就職于 ORACLE Sales Consultant 部門,，負(fù)責(zé)的產(chǎn)品主要是 Exadata,，Golden Gate，Database 等。

編輯說明：感謝Lunar授權(quán)我們轉(zhuǎn)載其原創(chuàng)文章,，文章插入了一些我們以前分享的圖片,，作為配合解讀。

2015年8月份內(nèi)部release了Oracle 12.2 Beta版本（目前內(nèi)部最新release的版本是2016年2月份發(fā)布的,，windows和Linux都有了）,，目前根據(jù)12.2beta文檔的介紹，Oracle推出了sharding的功能,，跟其他NOSQL型的sharding結(jié)構(gòu)相比,，Oracle Sharding提供的是企業(yè)級(jí)的RDBMS的分片技術(shù)。

Oracle Sharding的優(yōu)點(diǎn)：
? Relational schemas
? Database partitioning
? ACID properties and read consistency
? SQL and other programmatic interfaces
? Complex data types
? Online schema changes
? Multi-core scalability
? Advanced security
? Compression
? High Availability features
? Enterprise-scale backup and recovery

在Oracle RDBMS 12.2.0.1中最多支持1000個(gè)shards,。

Oracle Sharding使用GDS(Global Data Services)架構(gòu)來自動(dòng)部署和管理sharding和復(fù)制技術(shù),。GDS（GDS是Oracle RDBMS 12.1的新特性）也提供負(fù)載均衡和SDB（sharded database）中的基于位置的路由功能。

Shard目錄（Shard directors）使用GDS framework的全局服務(wù)管理組件（global service manager component）來提供應(yīng)用層請(qǐng)求到shard的直接路由,。shard目錄（Shard directors）是一個(gè)單獨(dú)的數(shù)據(jù)庫,，它用來保存SDB(Sharding database)配置數(shù)據(jù)和提供其他相關(guān)功能，比如shard的交叉查詢和集中管理,?？梢允褂肎DS是GDSCTL工具可以用來配置SDB。

Oracle Sharding的分區(qū)架構(gòu)（Partitioning Infrastructure）
分區(qū)在表空間級(jí)別跨Shards分布,，每個(gè)表空間關(guān)聯(lián)一個(gè)特定的shard,。一個(gè)shard表的每一個(gè)分區(qū)放單獨(dú)的表空間,，并且每個(gè)表空間關(guān)聯(lián)到一個(gè)特定的shard,。根據(jù)不同的sharding方法，這個(gè)關(guān)聯(lián)可以自動(dòng)建立或者根據(jù)定義創(chuàng)建,。盡管一個(gè)shard表的多個(gè)分區(qū)放在多個(gè)單獨(dú)主機(jī)的數(shù)據(jù)庫上（這些數(shù)據(jù)庫完全獨(dú)立,，不共享CPU、內(nèi)存等軟件和硬件）,，但是應(yīng)用訪問表時(shí)就如同訪問一個(gè)單獨(dú)數(shù)據(jù)庫中的分區(qū)表一樣,。應(yīng)用發(fā)出的SQL語句不需要依賴shard號(hào)和shard的物理配置。

Oracle Sharding 使用 familiar SQL 語法創(chuàng)建表分區(qū),，指定分區(qū)表的每行數(shù)據(jù)如何分片,。
一個(gè)shard表的分區(qū)鍵叫做sharding key，例如,，下面的語法是典型的用來創(chuàng)建sharding表的：
CREATE SHARDED TABLE customers
( cust_id NUMBER NOT NULL
, name VARCHAR2(50)
, address VARCHAR2(250)
, region VARCHAR2(20)
, class VARCHAR2(3)
, signup DATE
CONSTRAINT cust_pk PRIMARY KEY(cust_id)
)
PARTITION BY CONSISTENT HASH (cust_id)
TABLESPACE SET ts1
PARTITIONS AUTO;
這個(gè)數(shù)據(jù)分片（shard）就是基于鍵值cust_id,，分區(qū)采用“CONSISTENT HASH”，這是一個(gè)特定的hash分區(qū)類型,，通常用在分布式系統(tǒng)上,。

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Sharding a Table Family
一個(gè)表家族（Table Family）中沒有任何父表的表叫做根表（root table），每個(gè)表家族中只能有一個(gè)根表。
表家族中所有的表按照根表的主鍵進(jìn)行sharding,，根據(jù)各級(jí)表的結(jié)構(gòu),，相關(guān)數(shù)據(jù)可以被存儲(chǔ)在同一個(gè)shard上。
在12.2,，在一個(gè)SDB中只支持一個(gè)表家族,。
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以下面的例子說明，這里一共3張表組成的表家族（Table Family）：客戶表,，訂單表和訂單明細(xì)表,。
每個(gè)客戶可以有多個(gè)訂單，每個(gè)訂單中可以有多個(gè)商品,，因此訂單明細(xì)中就記錄了每個(gè)訂單中的多個(gè)商品,，他們的具體數(shù)據(jù)如下：

在這個(gè)表族中,，客戶編號(hào)為123的數(shù)據(jù)如下：

將一個(gè)表族（Sharded Table Family）分片通常使有下面兩種方法創(chuàng)建：
方法1：不顯示指定父子關(guān)系,，而是通過表之間主外鍵關(guān)系創(chuàng)建表族,。

這種方式創(chuàng)建的表族是一個(gè)多級(jí)的樹形結(jié)構(gòu),。
根表(root table)是客戶表：
–客戶表的主鍵是CustNo,，分區(qū)方式是“CONSISTENT HASH (CustNo)”
–保存再表空間集ts1中

–訂單表是客戶表的字表，子表（訂單表）根據(jù)CustNo關(guān)聯(lián)父表（客戶表）：
–訂單表的主鍵是（CustNo, OrderNo）,，外鍵（CustNo）引用了主表Customers(CustNo)
–分區(qū)方式是按照訂單表的外鍵約束（CustFK）

–訂單明細(xì)表是訂單表的字表,，子表（訂單明細(xì)表）根據(jù)CustNo關(guān)聯(lián)父表（訂單表）
–訂單明細(xì)表的主鍵是（CustNo, OrderNo, LineNo）,，外鍵（CustNo, OrderNo）引用了父表Orders(OrderNo)和Orders(CustNo, OrderNo)
–分區(qū)方式是按照訂單明細(xì)表的外鍵約束（LineFK）

因此，上面的例子中,，這個(gè)表家族的所有數(shù)據(jù)都保存在同一個(gè)表空間集ts1中,。
當(dāng)根表中增加一個(gè)分區(qū)的時(shí)候，那么相關(guān)聯(lián)的表中都會(huì)自動(dòng)增加相應(yīng)的分區(qū),。

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方法2：在分區(qū)表中顯示指定父子關(guān)系的方法創(chuàng)建表家族
這種分區(qū)方法只支持兩級(jí)的表家族（two-level table families）,，所有的子表必須有相同的父表,父表的分區(qū)列在每個(gè)子表中都存在，例如下面的CustNo.
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–沒有關(guān)鍵字“PARENT”（也沒有上面引用約束關(guān)鍵字）的是根表,，即客戶表（Customers）

–根據(jù)關(guān)鍵字“PARENT Customers”指定了訂單表（Orders）的父表是客戶表（Customers）

–根據(jù)關(guān)鍵字“PARENT Customers”指定了訂單明細(xì)表（LineItems）的父表是客戶表（Customers）

Creating a Duplicated Table Using CREATE TABLE
復(fù)制表可以被復(fù)制到所有的shard上,，這種在每個(gè)shard上有相同內(nèi)容的表叫做復(fù)制表（Duplicated Table），需要經(jīng)常跟shard表關(guān)聯(lián)的小表適合于作為復(fù)制表（Duplicated Table）,，適用于：
（1）只讀表
（2）大量跨shard的讀操作

Oracle Sharding使用Materialized View Replication來同步復(fù)制表（duplicated tables）的內(nèi)容,，每個(gè)shard上的duplicated tables的內(nèi)容是一個(gè)只讀物化視圖（read-only materialized view）。

物化視圖（materialized views）的主表保存在一個(gè)專門的數(shù)據(jù)庫中,，叫做Shard Catalog,。
所有shard上的物化視圖（materialized views）會(huì)根據(jù)配置的頻率自動(dòng)刷新。
創(chuàng)建復(fù)制表的語句“CREATE DUPLICATED TABLE”會(huì)自動(dòng)創(chuàng)建master表,，物化視圖和其他物化視圖復(fù)制所需要的對(duì)象,。
還是以上面的客戶訂單關(guān)系為例，這里定義產(chǎn)品表（Products）為復(fù)制表：

根據(jù)sharding的機(jī)制,，sharding的設(shè)計(jì)對(duì)后續(xù)系統(tǒng)性能影響是非常大的,。一旦sharding創(chuàng)建完成，并已經(jīng)有很多數(shù)據(jù),，相關(guān)的屬性就不能再修改了,，比如某個(gè)表是復(fù)制表,，還是sharding表，sharding key等等,，因此,，SDB的設(shè)計(jì)是至關(guān)重要的，在設(shè)計(jì)sharding時(shí)需要考慮的有：

哪些表需要被設(shè)計(jì)為sharding表,；
哪些表需要做復(fù)制表,；
哪些shard表是根表；
使用什么方法來關(guān)聯(lián)一個(gè)表到其他表或者根表,；
應(yīng)該使用哪種sharding方法,；
使用哪個(gè)作為sharding key；