Oracle(4) Sharding

Oracle Sharding是Oracle 12.2版本推出的新功能，也称为数据分片，适用于online transaction processing (OLTP)。该方案基于表分区技术，将数据水平分区存储到不同的数据库，每个数据库位于不同的服务器，这里每一个数据库都称为shard， 这些shard组成一个逻辑数据库，称为sharded database (SDB)， 这个table也称为sharded table， 每个shard数据库中保存该表的不同数据集（按照sharding key分区）。

以下是Shared table的示意，该部署方案分布包括3个数据库节点：

Oracle Sharding有以下优点：

1、线性扩展，Shard是一种shared-nothing技术,每个shard数据库使用独立的服务器硬件(CPU,内存等)，可通过扩展服务器的方式进行扩展；

2、故障控制，同样是因为shared-nothing，可消除单点故障，单点故障不会影响其它节点性能和可用性；

3、滚动升级；

4、适合云部署。

Oracle Sharing的架构：

1、Shared database(SDB)，逻辑上SDB是一个数据库，但是物理上SDB包括多个物理独立的数据库，SDB类似一个数据库池(pool)，数据库池(pool)中包括多个数据库。

2、Shard，SDB中每一个数据库都称为shard, 每个shard数据库位于不同的服务器,他们不共享CPU，内存，存储等资源。

3、Shard catalog，也是一个Oracle数据库，用于集中存储管理SDB配置信息，是SDB的核心。SDB配置变化，比如添加/删除shard，Global service等等，都记录在Shard catalog。查询需要访问多个shard中的数据，则该查询由Shard catalog统一协调分配。

4、Shard directors，Oracle Sharding环境中的GSM服务，称之为Shard Director。GSM类似于监听器，将客户端对SDB的请求路由到对应的shard。负载均衡客户端的访问。

5、连接池，支持oci，jdbc的连接池访问机制。

6、管理接口GDSCTL，可以基于GDSCTL进行sharded database的发布、管理和监控等。

SDB数据库支持的表类型：

1、Sharded Tables，以表或表组的形式存在，适合于进行分区管理的数据表，按照指定分区列，将数据分布到SDB的各节点。如下创建：

CREATE SHARDED TABLE Customers
( CustNo      NUMBER NOT NULL
, Name        VARCHAR2(50)
, Address     VARCHAR2(250)
, CONSTRAINT RootPK PRIMARY KEY(CustNo)
)
PARTITION BY CONSISTENT HASH (CustNo)
PARTITIONS AUTO
TABLESPACE SET ts1;
CREATE SHARDED TABLE Orders
( OrderNo   NUMBER NOT NULL
, CustNo    NUMBER NOT NULL
, OrderDate DATE
, CONSTRAINT OrderPK PRIMARY KEY (CustNo, OrderNo)
, CONSTRAINT CustFK  FOREIGN KEY (CustNo) REFERENCES Customers(CustNo)
)
PARTITION BY REFERENCE (CustFK);

Shardedtable通过分区键，将数据分布到SDB的个节点，实现线性扩展的目标。这一点与MPP数据库的表分布机制类似。在查询时，通过将查询任务分布到多个节点，并行执行查询任务提升查询效率。

 2、DuplicatedTables，适合小数据量表，该模型在SDB的每个节点上存储一份完整数据。

CREATE DUPLICATED TABLE Products
( StockNo     NUMBER PRIMARY KEY
, DescriptionVARCHAR2(20)
,Price       NUMBER(6,2));

表分布和CHUNK的引入：

Oracle Sharding在执行CREATE SHARDED TABLE语句时自动将分区分布到shard中，分区的分布对应用程序是透明的。下图显示了分片表的逻辑视图及其物理实现：

CHUNK的引入：

为减少多shard连接的数量，一个表族中所有表的对应分区总是存储在同一个shard中。当表族中的表是在同一组分布式表空间中创建的，可以保证对应分区在同一个shard中。

但是，当从不同表空间集中的表族创建不同的表时，例如表空间集ts1中的Customers表和表空间集ts2中的Orders表。在这种情况下，必须保证存储客户分区1的表空间始终与存储订单分区1的表空间位于同一个shard中。为了支持此功能，将形成一组表族中所有表的相应分区，称为块。块包含表族中每个表的单个分区。下图显示了一个包含来自客户订单行项目模式表的相应分区的块：

小结：

Oracle Shard技术的引入，在保留了Oracle数据库管理系统的传统的优势的同时，让oracle数据库不再受限于RAC技术的限制，具备了类似MPP数据库的水平扩展和并行计算的能力，具备了更多的可能性。

参考文档：

https://docs.oracle.com/en/database/oracle/oracle-database/19/shard/sharding-overview.html

No.26。