YugabyteDB分片架构解析：Hash与Range分片策略详解-优快云博客

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YugabyteDB分片架构解析：Hash与Range分片策略详解

yugabyte-db yugabyte/yugabyte-db: 是 YugaByte DB 的官方仓库，一个高性能、高可扩展、分布式的 SQL 数据库，支持 PostgreSQL 兼容性。适合对分布式数据库、SQL 数据库和云原生应用的开发者。项目地址: https://gitcode.com/gh_mirrors/yu/yugabyte-db

分片技术基础概念

在分布式数据库系统中，分片（Sharding）是实现水平扩展的核心技术。YugabyteDB作为一款分布式SQL数据库，通过将大型表拆分为称为"片"（Tablet）的小数据块，并将这些片分散到集群的多个节点上，实现了数据的高效管理和查询。

分片技术主要分为两种类型：

水平分片：按行拆分数据，同一表的行被分散到不同节点
垂直分片：按列拆分数据，不同列被存储在不同节点

YugabyteDB主要采用水平分片策略，其分片实现称为DocDB存储引擎。在YugabyteDB中，每个表会被自动管理为多个片（Tablet），每行的主键唯一决定了该行所属的片。

Hash分片策略详解

工作原理

Hash分片（又称一致性哈希分片）通过哈希算法将数据均匀且随机地分布到各个片上。具体实现过程如下：

对每行的分片列值计算哈希值
根据哈希值将行分配到对应的片
YugabyteDB使用2字节的哈希空间（0x0000到0xFFFF），最多支持65536个片

Hash分片示意图

当执行插入、更新操作时，系统会：

将主键序列化为字节序列
计算哈希值
根据哈希值确定目标片

实际应用示例

YSQL创建Hash分片表

CREATE TABLE customers (
    customer_id bpchar NOT NULL,
    company_name character varying(40) NOT NULL,
    contact_name character varying(30),
    contact_title character varying(30),
    address character varying(60),
    city character varying(15),
    region character varying(15),
    postal_code character varying(10),
    country character varying(15),
    phone character varying(24),
    fax character varying(24),
    PRIMARY KEY (customer_id HASH)  -- 指定HASH分片
);

YCQL创建Hash分片表

CREATE TABLE items (
    supplier_id INT,
    item_id INT,
    supplier_name TEXT STATIC,
    item_name TEXT,
    PRIMARY KEY((supplier_id), item_id)  -- 默认使用Hash分片
);

优势与适用场景

极佳的数据分布：数据均匀分布在所有节点上，避免热点问题
集群扩展便捷：添加新节点时，只需从现有节点移动部分片到新节点，无需大规模数据重新分配
大规模工作负载：特别适合需要处理海量数据的场景

局限性

范围查询效率低：查找大于下限或小于上限的行等范围查询性能较差
排序操作成本高：需要跨多个片收集和合并数据

Range分片策略深度解析

核心机制

Range分片根据主键列值的排序顺序，将表的行拆分为连续范围。这种分片方式的特点是：

表初始通常只有一个片
随着数据插入，根据键分布动态拆分为多个片
保持键的全局有序性

Range分片示意图

实际应用示例

YSQL创建Range分片表

CREATE TABLE order_details (
    order_id smallint NOT NULL,
    product_id smallint NOT NULL,
    unit_price real NOT NULL,
    quantity smallint NOT NULL,
    discount real NOT NULL,
    PRIMARY KEY (order_id ASC, product_id),  -- 指定ASC表示Range分片
    FOREIGN KEY (product_id) REFERENCES products,
    FOREIGN KEY (order_id) REFERENCES orders
);

注意：YCQL表不支持Range分片，只能使用Hash分片。