订单中心，1亿数据架构，这次服了
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订单中心，是互联网业务中，一个典型的"多key"业务，即：用户ID，商家ID，订单ID等多个key上都有业务查询需求。
随着数据量的逐步增大，并发量的逐步增大，订单中心这种"多key"业务，架构应该如何设计，有哪些因素需要考虑，是本文将要系统性讨论的问题。
什么是"多key"类业务?
所谓的"多key"，是指一条元数据中，有多个属性上存在前台在线查询需求。
订单中心是什么业务，有什么典型业务需求?
订单中心是一个非常常见的"多key"业务，主要提供订单的查询与修改的服务，其核心元数据为：
Order(oid, buyer_uid, seller_uid, time, money, detail…);
其中：
oid为订单ID，主键;
buyer_uid为买家uid;
seller_uid为卖家uid;
time, money, detail, …等为订单属性;
数据库设计上，一般来说在业务初期，单库，配合查询字段上的索引，就能满足元数据存储与查询需求。
order-center：订单中心服务，对调用者提供友好的RPC接口;
order-db：对订单进行数据存储，并在订单，买家，卖家等字段建立索引;
随着订单量的越来越大，数据库需要进行水平切分，由于存在多个key上的查询需求，用哪个字段进行切分呢?
如果用oid来切分，buyer_uid和seller_uid上的查询则需要遍历多库;
如果用buyer_uid或seller_uid来切分，其他属性上的查询则需要遍历多库;
总之，很难有一个万全之策，在展开技术方案之前，先一起梳理梳理查询需求。
任何脱离业务需求的架构设计，都是耍流氓。
订单中心，典型业务查询需求有哪些?
第一类，前台访问，最典型的有三类需求：
订单实体查询：通过oid查询订单实体，90%流量属于这类需求;
用户订单列表查询：通过buyer_uid分页查询用户历史订单列表，9%流量属于这类需求;
商家订单列表查询：通过seller_uid分页查询商家历史订单列表，1%流量属于这类需求;
前台访问的特点是什么呢?
吞吐量大，服务要求高可用，用户对订单的访问一致性要求高，商家对订单的访问一致性要求相对较低，可以接受一定时间的延时。
第二类，后台访问，根据产品、运营需求，访问模式各异：
按照时间，价格，商品，详情来进行查询;
后台访问的特点是什么呢?
运营侧的查询基本上是批量分页的查询，由于是内部系统，访问量很低，对可用性的要求不高，对一致性的要求也没这么严格，允许秒级甚至十秒级别的查询延时。
这两类不同的业务需求，应该使用什么样的架构方案来解决呢?
要点一：前台与后台分离的架构设计。
如果前台业务和后台业务共用一批服务和一个数据库，有可能导致，由于后台的"少数几个请求"的"批量查询"的"低效"访问，导致数据库的cpu偶尔瞬时100%，影响前台正常用户的访问(例如，订单查询超时)。
前台与后台访问的查询需求不同，对系统的要求也不一样，故应该两者解耦，实施"前台与后台分离"的架构设计。
前台业务架构不变，站点访问，服务分层，数据库水平切分。
后台业务需求则抽取独立的web/service/db来支持，解除系统之间的耦合，对于"业务复杂""并发量低""无需高可用""能接受一定延时"的后台业务：
可以去掉service层，在运营后台web层通过dao直接访问数据层;
可以不需要反向代理，不需要集群冗余;
可以通过MQ或者线下异步同步数据，牺牲一些数据的实时性;
可以使用更契合大量数据允许接受更高延时的"索引外置"或者"HIVE"的设计方案;
解决完了后台业务的访问需求，那前台的oid，buyer_uid，seller_uid如何来进行数据库水平切分呢?
要点二：多个维度的查询较为复杂，对于复杂系统设计，应该逐个击破。
假设没有seller_uid，应该如何击破oid和buyer_uid的查询需求?订单中心，假设只有oid和buyer_uid上的查询需求，就蜕化为一个"1对多"的业务场景，对于"1对多"的业务，水平切分应该使用"基因法"。
要点三：基因法，是解决"1对多"业务，数据库水平切分的常见方案。
什么是分库基因?
通过buyer_uid分库，假设分为16个库，采用buyer_uid的方式来进行数据库路由，所谓的模16，其本质是buyer_uid的最后4个bit决定这行数据落在哪个库上，这4个bit，就是分库基因。
什么是基因法分库?
在订单数据oid生成时，oid末端加入分库基因，让同一个buyer_uid下的所有订单都含有相同基因，落在同一个分库上。
如上图所示，buyer_uid=666的用户下了一个订单：
使用buyer_uid分库，决定这行数据要插入到哪个库中;
分库基因是buyer_uid的最后4个bit，即1010;
在生成订单标识oid时，先使用一种分布式ID生成算法生成前60bit(上图中绿色部分);
将分库基因加入到oid的最后4个bit(上图中粉色部分)，拼装成最终64bit的订单oid(上图中蓝色部分);
通过这种方法保证，同一个用户下的所有订单oid，都落在同一个库上，oid的最后4个bit都相同，于是：
通过buyer_uid能够定位到库;
通过oid也能定位到库;
假设没有oid，应该如何击破buyer_uid和seller_uid的查询需求?订单中心，假设只有buyer_uid和seller_uid上的查询需求，就蜕化为一个"多对多"的业务场景，对于"多对多"的业务，水平切分应该使用"数据冗余法"。
如上图所示：
当有订单生成时，通过buyer_uid分库，oid中融入分库基因，写入DB-buyer库;
通过线下异步的方式，通过binlog+canal，将数据冗余到DB-seller库中;
buyer库通过buyer_uid分库，seller库通过seller_uid分库，前者满足oid和buyer_uid的查询需求，后者满足seller_uid的查询需求;
数据冗余的方法有很多种：
服务同步双写;
服务异步双写;
线下异步双写(上图所示，是线下异步双写);
要点四：数据冗余，是解决"多对多"业务，数据库水平切分的常见方案。
不管哪种方案，因为两步操作不能保证原子性，总有出现数据不一致的可能，高吞吐分布式事务是业内尚未解决的难题，此时的架构方向，是最终一致性，并不是完全保证数据的一致，而是尽早的发现不一致，并修复不一致。
要点五：最终一致性，是高吞吐互联网业务一致性的常用实践。
保证冗余数据最终一致的常见方案有三种：
冗余数据全量定时扫描;
冗余数据增量日志扫描;
冗余数据线上消息实时检测;
那如果oid/buyer_uid/seller_uid同时存在呢?
综合上面的解决方案即可：
如果没有seller_uid，"多key"业务会蜕化为"1对多"业务，此时应该使用"基因法"分库：使用buyer_uid分库，在oid中加入分库基因;
如果没有oid，"多key"业务会蜕化为"多对多"业务，此时应该使用"数据冗余法"分库：使用buyer_uid和seller_uid来分别分库，冗余数据，满足不同属性上的查询需求;
如果oid/buyer_uid/seller_uid同时存在，可以使用上述两种方案的综合方案，来解决"多key"业务的数据库水平切分难题;
要点总结
前后台差异化需求，可使用前台与后台分离的架构设计;
对于复杂系统设计，应该逐个击破;
基因法，是解决"1对多"业务，数据库水平切分的常见方案;
数据冗余，是解决"多对多"业务，数据库水平切分的常见方案;
最终一致性，是高吞吐互联网业务一致性的常用实践。
【本文为51CTO专栏作者"58沈剑"原创稿件，转载请联系原作者】
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