Что такое шардирование?

Шардирование (sharding) — это метод вертикального или горизонтального разделения данных в базе данных на более мелкие, управляемые части (шарды) для улучшения производительности, масштабируемости и доступности.

Цели шардирования:

• Увеличение производительности: Распределение нагрузки на несколько серверов.
• Масштабируемость: Возможность добавлять новые шарды для обработки растущего объема данных.
• Высокая доступность: Проблемы с одним шардом не влияют на доступность других.

Виды шардирования:

• Горизонтальное (по строкам): Разделение данных на основе диапазона значений в одной или нескольких колонках (ключ шардирования). Каждая строка попадает в один шард.
• Вертикальное (по колонкам): Разделение таблицы на части, содержащие подмножество колонок. Менее распространенный метод для масштабирования всего объема данных.

Ключевые термины:

• Шард (shard): Отдельная часть данных, хранящаяся на своем сервере.
• Ключ шардирования (shard key): Столбец или набор столбцов, используемых для определения, в какой шард поместить данные.
• Маршрутизатор (router/proxy): Компонент, который направляет запросы к нужному шарду на основе ключа шардирования.

Пример горизонтального шардирования по диапазону:

Диапазон	Шард
<= 10000	server1
> 10000	server2

Пример выбора ключа шардирования в Python (концептуально):

# Функция для определения шарда по ID пользователя
def get_shard_id(user_id):
    # Простой пример по модулю
    num_shards = 4
    return user_id % num_shards

# Пример использования
user_id = 12345
shard = get_shard_id(user_id)
print(f"User with ID {user_id} should be in shard {shard}")

Вызовы шардирования:

• Сложность реализации и управления.
• Перераспределение данных (rebalancing) при изменении количества шардов.
• Запросы, требующие данных из нескольких шардов (cross-shard queries).
• Транзакции, охватывающие несколько шардов (distributed transactions).

Правильный выбор ключа шардирования критичен для равномерного распределения нагрузки и минимизации проблем с межшардовыми операциями.