《企业级容器云架构开发指南》—2.1.2　如何利用扩展立方体切分应用和数据

2.1.2　如何利用扩展立方体切分应用和数据

谈到如何切分应用，免不了要谈扩展立方体。拓展立方体并不是特定应用于软件的，而是全行业很多领域都可以适配。

图2-2是一个三维轴线立方体，我们将3个轴线的交点称为初始点，其坐标值x=0、y=0和z=0，每个轴线描述扩展性的一个维度。坐标原点（0，0，0）代表任何系统、流程、产品中最小的可扩展性。

举例来说，如果要在一座大厦里创建一个打字社，随着业务量的扩大，如何进行扩展？如图2-2所示，可能最初只有一个店员，业务量增大后又招聘了几个店员，这就是按照X轴进行扩展，他们的工种、工作是一样的，这是一种完全的克隆。Y轴是什么？当业务继续增大时，我们会发现，信函、合同、法律文件等所需要的模板以及上下文背景是不同的，可能还需要熟悉相关文案，那么我们就会发现由一个人承担上述全部工作是不现实的，因为一个人不可能具备全部的业务技能，这就需要按照工作进行分类，把人分成几组，不同的人分别负责信函、合同、法律文件，这就是按照Y轴进行切分扩展。随着业务的发展，我们会发现诸如领导的任务需要优先安排，那么又需要添加人手专门服务领导或VIP客户，这实际上就是按照业务来源进行切分，也就是按照Z轴进行切分。所以无论做什么事，涉及如何扩展、增大规模，如何应对持续加大的业务量时，都可以用这个立方体进行适配。

回到微服务领域，如何将扩展立方体应用于切分应用就比较好理解了，如图2-3所示。

X轴表示把相同的数据或镜像分散在多个实体上，通常依赖于复制，并对节点数设限制。X轴的分割往往是最廉价的分割实施，但它对客户或数据增长的扩展没有帮助。

Y轴表示基于服务、资源或数据关系的意义分离和分散数据。Y轴分割有助于帮助解决数据扩展问题，并且有助于故障隔离，但对交易增长的扩展没有X轴分割有效，并且比X轴分割的实施成本要高。

Z轴表示基于请求的属性分割数据。例如，基于客户或产品ID分割数据，一般通过查找获取分割数据。Z轴分割有助于交易增长和数据增长的可扩展性，并且能实现比Y轴分割更均衡的负载均衡，同时也有助于故障隔离，但同样成本高昂。

也就是说，单体系统是原点，我们想从原点慢慢扩展，最初可能是水平复制，克隆出许多相同的系统，前面加一个负载均衡，这就是X轴的切分。微服务一般都是基于功能的，按照商品、订单、物流、支付分解成不同的模块，这就是Y轴，按照我们的动作去切分。Z轴是按照来源切分，例如，系统来源的请求是多个省份的，就可以按照省份切分，或者用一个算法统一将来源进行切分。

这里需要补充的是我们在做Y轴和Z轴切分的同时都可以配X轴，再加一个负载均衡，后面就可以克隆出很多的订单、商品模块，或者按照某一个数据库水平切分之后，某些量大的会辅之以更多应用、进程进行支撑，所以都会有X轴的切分。并且我们一般的做法是先切分X轴，同时切分Y轴再配X轴，再往前一步配Z轴。最终的目的是X、Y、Z轴都做了切分之后，进入一个无限扩展的愿景。

X轴的分割代表把相同的工作或应用镜像分配给多个实体，X轴的分割很好地解决了交易量的扩展问题，并且实施成本较低，但它无法解决越来越多的数据所产生的问题，也无法解决软件实施、平台或产品的复杂性问题。Y轴分割代表把工作职责基于“动词”或动作进行分割并分配到多个实体。Y轴分割是为了解决复杂的代码和数据集不断增长所带来的问题。其目的是为分割后的交易处理建立故障隔离，减少交易响应时间。但由于团队需要重写服务或至少分解原有的紧密耦合的单体应用，所以拆分成本比较高。同时，拆分带来了更多的运维工作，特别是在配置管理和系统管理方面的复杂度也进一步增加。Z轴分割代表按照客户、位置分配工作，可以建立故障隔离，而且可以沿着客户的边界扩展。Z轴分割可以解决客户增长问题，同时有助于提高灾难恢复能力，把事故的影响限制在一部分特定的客户范围内。但在3个维度的分割中，Z轴分割的成本往往最大，并且增加了运维的复杂性。

那么如何去切分数据？如图2-4所示，其实原理是一样的。如果只切分X轴，其实就是将一个数据库作为写库，将其他的作为读库。读库直接复制原来的数据库，这就是X轴的切分；Y轴可以配合应用的切分，订单数据单独建一个库，商品数据又是单独的一个库，用这样的方式做数据的切分；Z轴更好理解，直接将库表按照分片或者其他方式进行区分，同时按照扩展立方体切分数据和应用。