ينشأ التحكم بكفاءة في الأداء والقياس مع زيادة حجم قواعد البيانات وزيادة تعقيدها. يعد تقسيم قاعدة البيانات إحدى الطرق المستخدمة للتغلب على هذه العوائق. تقسيم قاعدة البيانات المعروف باسم "التقسيم" يقسم قواعد البيانات الكبيرة إلى أجزاء أصغر يسهل إدارتها والمعروفة باسم "الأجزاء". يمكن تحسين قابلية التوسع والإنتاجية من خلال توزيع كل جزء عبر عدة خوادم، كل منها يحمل جزءًا صغيرًا من إجمالي البيانات.

في هذه المقالة، سوف نستكشف ماهية التقسيم، وسبب أهميته، وكيفية تنفيذ التقسيم في MySQL. سنناقش أيضًا الفوائد والتحديات المحتملة لهذا النهج، إلى جانب الأمثلة العملية.

ما هو تقسيم قاعدة البيانات؟

تقسيم قاعدة البيانات هو إستراتيجية تستخدم لتقسيم البيانات أفقيًا عبر قواعد بيانات أو خوادم متعددة. بدلاً من تخزين كافة السجلات في قاعدة بيانات ضخمة واحدة، يقوم التقسيم بتقسيم مجموعة البيانات إلى عدة أجزاء أصغر (أجزاء)، تحتوي كل منها على مجموعة فرعية من البيانات. تعمل كل قطعة كقاعدة بيانات مستقلة ولكنها تعمل معًا لتوفير الوصول إلى مجموعة البيانات بأكملها.

على سبيل المثال، تخيل أن لديك قاعدة بيانات للمستخدمين. بدلاً من تخزين جميع بيانات المستخدم في قاعدة بيانات واحدة، يمكنك تقسيم قاعدة البيانات عن طريق تقسيم المستخدمين حسب منطقتهم الجغرافية. بهذه الطريقة، يمكن تخزين المستخدمين من أمريكا الشمالية على جزء واحد، والمستخدمين من أوروبا على جزء آخر.

لماذا هناك حاجة إلى المشاركة

تصبح المشاركة ضرورية عندما:

↳ نمو حجم البيانات: مع نمو حجم قاعدة البيانات الخاصة بك، يمكن أن تنشأ مشكلات في الأداء مثل الاستعلامات البطيئة وزيادة أوقات التحميل. تساعد المشاركة عن طريق تقسيم مجموعات البيانات الكبيرة، مما يقلل الحمل على أي خادم واحد.

↳ قابلية التوسع: التوسع الرأسي التقليدي (الترقية إلى أجهزة أكثر قوة) له حدوده. يتيح لك القياس الأفقي (إضافة المزيد من الخوادم) مع التجزئة توزيع الحمل عبر قواعد بيانات متعددة، مما يسهل التعامل مع التطبيقات واسعة النطاق.

↳ عزل الأخطاء: إذا تعطلت إحدى الأجزاء، فإنها تؤثر فقط على جزء من البيانات، مما يجعل عملية الاسترداد أسرع وتقليل وقت التوقف الإجمالي.
أداء محسّن: باستخدام التجزئة، لا تصل الاستعلامات إلا إلى مجموعة فرعية من البيانات بدلاً من البحث في جداول ضخمة، مما يؤدي إلى أوقات استجابة أسرع للاستعلام.

استراتيجيات المشاركة

هناك عدة طرق لتقسيم قاعدة البيانات، وستعتمد الإستراتيجية التي تختارها على حالة الاستخدام المحددة الخاصة بك. استراتيجيتا التجزئة الأكثر شيوعًا هما التجزئة المستندة إلى النطاق والتجزئة المستندة إلى التجزئة.

1. المشاركة على أساس النطاق

في التجزئة المستندة إلى النطاق، يتم تقسيم البيانات إلى نطاقات بناءً على معايير محددة، مثل القيم الرقمية أو الطوابع الزمنية. على سبيل المثال، إذا كنت تقوم بتخزين بيانات المستخدم، فيمكنك تقسيم البيانات بناءً على معرفات المستخدمين، بحيث تحتوي كل جزء على المستخدمين الذين تقع معرفاتهم ضمن نطاق معين.

-- Example of range-based sharding:
-- Shard 1 (User IDs 1-1000)
-- Shard 2 (User IDs 1001-2000)

-- Query for Shard 1
SELECT * FROM users WHERE user_id BETWEEN 1 AND 1000;

التقسيم على أساس النطاق سهل التنفيذ، ولكنه قد يؤدي إلى توزيع غير متساوي للبيانات إذا كانت بعض النطاقات تحتوي على سجلات أكثر بكثير من غيرها.

2. المشاركة القائمة على التجزئة

تتضمن التجزئة المستندة إلى التجزئة تطبيق دالة تجزئة لتحديد الجزء الذي يجب وضع السجل فيه. وتضمن هذه الطريقة توزيعًا أكثر توازنًا للبيانات عبر الأجزاء.

-- Example of hash-based sharding:
-- Use a modulo operation to determine which shard to query.

SELECT * FROM users WHERE MOD(user_id, 3) = 1;  -- For shard 1
SELECT * FROM users WHERE MOD(user_id, 3) = 2;  -- For shard 2

يمنع التقسيم المستند إلى التجزئة البيانات من الانحراف نحو أجزاء محددة، ولكن قد يكون استرداد استعلامات النطاق (على سبيل المثال، المستخدمين في فئة عمرية محددة) أكثر صعوبة.

كيفية تنفيذ المشاركة في MySQL

على الرغم من أن MySQL لا توفر إمكانات المشاركة المضمنة، إلا أنه يمكنك تنفيذ التجزئة يدويًا باستخدام الطريقة التالية:

↳ صمم إستراتيجية التجزئة الخاصة بك: حدد كيفية تقسيم بياناتك عبر الأجزاء. يمكنك التقسيم بناءً على معرفات المستخدمين أو المواقع الجغرافية أو أي معايير أخرى ذات صلة.

↳ إعداد مثيلات MySQL متعددة: سيتم تخزين كل جزء على مثيل MySQL أو خادم منفصل. تثبيت وتكوين العدد المطلوب من خوادم MySQL، بحيث يتعامل كل منها مع جزء معين.

↳ توزيع البيانات: قم بتوزيع بياناتك عبر الأجزاء وفقًا لاستراتيجية التجزئة التي اخترتها. على سبيل المثال، إذا كنت تستخدم التقسيم المستند إلى النطاق، فاكتب برنامجًا نصيًا لترحيل السجلات إلى التقسيم المناسب.

↳ منطق التجزئة في التطبيق: قم بتنفيذ منطق التجزئة في التطبيق الخاص بك. يتضمن ذلك تحديد الجزء المطلوب الاستعلام عنه بناءً على مفتاح الجزء (على سبيل المثال، معرف المستخدم). يمكنك استخدام طبقات وكيل الوسيطة أو قاعدة البيانات مثل ProxySQL لتوجيه الاستعلامات إلى الجزء الصحيح.

// Example in Node.js to handle sharding logic
import mysql from 'mysql2/promise';

// Shard connections
const shards = [
  mysql.createConnection({ host: 'shard1.db.com', user: 'root', database: 'db1' }),
  mysql.createConnection({ host: 'shard2.db.com', user: 'root', database: 'db2' }),
];

// Function to get shard by user ID (Range-based sharding)
function getShardByUserId(userId: number) {
  if (userId 



تحديات المشاركة

بينما يقدم التقسيم العديد من الفوائد، فإنه يقدم أيضًا التعقيد. فيما يلي بعض التحديات التي يجب مراعاتها:

↳ زيادة التعقيد: تضيف المشاركة تعقيدًا إلى منطق التطبيق الخاص بك، حيث تحتاج إلى إدارة قواعد بيانات متعددة وتوجيه الاستعلامات بشكل مناسب.

↳ الاستعلامات المشتركة: قد يكون من الصعب تنفيذ الاستعلامات التي تمتد إلى أجزاء متعددة وقد تتطلب تنسيقًا إضافيًا، مما يؤدي إلى بطء الأداء.

↳ إعادة موازنة البيانات: إذا كانت البيانات تنمو بشكل غير متساو عبر الأجزاء، فقد تحتاج إلى إعادة موازنة الأجزاء، وهو ما قد يستغرق وقتًا طويلاً.

أفضل الممارسات للمشاركة في MySQL

اختر مفتاح Shard فعال: يجب أن يضمن مفتاح Shard الخاص بك توزيعًا متساويًا للبيانات عبر الأجزاء لتجنب نقاط الاتصال. اختر المفاتيح التي من غير المرجح أن تؤدي إلى توزيع غير متوازن (على سبيل المثال، تجنب الطوابع الزمنية كمفاتيح مقسمة في الأنظمة النشطة للغاية).

↳ مراقبة الأجزاء وضبطها: راقب الأجزاء الخاصة بك باستمرار بحثًا عن مشكلات الأداء. إذا أصبحت جزء معين كبيرًا جدًا، ففكر في إعادة التجزئة أو تعديل توزيع مفتاح الجزء الخاص بك.

↳ أتمتة إعادة التوازن: تنفيذ آليات لإعادة موازنة البيانات تلقائيًا عندما يصبح الجزء مثقلًا. يمكن لأدوات مثل Vitess أن تساعد في إدارة إعادة التوازن للأنظمة المستندة إلى MySQL.

↳ النسخ الاحتياطي والاسترداد: تأكد من عمل نسخة احتياطية لكل جزء بشكل منفصل وأن لديك استراتيجية استرداد مطبقة في حالة فقدان البيانات على جزء معين.

خاتمة

في MySQL، يعد التقسيم أسلوبًا مفيدًا للتعامل مع مجموعات البيانات الضخمة وتحسين السرعة وتوسيع نطاق قواعد البيانات الكبيرة. على الرغم من أنها تضيف طبقة أخرى من التعقيد، إلا أن الخطة المدروسة جيدًا جنبًا إلى جنب مع النهج المناسب يمكن أن تؤدي إلى بنية قاعدة بيانات قابلة للتطوير ومحسنة للغاية. يمكنك استخدام حل تقسيم يلبي متطلبات التطبيق الخاص بك عن طريق استخدام النصائح الواردة في هذه المقالة وخوارزميات التجزئة المستندة إلى النطاق أو المستندة إلى التجزئة.