Какие существуют подходы к шардированию данных и в чем их ключевые особенности?

Шардирование — это техника горизонтального масштабирования базы данных, при которой данные разделяются на несколько частей (шардов). Существует несколько основных подходов:

1. Шардирование по ключу (Key-based / Hashed Sharding)

   • Принцип: Ключ записи хешируется, и по значению хеша определяется шард. shard_id = hash(key) % N, где N — количество шардов.
   • Плюсы: Обеспечивает равномерное распределение данных.
   • Минусы: При добавлении нового шарда (N+1) требуется перехешировать и переместить огромное количество данных. Затрудняет выполнение запросов по диапазону ключей.

     // Пример простой хеш-функции
     func getShardID(key string, numShards int) int {
     hash := crc32.ChecksumIEEE([]byte(key))
     return int(hash % uint32(numShards))
     }

2. Шардирование по диапазону (Range-based Sharding)

   • Принцип: Данные распределяются по шардам на основе диапазона значений ключа (например, клиенты с фамилиями А-М на шарде 1, Н-Я на шарде 2).
   • Плюсы: Просто реализовать, идеально для запросов по диапазонам.
   • Минусы: Может привести к неравномерной нагрузке («горячие» шарды), если данные распределены нелинейно.

3. Консистентное хеширование (Consistent Hashing)

   • Принцип: Улучшенная версия хеш-шардирования. Ключи и серверы размещаются на воображаемом «кольце». Ключ сохраняется на первом сервере, который встречается при движении по часовой стрелке.
   • Плюсы: При добавлении или удалении шарда затрагивается минимальное количество ключей. Идеально для динамического масштабирования.
   • Библиотека для Go: github.com/buraksezer/consistent.

4. Шардирование на уровне базы данных (Database-level Sharding)

   • Принцип: Многие современные СУБД поддерживают автоматическое или полуавтоматическое шардирование «из коробки».
   • Примеры: MongoDB, CockroachDB, Vitess (для MySQL), Citus (для PostgreSQL).
   • Плюсы: Логика шардирования скрыта от приложения, управляется самой СУБД.

5. Шардирование через прокси (Proxy-based Sharding)

   • Принцип: Приложение взаимодействует с прокси-сервисом, который знает о расположении шардов и направляет запросы на нужный экземпляр БД.
   • Плюсы: Логика шардирования вынесена из кода приложения, что упрощает его.