云上分布式SQL Server，难道不值得你拥有吗？

云上分布式SQL Server，你值得拥有 介绍 Microsoft SQL Azure 是微软的云关系型数据库，后端存储又称为云 SQL Server（Cloud SQL Server）。 它构建在 SQL Server 之上，通过分布式技术提升传统关系型数据库的可扩展性和容错能力。

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数据模型 （1）逻辑模型 云 SQL Server 将数据划分为多个分区，通过限制事务只能在一个分区执行来规避分布式事务。此外，它通过主备复制（Primary-Copy）协议将数据复制到多个副本，保证高可用性。 云 SQL Server 中一个逻辑数据库称为一个表格组（table group），它既可以是有主键的，也可以是无主键的。 这里只讨论有主键的表格组。 如果一个表格组是有主键的，要求表格组中的所有表格都有一个相同的列，称为划分主键（partitioning key）。 云 SQL Server 数据模型 图中的表格组包含两个表格，顾客表（Customers）和订单表（Orders），划分主键为顾客 ID（Customers 表中的 Id 列）。 划分主键不需要是表格组中每个表格的共同唯一主键。图中，顾客 ID 是顾客表的唯一主键，但不是订单表的唯一主键。 同样，划分主键也不需要是每个表格的聚集索引，订单表的聚集索引为组合主键 <顾客 ID，订单 ID> (<Id, Oid>)。 表格组中所有划分主键相同的行集合称为行组（row group）。顾客表的第一行以及订单表的前两行的划分主键均为 30，构成一个行组。 云 SQL Server 只支持同一个行组内的事务，这就意味着，同一个行组的数据逻辑上会分布到同一台服务器。 如果表格组是有主键的，云 SQL Server 支持自动地水平拆分表格组里的表格并分散到整个集群。同一个行组总是分布在同一台物理的 SQL Server 服务器，从而避免了分布式事务。 这种的做法是避免了分布式事务的两个问题：阻塞及性能。当然，也限制了用户的使用模式。只读事务可以跨多个行组，但事务隔离级别最多只支持读已提交（read-committed）。 （2）物理模型 在物理层面，每个有主键的表格组根据划分主键列有序地拆分成多个数据分区（partition）。这些分区之间互相不重叠，并且覆盖了所有的划分主键值。这就意味着每个行组属于一个唯一的分区。 分区是云 SQL Server 复制、迁移、负载均衡的基本单位。每个分区包含多个副本（默认为3），每个副本存储在一台物理的 SQL Server 上。 由于每个行组属于一个分区，这也就意味着每个行组的数据量不能超过分区允许的存储上限，也就是说单台 SQL Server 的容量上限。 一般来说，同一个交换机或者同一个机架的机器同时出现故障的概率较大，因而它们属于同一个故障域（failure domain）。 云 SQL Server 保证每个分区的多个副本分布到不同的故障域。每个分区有一个副本为主副本（Primary），其他副本为备副本（Secondary）。 主副本处理所有的查询，更新事务并以事务日志的形式（类似数据库镜像的方式）将事务同步到备副本。各副本接收主副本发送的事务日志并应用到本地数据库。备副本支持读操作，可以减轻主副本的压力。 如图所示，有四个逻辑分区 PA，PB，PC，PD，每个分区有一个主副本和两个备副本。例如，PA 有一个主副本 PA_P 以及两个备副本 PA_S1 和 PA_S2。 每台物理 SQL Server 数据库混合存放了主副本和备副本。如果某台机器发生故障，它上面的分区能够很快地分散到其他活着的机器上。 分区划分是动态的，如果某个分区超过了允许的最大分区大小或者负载太高，这个分区将分裂为两个分区。 假设分区 A 的主副本在机器 X，它的备副本在机器 Y 和 Z。如果分区 A 分裂为 A1 和 A2，每个副本都需要相应地分裂为两段。 为了更好地进行负载均衡，每个副本分裂前后的角色可能不尽相同。例如，A1 的主副本仍然在机器 X，备副本在机器 Y 和机器 Z，而 A2 的主副本可能在机器 Y ，备副本在机器 X 和机器 Z。

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架构 云 SQL Server 分为四个主要部分：SQL Server 实例、全局分区管理器、协议网关、分布式基础部件，如图所示。 各个部分的功能如下： 每个 SQL Server 实例是一个运行着 SQL Server 的物理进程。每个物理数据库包含多个子数据库，它们之间互相隔离。子数据库是一个分区，包含用户的数据以及 schema 信息。