分片

IP数据包分片

互联网协议允许IP分片，这样的话，当数据包比链路最大传输单元大时，就可以被分解为很多的足够小片段，以便能够在其上进行传输。RFC 1191描述了“路径MTU发现”，该技术用于确定两台IP主机间的路径MTU，这样就可以避免IP分片。在Internet协议IPv4版本和较新的IPv6版本中，分片机制的细节和分片机制的整体框架是有所不同的。

产生原因

链路层具有最大传输单元MTU这个特性，它限制了数据帧的最大长度，不同的网络类型都有一个上限值。以太网的MTU是1500，你可以用 netstat -i 命令查看这个值。如果IP层有数据包要传，而且数据包的长度超过了MTU，那么IP层就要对数据包进行分片（fragmentation）操作，使每一片的长度都小于或等于MTU。我们假设要传输一个UDP数据包，以太网的MTU为1500字节，一般IP首部为20字节，UDP首部为8字节，数据的净荷（payload）部分预留是1500-20-8=1472字节。如果数据部分大于1472字节，就会出现分片现象。

详细介绍

分片（sharding）是数据库分区的一种，它将大型数据库分成更小、更快、更容易管理的部分，这些部分叫做数据碎片。碎片这个词意思就是整体的一小部分。

Jason Tee表示：“简言之，分片（sharding）数据库需要将数据库（database）分成多个没有共同点的小型数据库，且它们可以跨多台服务器传播。”

技术上来说，分片（sharding）是水平分区的同义词。在实际操作中，这个术语常用来表示让一个大型数据库更易于管理的所有数据库分区。

分片（sharding）的核心理念基于一个想法：数据库大小以及数据库上每单元时间内的交易数呈线型增长，查询数据库的响应时间（response time）以指数方式增长。

另外，在一个地方创建和维护一个大型数据库的成本会成指数增长，因为数据库将需要高端的计算机。相反地，数据碎片可以分布到大量便宜得多的商用服务器上。就硬件和软件要求而言，数据碎片相对来说没什么限制。

在某些情况中，数据库分片（sharding）可以很简单地完成。按地理位置拆分用户数据库就是一个常见的例子。位于东海岸的用户被分到一台服务器上，在西海岸的用户被分在另一台服务器上。假设没有用户有多个地理位置，这种分区很易于维护和创建规则。

但是数据分片（sharding）在某些情况下会是更为复杂的过程。例如，一个数据库持有很少结构化数据，分片它就可能非常复杂，并且结果碎片可能会很难维护。

分片过程

对于发送端发送的每份IP数据报来说，其标识字段都包含一个值。该值在数据报分片时被复制到每个片中。标志字段用其中一个比特来表示“更多的片”。除了最后一片外，其他每个组成数据报的片都要把该比特置1。片偏移字段指的是该片偏移原始数据报开始处的位置。另外，当数据报被分片后，每个片的总长度值要改为该片的长度值。

最后，标志字段中有一个比特称作“不分片”位。如果将这一比特置1，IP将不对数据报进行分片。相反把数据报丢弃并发送一个ICMP差错报文给起始端。

当IP数据报被分片后，每一片都成为一个分组，具有自己的IP首部，并在选择路由时与其他分组独立。这样，当数据报的这些片到达目的端时有可能会失序，但是在IP首部中有足够的信息让接收端能正确组装这些数据报片。

技术信息

IP首部包含了分片和重组所需的信息：

+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

| Identification |R|DF|MF| Fragment Offset |

+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

|<-------------16-------------->|<--3-->|<---------13---------->|

Identification：发送端发送的IP数据包标识字段都是一个单一值，该值在分片时被复制到每个片中。

R：保留未用。

DF：Don't Fragment，“不分片”位，如果将这一比特置1，IP层将不对数据报进行分片。

MF：More Fragment，“更多的片”，除了最后一片外，其他每个组成数据报的片都要把该比特置1。