POLARDB數(shù)據(jù)庫(kù)，阿里云的自信源自哪里

焦旭

“你好，我是阿里云數(shù)據(jù)庫(kù)團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人，我叫鳴嵩（曹偉）?！背醮我?jiàn)面的印象，讓筆者覺(jué)得鳴嵩并不像一個(gè)IT男，形象陽(yáng)光、精神抖擻、嘴角帶著一點(diǎn)點(diǎn)微笑。就在筆者還在回味《復(fù)聯(lián)3》中小蜘蛛和奇異博士有關(guān)“花名”的梗時(shí)，鳴嵩讓我有了新的認(rèn)識(shí)。

采訪(fǎng)過(guò)程中，鳴嵩的語(yǔ)速一直很快，語(yǔ)言簡(jiǎn)練，思維清晰，不斷出現(xiàn)的術(shù)語(yǔ)和數(shù)據(jù)說(shuō)明了他的專(zhuān)業(yè)性，喜歡列舉實(shí)例。整個(gè)人總是帶著一股濃郁的自信。好像，每一個(gè)阿里人都是那么的自信。

那些在一線(xiàn)才知道的

一位工作在云數(shù)據(jù)庫(kù)一線(xiàn)的開(kāi)發(fā)和運(yùn)維人員，在云棲社區(qū)做了以下分享：

“我在4天前，手工做了一個(gè)備份，數(shù)據(jù)庫(kù)比較大，3T，你們說(shuō)差不多要70個(gè)小時(shí)備份，這個(gè)…有沒(méi)有什么辦法加快一點(diǎn)，我老板還著急要數(shù)據(jù)呢”

“你好，我們公司有個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，想遷到阿里云RDS上，對(duì)RDS的產(chǎn)品品質(zhì)我們很滿(mǎn)意，只是我們的數(shù)據(jù)庫(kù)有10T，請(qǐng)問(wèn)一下，支持這么大的實(shí)例么？”

“你好，我用了你們的MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)，最近幾天在做活動(dòng)，主庫(kù)壓力比較大，只讀實(shí)例就延遲了，現(xiàn)在看過(guò)去貌似很難跟上，有什么辦法么？”

這些抱怨也好，吐槽也罷，都來(lái)自云數(shù)據(jù)庫(kù)用戶(hù)的真實(shí)案例，總結(jié)起來(lái)，傳統(tǒng)的云數(shù)據(jù)庫(kù)由于自身架構(gòu)原因，會(huì)遇到很多問(wèn)題：

讀寫(xiě)實(shí)例和只讀實(shí)例各自擁有一份獨(dú)立的數(shù)據(jù)，用戶(hù)購(gòu)買(mǎi)只讀實(shí)例，不僅需要付出計(jì)算的成本，也需要付出存儲(chǔ)資源的成本；新建一個(gè)只讀實(shí)例需要重新拷貝數(shù)據(jù)，考慮到網(wǎng)絡(luò)限流，速度不會(huì)很快；傳統(tǒng)備份技術(shù)，由于涉及到拷貝數(shù)據(jù)，并上傳遠(yuǎn)程存儲(chǔ)，速度因此也受網(wǎng)絡(luò)影響等等。

隨著數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)量的增大，各行各業(yè)對(duì)云數(shù)據(jù)庫(kù)業(yè)務(wù)的需求增加，這些問(wèn)題就會(huì)不斷加劇。鳴嵩說(shuō)：“這些困擾大家已久的問(wèn)題， PolarDB都可以從本質(zhì)上解決，而不是想個(gè)trick繞過(guò)去?！?/p>

核心優(yōu)勢(shì)有5個(gè)

PolarDB是阿里云數(shù)據(jù)庫(kù)團(tuán)隊(duì)過(guò)去3年間自主研發(fā)的一個(gè)企業(yè)級(jí)數(shù)據(jù)庫(kù)。鳴嵩總結(jié)了其5大核心優(yōu)勢(shì)。

第一，兼容性。PolarDB兼容了當(dāng)下最主流的、開(kāi)發(fā)者最喜歡用的MySQL和PostgreSQL兩種數(shù)據(jù)庫(kù)生態(tài)，這意味著MySQL和PostgreSQL的老用戶(hù)，在一行代碼不用改的前提下，可以把業(yè)務(wù)從原來(lái)的開(kāi)源數(shù)據(jù)庫(kù)遷移到阿里云的企業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)上。

鳴嵩說(shuō)：“從第一天起，我們做任何東西，不接受99%的兼容，我們只有100%的兼容。這是不會(huì)妥協(xié)的?！?/p>

第二，性能好。對(duì)比MySQL有6倍性能提升及相對(duì)于商業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)大幅度降低成本。拿Sysbench跑Benchmark做測(cè)試，開(kāi)源的原生數(shù)據(jù)庫(kù)性能是每秒3.5萬(wàn)的TPS，PolarDB的性能可以達(dá)到22萬(wàn)，有6倍的提升，但是價(jià)格不變。

第三，容量大。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)會(huì)受限于物理機(jī)能的磁盤(pán)大小，數(shù)據(jù)增長(zhǎng)后面臨著要么擴(kuò)容，要么定期遷移，這種方案不僅開(kāi)發(fā)成本高，還會(huì)造成業(yè)務(wù)中斷。PolarDB則支持單庫(kù)容量擴(kuò)展至上百TB以及計(jì)算引擎能力及存儲(chǔ)能力的秒級(jí)擴(kuò)展能力。

第四，技術(shù)更新?lián)Q代。云數(shù)據(jù)庫(kù)的發(fā)展趨勢(shì)出現(xiàn)了一種更好的模式，Serverless按使用量付費(fèi)?？雌饋?lái)只是計(jì)費(fèi)模型的一種變化，事實(shí)上對(duì)技術(shù)本身有很大挑戰(zhàn)。Serverless意味著彈性擴(kuò)展、調(diào)度能力、資源隔離需要做得更加精細(xì)，使得能夠支持這種計(jì)費(fèi)模式。

鳴嵩直言：“PolarDB的目標(biāo)就是從過(guò)去云計(jì)算的1.0時(shí)代走向云計(jì)算的2.0時(shí)代。數(shù)據(jù)庫(kù)從經(jīng)典時(shí)代走向Serverless時(shí)代?！?/p>

第五，一寫(xiě)多讀。鳴嵩以淘寶為例，介紹道：“電商業(yè)務(wù)，讀的壓力要比寫(xiě)的壓力大很多，傳統(tǒng)的‘一主多從模式存在空間浪費(fèi)和擴(kuò)容時(shí)間長(zhǎng)的弊病?！?/p>

PolarDB讓“一主多從”共享統(tǒng)一一個(gè)數(shù)據(jù)副本，同一個(gè)實(shí)例的所有節(jié)點(diǎn)（包括讀寫(xiě)節(jié)點(diǎn)和只讀節(jié)點(diǎn)）都實(shí)現(xiàn)訪(fǎng)問(wèn)存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)上的同一份數(shù)據(jù)，使得數(shù)據(jù)備份耗時(shí)實(shí)現(xiàn)秒級(jí)響應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了無(wú)縫擴(kuò)展，不管數(shù)據(jù)量有多大，幾分鐘內(nèi)即可實(shí)現(xiàn)只讀副本擴(kuò)容，以及數(shù)據(jù)的全量備份。

何謂國(guó)之重器

據(jù)了解，PolarDB發(fā)布以來(lái)，在公有云上已經(jīng)累計(jì)了超過(guò)600家用戶(hù)，涵蓋金融、電商、游戲、IoT等各行各業(yè)。

在被問(wèn)及為何阿里云在已經(jīng)擁有關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)的情況下，仍舊開(kāi)發(fā)出PolarDB時(shí)，鳴嵩表示：“企業(yè)級(jí)數(shù)據(jù)庫(kù)一定是國(guó)之重器。”

鳴嵩介紹道，企業(yè)級(jí)數(shù)據(jù)庫(kù)，往往要求零宕機(jī)，7×24小時(shí)的可服務(wù)性，數(shù)據(jù)絕對(duì)不能丟。這是對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)更苛刻的要求，同時(shí)還需要高安全性和無(wú)限擴(kuò)展能力?！癙olarDB的目標(biāo)就是將來(lái)能在有關(guān)國(guó)計(jì)民生的行業(yè)、金融產(chǎn)業(yè)或者政府核心業(yè)務(wù)中用上國(guó)產(chǎn)自研的數(shù)據(jù)庫(kù)。我認(rèn)為，這是我們這一代做數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)人的使命。”

此外，鳴嵩還指出一種技術(shù)趨勢(shì)。過(guò)去十年，大量互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)為了解決業(yè)務(wù)發(fā)展數(shù)據(jù)膨脹的問(wèn)題，都在使用一類(lèi)基于Share Nothing架構(gòu)做水平擴(kuò)展的數(shù)據(jù)庫(kù)，演化出了很多NoSQL和NewSQL產(chǎn)品，但這類(lèi)產(chǎn)品都有對(duì)使用場(chǎng)景的假設(shè)和限制。而ORACLE、DB2、Aurora、PolarDB這些企業(yè)級(jí)的通用數(shù)據(jù)庫(kù)，都在使用Share Everything共享存儲(chǔ)技術(shù)。鳴嵩判斷，在未來(lái)的5年之內(nèi)，隨著云時(shí)代的到來(lái)，隨著企業(yè)級(jí)云數(shù)據(jù)庫(kù)的興起，Share Everything基于共享存儲(chǔ)架構(gòu)的數(shù)據(jù)庫(kù)會(huì)成為新的熱點(diǎn)。

性能源于對(duì)硬件的訴求

為了追求性能的不斷提升，技術(shù)人員對(duì)于硬件的訴求也在不斷提高。鳴嵩介紹了PolarDB所采用的領(lǐng)先的硬件技術(shù)：包括使用3DXpoint存儲(chǔ)介質(zhì)的Optane存儲(chǔ)、NVMe SSD和RoCE RDMA網(wǎng)絡(luò)。同時(shí)面向新硬件架構(gòu)實(shí)現(xiàn)軟硬一體優(yōu)化：從數(shù)據(jù)庫(kù)、文件系統(tǒng)到網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議、分布式存儲(chǔ)系統(tǒng)和設(shè)備驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)縱貫軟件棧各層次的整個(gè)IO鏈條的深度優(yōu)化。

談及Optane存儲(chǔ)卡，鳴嵩毫無(wú)吝嗇地給了一個(gè)贊，他表示：“3D XPoint介質(zhì)比NAND顆粒提供了更好的I/O延遲和I/O QoS穩(wěn)定性，因此在數(shù)據(jù)庫(kù)整體QoS上我們?cè)?5%延遲的指標(biāo)上提升了76%的性能。我個(gè)人認(rèn)為這也是非常有工匠精神的一個(gè)介質(zhì)、一個(gè)產(chǎn)品。如果說(shuō)SSD把HDD延遲降低了一個(gè)數(shù)量級(jí)，3D XPoint又把SSD降低了一個(gè)數(shù)量級(jí)”

鳴嵩認(rèn)為，Optane很可能會(huì)打破傳統(tǒng)的Memory金字塔體系，過(guò)去的模型是CPU、內(nèi)存、SSD的三角形結(jié)構(gòu)，內(nèi)存是很快的但是比較小，掉電會(huì)丟；SSD是很大，延遲比較高，吞吐有限，但是掉電數(shù)據(jù)不會(huì)丟。而Optane在這個(gè)體系中加入了一層Apache Pass或稱(chēng)之為NVDIMM（非易失性隨機(jī)訪(fǎng)問(wèn)存儲(chǔ)器）。新的體系變成了CPU、內(nèi)存、NVDIMM和SSD，新加入的結(jié)構(gòu)，性能和內(nèi)存很接近，而且空間可以很大，掉電不會(huì)丟。

最后鳴嵩表示，Apache Pass未來(lái)很大程度上會(huì)改變數(shù)據(jù)庫(kù)軟件，也意味著數(shù)據(jù)庫(kù)的性能可以再向上提高一個(gè)檔次。