在IT架構中處于核心位置的數據庫，是連接上層應用和底層基礎資源的重要樞紐，相當于人的“記憶系統(tǒng)”，用于存儲、調取數據，其重要性不言而喻。可以說，數據庫是與芯片、操作系統(tǒng)并列的現代信息技術領域的三大核心，是基礎軟件“皇冠上的明珠”，同時更是支撐信息系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的重要保障。
近年來，國產數據庫已呈現出加速增長趨勢，以openGauss系數據庫為例，弗若斯特沙利文發(fā)布的《重點行業(yè)數據庫應用調研報告》顯示，2023年中國數據庫市場線下集中式openGauss系新增市場份額達21.9%，已規(guī)模應用于金融、政府、電信等十大關鍵行業(yè)核心場景。其中，云和恩墨基于openGauss內核推出的MogDB數據庫在不斷進化的同時，也在金融等行業(yè)持續(xù)商業(yè)落地。
金融行業(yè)數據庫自主創(chuàng)新正在加速
當前，金融市場的軟件升級、數字化轉型已進入關鍵時期。在工信部賽迪顧問軟件與信息服務業(yè)產業(yè)研究中心發(fā)布的《2022-2023年度中國平臺軟件市場研究報告》中顯示，金融行業(yè)將超越電信與互聯(lián)網行業(yè)成為平臺軟件增長最快、規(guī)模最大的應用市場。
而國產數據庫作為我國金融信息系統(tǒng)的關鍵軟件基礎設施，在積極發(fā)揮支撐金融行業(yè)數字化和高質量作用的同時也迎來新的發(fā)展。根據《數據庫發(fā)展研究報告（2023年）》，我國已邁入全球數據庫產業(yè)第一梯隊，市場規(guī)模占全球7.2%。
在筆者看來，當前國產化數據庫要發(fā)展起來，既需要面對金融業(yè)升級轉型的迫切需求，又要應對本土數據庫市場激烈的競爭。要想脫穎而出，勢必要深入了解金融行業(yè)對于數據庫的需求，針對互聯(lián)網化、支付場景移動化、服務普惠性、海量交易等金融業(yè)出現的新變化，進行數據庫的調優(yōu)，探索數據庫升級改造的方向。
在金融場景下，升級改造數據庫需要面對敏態(tài)與穩(wěn)態(tài)需求并存帶來的壓力：首先，迅猛發(fā)展的互聯(lián)網金融業(yè)務為IT系統(tǒng)帶來巨大的性能、彈性、成本的壓力，數字化升級的步伐不斷加快，數據庫升級改造也必須同業(yè)務發(fā)展同頻；其次，信息技術與應用創(chuàng)新趨勢下，業(yè)務需要高性能、高安全、易擴展、易管理的IT架構；第三，業(yè)務連續(xù)性要求越來越嚴，系統(tǒng)升級也需要穩(wěn)步推進。
總的來看，在數據庫升級的選型過程中，數據庫需要滿足數據強一致、極高可用性、彈性可擴展、平滑升級等更高要求。在近日召開的openGauss Summit 2023上，云和恩墨客戶成功部研發(fā)架構師羅海雄表示：“為了應對客戶對敏態(tài)與穩(wěn)態(tài)業(yè)務的多樣化需求，我們需要從PoC開始到架構設計、數據遷移與應用適配，再到最終的系統(tǒng)上線等環(huán)節(jié)，充分考慮并滿足客戶未來業(yè)務發(fā)展的需要，幫助客戶實現更平滑的數據庫遷移上線。”
云和恩墨客戶成功部研發(fā)架構師羅海雄發(fā)表演講
數據庫平滑遷移有哪些核心要點？
以服務某期貨交易所為例，云和恩墨將整個服務過程分為PoC、架構設計、數據遷移與應用適配、系統(tǒng)上線等環(huán)節(jié)。針對整個流程，羅海雄表示：“云和恩墨在整個過程中都有完備的工具、專業(yè)的專家團隊和經過實踐驗證的解決方案，能夠最大程度地支持用戶業(yè)務系統(tǒng)數據庫的平滑遷移和安全保障?！?/p>
其中，PoC是整個服務的開始也是至關重要的環(huán)節(jié)，這一環(huán)節(jié)的工作主要在于匹配客戶需求、展現產品優(yōu)勢?！霸赑oC階段，我們面臨最大的挑戰(zhàn)是如何讓產品展現出客戶所需要的特質。”羅海雄如是說。這就需要了解客戶在業(yè)務連續(xù)性、數據強一致性等方面的要求，同時兼顧高并發(fā)、低延時等性能表現，此外還需要實現源庫兼容、平滑遷移。
在羅海雄看來，了解客戶的需求只是PoC的第一步，接下來還需要進行測試等驗證環(huán)節(jié)。功能上需要進行一致性ACID測試、高可用測試、備份容災測試，性能上需要進行TPCC壓測、簡單SQL測試、業(yè)務復雜SQL測試，適配上的表結構與遷移測試、語法兼容度測試、SQL改寫測試等。羅海雄表示：“區(qū)別于其他數據庫，MogDB還增加了可觀測性、自動安裝工具、自動化運維等專有特性的展示?！?/p>
系統(tǒng)架構設計也是至關重要的一個環(huán)節(jié)，在這一環(huán)節(jié)不僅需要滿足兩地三中心、全棧國產化等業(yè)務架構方面的設計需求，同時也要滿足運維、監(jiān)控使用的架構設計。云和恩墨提供了zCloud數據庫云管平臺，實現了多元混合數據庫統(tǒng)一管理。羅海雄表示：“zCloud最大的能力是異構兼容性，支持Oracle、DB2、openGauss、MogDB、達夢等商業(yè)、開源、國產數據庫，實現資源的統(tǒng)一調度管控、按需分配。”
羅海雄認為系統(tǒng)架構設計之后的適配與遷移環(huán)節(jié)也需要投入大量精力。他表示：“自主創(chuàng)新遷移并不是簡單的數據搬遷，除了確保數據的一致、業(yè)務功能的等價、最小化停機的基本原則外，更多地要關注兼容性改造、性能的保證，從而實現，方案完備、遷移可靠、改造適度、測試充分、工期可控、運行穩(wěn)定。”在數據遷移環(huán)節(jié)，云和恩墨提供的配套遷移工具，能夠確保結構同步與數據同步，可以達到每小時1TB數據遷移和自動一致性校驗的效果。
技術創(chuàng)新加持下的MogDB Cube一體機，價值何在？
云和恩墨在服務金融等行業(yè)時，除了展現出服務能力強、流程完備等優(yōu)勢外，其技術研發(fā)、產品或解決方案的迭代能力也是值得肯定的。從云和恩墨在金融行業(yè)的應用實踐中，我們可以看出，MogDB在助力客戶自主創(chuàng)新實踐中展現出高可靠、高性能、高易用、高兼容的特點。
當然，除了數據庫在各個行業(yè)遷移替代遇到的挑戰(zhàn)外，我們還發(fā)現，隨著業(yè)務的拓展、數據量的激增，單機能力并不能承受業(yè)務增長帶來的壓力。此時，數據庫領域呈現出Share-nothing分布式架構與Share-everything資源池化架構兩種技術演進方向。那么，企業(yè)應該選擇哪種方案作為國產數據庫的替代？
云和恩墨·本原數據技術合伙人張程偉認為，從可靠性、性能、成本、運維方面考慮，Shared-everything資源池化架構更適合當下國產數據庫平替的場景。面對數據庫國產化替代的需求，云和恩墨一直在思考如何將自身對于行業(yè)的洞察、理解和來自用戶的需求變成產品力。為此，云和恩墨推出了MogDB數據庫一體機——MogDB Cube。
云和恩墨·本原數據技術合伙人張程偉發(fā)表演講
簡單來看，MogDB Cube基于鯤鵬多核處理器的性能算力，結合企業(yè)級數據庫MogDB，并在底層使用了云和恩墨擁有自主知識產權的分布式存儲軟件zStorage。zStorage在鯤鵬服務器下平均單節(jié)點性能達到50萬IOPS的同時可以達成0.8毫秒的平均時延，還能夠在磁盤故障場景下完成每15分鐘1TB數據的重構。這樣能夠滿足用戶在數字化轉型升級過程中所遇到的高并發(fā)、高性能，以及簡化運維的場景化需求。
針對數據庫場景的優(yōu)化，MogDB Cube存儲層實現8K原子寫，能夠確保寫的原子性，從而去除數據庫雙寫代價；此外還包括，xlog日志下盤實現多路異步寫，確保無空洞保序返回，在保證數據一致性的前提下提高事務提交性能。張程偉表示：“優(yōu)先處理xlog日志的IO，即使在負載過載的情況下還能獲得穩(wěn)定的事務提交性能；同時基于分布式存儲的快速克隆技術，能夠實現整個數據庫集群的快速克隆?！?/p>
資源池化架構是最新版MogDB的最大亮點。內存池化技術通過分布式鎖，將不同節(jié)點的內存整合為全局一致的分布式緩存，避免在主備節(jié)點間復制xlog日志，將主備切換的RTO時間進一步縮短到10秒以內，同時還使得備機可以提供實時一致性讀的能力，幫助對數據一致性敏感的業(yè)務從單節(jié)點擴展到集群能力。存儲池化技術，通過分布式文件系統(tǒng)提供多個數據庫節(jié)點一致訪問共享存儲的能力，這樣可以使數據庫集群中的主備節(jié)點能夠共享訪問同一份數據，將存儲成本降低50%以上?！爱斊髽I(yè)需要擴容數據庫節(jié)點提升性能時，不再需要在新節(jié)點構建全量數據，可以直接掛載訪問共享存儲上的同一份數據，實現分鐘級的備機擴容?！睆埑虃プ隽嗽敿毜年U述。
另外，MogDB Cube還針對大容量混合負載進行了性能優(yōu)化。其通過讀寫分離，以及將只讀業(yè)務自動負載均衡到多個備節(jié)點，低沖突場景可達70%的線性度，而在一主兩備架構下，多機并行查詢可以使TPC-H總性能提升150%。
同時，MogDB Cube中還融入了云和恩墨數據庫云管平臺zCloud的圖形化管理能力和自動化、智能化的運維能力，提供開箱即用的一體化的交付形式，更是為用戶節(jié)省了80%的部署時間。
張程偉介紹到，在與某客戶聯(lián)創(chuàng)方案中，客戶在生產中心和災備中心各部署一套MogDB Cube，采用“2+3”的架構，即兩個數據庫節(jié)點和三個存儲節(jié)點，從而形成MogDB Cube資源池化架構。此外，客戶還在生產中心和災備中心采用xlog日志同步復制，確保達成容災等級要求。
總結來看，MogDB Cube一體機產品，特別適合于對RTO敏感的核心業(yè)務場景，并針對大數據量混合負載場景（TP和AP）做了大量性能優(yōu)化，并且可以有效減少建設成本和運維投入。
寫在最后
如今，隨著國家對信息安全和自主可控要求不斷提高，國產數據庫市場也逐漸崛起，并進入高速發(fā)展階段。
沙利文咨詢合伙人兼董事總經理楊曉騁曾表示，從國家“十四五”提出要大力發(fā)展數據庫以來，數據庫產業(yè)在中國有了蓬勃的發(fā)展，從市場份額來看，2019年的國產化比例為35%左右，而到2022年年底，國產化的比例已經接近50%，這是一個非常令人欣喜的成績。
進入高速發(fā)展階段也要求國產數據庫廠商更要持續(xù)發(fā)力，一方面，加強技術研發(fā)，突破技術攻關、產業(yè)生態(tài)優(yōu)化、應用協(xié)同等方面的難題，另一方面，加強行業(yè)實踐，從各行各業(yè)的場景化需求出發(fā)，積累行業(yè)實踐經驗，從而助推國產數據庫行業(yè)的繁榮與發(fā)展。
我們注意到，在自主創(chuàng)新、擁抱開源生態(tài)、推進行業(yè)應用落地方面，云和恩墨也在進行著自身實踐，并致力于通過數據庫基礎軟件和管理軟件賦能千行百業(yè)的數字化升級轉型，期待在未來云和恩墨通過MogDB的自身進化和廣泛應用能夠推動中國數據庫技術的創(chuàng)新與發(fā)展，為用戶創(chuàng)造更多的價值。
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