分布式數(shù)據(jù)庫，你真的了解嗎？

分布式數(shù)據(jù)庫進(jìn)入人們的視野已經(jīng)很久了。相對于傳統(tǒng)的集中式數(shù)據(jù)庫，分布式數(shù)據(jù)庫在高性能、高可用、平滑拓展、高可靠、低成本等許多方面具有優(yōu)勢。

但時至今日，關(guān)于分布式數(shù)據(jù)庫，似乎一直缺少足夠權(quán)威和客觀的解讀。

現(xiàn)在，國家白皮書來了！

為了明確分布式數(shù)據(jù)庫的概念，梳理分布式數(shù)據(jù)庫的技術(shù)體系和應(yīng)用現(xiàn)狀，對未來的技術(shù)和應(yīng)用趨勢進(jìn)行研判，中國軟件評測中心牽頭組織了騰訊云等廠商參與，調(diào)研了國內(nèi)主要分布式數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品廠商，并對部分產(chǎn)品進(jìn)行了測評，參考了國內(nèi)外主要研究機(jī)構(gòu)的學(xué)術(shù)成果，歷時半年共同編制了《分布式數(shù)據(jù)庫發(fā)展路徑研究》報告，為我國的分布式數(shù)據(jù)庫產(chǎn)業(yè)和技術(shù)發(fā)展提供參考，為分布式數(shù)據(jù)庫的發(fā)展路徑提出建議。

以下是部分報告精華，關(guān)注「騰訊云數(shù)據(jù)庫」公眾號，回復(fù)“白皮書”，即可下載報告全文。

分布式數(shù)據(jù)庫的概念及分類

根據(jù)目前我國分布式數(shù)據(jù)庫技術(shù)現(xiàn)狀，我們認(rèn)為分布式數(shù)據(jù)庫是具備分布式事務(wù)處理能力、可平滑擴(kuò)展、分布于計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)且邏輯上統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫。具有分布式事務(wù)處理，平滑拓展和物理分布、邏輯統(tǒng)一等特征。

為了保障跨多個節(jié)點的事務(wù)原子性、一致性，分布式數(shù)據(jù)庫一般使用分布式協(xié)議來處理分布式事務(wù)。常用兩階段提交協(xié)議、三階段提交協(xié)議保障事務(wù)的原子性;使用Paxos、RAFT等協(xié)議同步數(shù)據(jù)庫事務(wù)日志從而保證分布式事務(wù)的一致性。

在存儲技術(shù)上，比較常見的有復(fù)制和分區(qū)兩種方式，采用無共享架構(gòu)，保證數(shù)據(jù)庫的高可用和低延時等。

按照對數(shù)據(jù)處理的不同方式，分布式數(shù)據(jù)庫主要分為三類：聯(lián)機(jī)事務(wù)處理、聯(lián)機(jī)分析處理和混合事務(wù)分析處理。

聯(lián)機(jī)事務(wù)處理(On-Line Transaction Processing, OLTP )是事件驅(qū)動、面向應(yīng)用的，也稱為面向交易的處理過程。其基本特征是前臺接收的用戶數(shù)據(jù)可以立即傳送到計算中心進(jìn)行處理，并在很短的時間內(nèi)給出處理結(jié)果，是對用戶操作的快速響應(yīng)。例如銀行類、電子商務(wù)類的交易系統(tǒng)就是典型的OLTP系統(tǒng)。

聯(lián)機(jī)分析處理(On-Line Analytical Processing，OLAP)是面向數(shù)據(jù)分析的，也稱為面向信息分析處理過程。它使分析人員能夠迅速、一致、交互地從各個方面觀察信息，以達(dá)到深入理解數(shù)據(jù)的目的。其特征是應(yīng)對海量數(shù)據(jù)，支持復(fù)雜的分析操作,側(cè)重決策支持，并且提供直觀易懂的查詢結(jié)果。例如數(shù)據(jù)倉庫是典型的OLAP系統(tǒng)。

混合事務(wù)分析處理( Hybrid Transaction/Analytical Process,HTAP)由Gartner 于2014年提出。目前HTAP方案主流大體有兩個方向，根據(jù)OLTP和OLAP負(fù)載是否使用相同的節(jié)點或者引擎，分為統(tǒng)一架構(gòu)和分離架構(gòu)。HTAP避免了繁瑣且昂貴的ETL(抽取、轉(zhuǎn)換、加載)操作，而且可以更快地對最新數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。這種快速分析數(shù)據(jù)的能力將成，為未來企業(yè)的核心競爭力之一。

分布式數(shù)據(jù)庫發(fā)展的現(xiàn)狀及問題

分布式數(shù)據(jù)庫發(fā)展至今，具備平滑拓展與高性能、容災(zāi)備份與高可靠、高可用和低成本等優(yōu)勢，同時已經(jīng)在互聯(lián)網(wǎng)和金融等領(lǐng)域有了成熟的案例。

以金融領(lǐng)域為例，2020年10月31日，平安銀行“A+信用卡核心系統(tǒng)”正式由騰訊云TDSQL分布式數(shù)據(jù)庫承載。系統(tǒng)基于分布式架構(gòu)，采用私有云和PssS平臺建設(shè)，實現(xiàn)了應(yīng)用微服務(wù)化，能夠按客戶維度進(jìn)行分片，行方所有的客戶的業(yè)務(wù)均可以在單個分片完成，包括交易授權(quán)、用卡業(yè)務(wù)，也包括行方的批量業(yè)務(wù)，通過shard-nothing分布式架構(gòu)，可以實現(xiàn)透明水平擴(kuò)容。

分布式數(shù)據(jù)庫雖然具備獨特技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢，但其發(fā)展也面臨一系列問題：應(yīng)用系統(tǒng)面對分布式數(shù)據(jù)庫的合理選擇問題、遺留系統(tǒng)面對分布式數(shù)據(jù)庫的遷移改造問題、分布式數(shù)據(jù)庫運(yùn)維管理較為復(fù)雜問題和分布式數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品成熟度有待提升問題（詳情見報告正文）。

分布式數(shù)據(jù)庫發(fā)展趨勢

目前，國內(nèi)絕大部分?jǐn)?shù)據(jù)庫企業(yè)均推出了分布式數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品,我國分布式數(shù)據(jù)庫發(fā)展基本與國際同步，在一些技術(shù)指標(biāo)和應(yīng)用層面甚至處于領(lǐng)先水平。在未來，分布式數(shù)據(jù)庫可能會朝著這些方向發(fā)展。

一、分布式數(shù)據(jù)庫的產(chǎn)品化日趨成熟

隨著國產(chǎn)分布式數(shù)據(jù)庫在金融、互聯(lián)網(wǎng)等重點行業(yè)中的應(yīng)用，促使產(chǎn)品技術(shù)不斷迭代，兼容性、易用性、可擴(kuò)展性等問題將一一克服。未來隨著分布式數(shù)據(jù)庫等的標(biāo)準(zhǔn)體系及評價體系的健全，分布式數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品的生態(tài)體系也將逐漸完善，在運(yùn)維保障、數(shù)據(jù)遷移、運(yùn)行監(jiān)測等方面的配套工具也將逐步成熟。

二、與人工智能等新技術(shù)融合實現(xiàn)高效運(yùn)維

在數(shù)字經(jīng)濟(jì)的推動下，數(shù)據(jù)的全生命周期管理尤為重要，而分布式數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)通常由幾十臺至數(shù)千臺服務(wù)器組成，數(shù)據(jù)庫的運(yùn)維顯得尤為重要。隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，將人工智能技術(shù)融入分布式數(shù)據(jù)庫的全生命周期，實現(xiàn)自運(yùn)維、自管理、自調(diào)優(yōu)、故障自診斷和自愈，是未來發(fā)展的必然趨.勢。另外，在交易、分析和混合負(fù)載場景下，可以通過人工智能的學(xué)習(xí)算法，實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的自動調(diào)優(yōu)。

三、分布式數(shù)據(jù)庫的服務(wù)方式將向云化發(fā)展

云計算技術(shù)已在我國各行業(yè)信息化建設(shè)中大規(guī)模應(yīng)用,為適應(yīng)未來信創(chuàng)領(lǐng)域信息化建設(shè)技術(shù)方向，降低數(shù)據(jù)庫運(yùn)維成本，靈活調(diào)度資源，國內(nèi)數(shù)據(jù)庫廠商積極布局云數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品及服務(wù)。阿里云、騰訊云、華為等已經(jīng)發(fā)布了基于自有云平臺的云數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品，傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫廠商達(dá)夢也推出云數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品?？傮w上，國內(nèi)云數(shù)據(jù)庫與國際先進(jìn)水平基本持平，為未來信創(chuàng)云數(shù)據(jù)庫發(fā)展提供良好基礎(chǔ)。

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