《云计算加速开源创新》——打造世界级云原生数据库开源社区（上）

一、 数据库业界发展趋势：全面拥抱云原生

 1. 技术趋势：云计算加速数据库系统演进

数据库技术是一个经典的技术，其基础理论早在上世纪70年代就已经基本成熟；在80年代就出现了商业化的产品。其后，每隔10年，数据库技术都会有标志性的产品出现。当然，云计算的出现也加速了数据库技术的发展。

在处理能力上，数据库从结构化数据处理、在线事务处理逐步向着海量数据的计算分析演进；在数据模型上，从传统的结构化模型逐步向着异构数据模型演进，越来越多的数据库都支持图、文档、时序、时空等新型数据模型。

云计算技术的发展给数据库带来了再次发展的机遇，云计算使得数据库向着云原生方向演进。其基本特征有两个，一个是计算分析一体化，减少数据处理过程中的数据移动，提升了数据的处理效率；另一个是存储计算分离，通过资源池化和资源解耦来满足高可扩展、高性能、弹性等需求。

2. 数据库技术架构演进：云原生分布式是未来

接下来，我们再来深入看一下数据库的架构演进过程。

从最早期的单体数据库开始，随着业务量和数据量的增长，单体数据库逐步向着分布式数据库演进。演进有两类技术路线：

• 基于共享存储，在这种架构下，事务一致性易于保证、使用体验与单机基本一致，局限性在于存储扩展能力存在上限，同时，性能受制于存储与计算之间的IO能力。

• 无共享架构，在这种架构下，单个节点同时包含存储和计算资源，优势在于扩展能力理论上无上限，局限性在于存储计算必须同步扩展，同时，性能受制于数据分布规则，使用门槛较高。

云计算技术推动了两种分布式架构的融合演进。基于云原生架构，在存算分离的基础上，计算和存储都可以随需求扩展；同时，分布式计算技术逐渐融入云原生架构，云原生数据库开始支持各种分布式计算模型，包括BSP模型、MPP模型等。

我们认为，未来的数据库会向着云原生分布式的方向不断演进，这也是我们在开源工作上会持续推进的方向。

二、 阿里云数据库整体开源策略

接下来和大家分享一下，我们过去一年在开源PolarDB上的两条开源策略。

策略一，兼容生态。因为数据库产品，它在整个IT软件体系中是一个承上启下的组件，所以数据库的发展是离不开生态的。众所周知，数据库领域有两大开源生态，MySQL和PostgreSQl，所以在刚才重磅发布上也体现了两款产品，PolarDB-X兼容MySQL的生态，PolarDB for PG兼容PG的生态。

策略二，把云上的产品直接开源。那么为什么要坚持这个原则？真正开放的开源数据库，它到底应该给用户去带来什么呢？我们有以下两个思考：

• 第一个思考，因为数据库的稳定性要求特别高，所以我们希望开源出去的PolarDB一开始就是企业级的数据库，它需要够成熟、够稳定，才能支撑客户的关键应用，所以我们选择了把在云上经过无数打磨的PolarDB云产品直接开源。

• 第二个思考，大家都知道阿里云数据库起源于开源，我们享受了大量开源数据库给我们的红利。现在我们发展起来了，我们也应该把我们认为做的好的技术，以及能够给用户和开发者带来帮助的技术回馈给社区，让更多的用户和开发者和我们一起，共同推进云原生分布式技术的发展。

三、 开源产品系列

接下来介绍一下我们开源的两款产品，PolarDB-X和PolarDB for PG。上面也提到了，PolarDB-X兼容MySQL生态，PolarDB for PG兼容PG生态。

上图是PolarDB-X的架构，它包括4个组件，分别是全局管理服务、计算集群、存储集群、日志集群。

最上面GMS是全局管理服务，主要提供元数据维护和全局授时服务。下面从左到右依次是计算集群、存储集群、日志集群。

计算集群是无状态的，可以快速扩展，主要负责SQL执行与路由、分布式事务、全局索引维护等功能。

存储集群负责数据的存储，它通过Paxos协议来保证数据的高可靠性，同时，也会配合计算集群，基于MVCC做分布式事务的可见性判断。Paxos还使得存储集群具备异地多活的部署能力，满足“两地三中心”、“三地五中心”等部署形态，为金融等行业提供数据高可靠性能力保障。

日志集群最大的特点就是提供100%兼容MySQL的binlog日志，因为“100%兼容”，所以PolarDB-X可以很方便的接入目前的数据链路生态，为下游数据处理提供业务数据。

接下来我们看一下PolarDB for PG的架构，如上图。与PolarDB-X不同，PolarDB for PG采用“共享存储、一写多读”架构：计算节点的无状态特性，使得这种架构能提供极致的弹性，特别适用于有“洪峰式”流量的场景，如电商、出行、游戏、直播等等。

同时，由于PolarDB for PG 100%兼容PG生态，可以享受PG社区丰富的插件红利，基于插件，PolarDB for PG可以提供时空分析、分布式处理等高级功能。

上图这是我们云产品的开源时间线，最近一年，我们发布了大量的企业级特性，来满足用户的实际生产需求。包括分析能力提升、安全加密、审计容灾、闪回查询、性能优化等。未来我们将持续开源相关企业级能力，并加大在国产适配和生态适配上的投入。

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