PolarDB-X 1.0-技术白皮书-技术架构

部署架构

• 支持VPC、IP白名单、非对称账号密码、TDE等方式，确保数据服务安全。
• 使用独享高性能物理资源、实例间充分隔离，支持多可用区实例，确保数据服务稳定。
• 支撑运维系统采用多地域隔离部署，核心数据服务SLA与运维管控SLA解绑，确保运维体系稳定。

内核架构

• PolarDB-X 2.0一体化形态由多个节点构成，实例内部署多个节点进行水平扩展，每个节点闭环整合计算资源与存储资源，运维管理更加便利。
• 如同大多数传统单机关系型数据库，PolarDB-X分为网络层、协议层、SQL解析层、优化层和执行层，其中优化层包含逻辑优化和物理优化，执行层包含单机两阶段执行、单机并行执行和多机并行执行，应用了多种传统单机数据库优化和执行技术。

架构优势

• 高可用经过阿里多年双11验证的X-DB(X-Paxos共识协议能力)，提供数据强一致，保证节点故障切换时RPO=0。另外支持多样化的部署和容灾能力，比如基于Paxos强同步的同城三机房、三地五中心，另外搭配binlog异步复制的两地三中心、异地灾备、异地多活等。尤其在异地长距离传输上，基于Batching & Pipelining 进行网络优化来提升性能。
  
• 高兼容PolarDB-X主要兼容MySQL，包括SQL、函数类型等，技术上引入全局时间授时服务，提供全局一致性的分布式事务能力，通过TSO+2PC提供数据库完整的ACID能力，满足分布式下的Read-Commited/Repeatable-Read的隔离级别。同时在分布式事务的基础上，提供全局二级索引能力，通过事务多写保证索引和主表数据强一致的同时，引入基于代价的CBO优化器实现索引选择。除此以外，在元数据和生态对接层面，PolarDB-X基于Online DDL的技术提供了分布式下元数据的一致性。同时硬件层面，兼容主流国产操作系统和芯片认证，比如麒麟、鲲鹏、海光等。
  另外在业界主流的分布式数据库里，分布式下的redolog/binlog等数据库变更日志其实一直被厂商所忽视，从关系数据库的发展历史来看，生态和标准对于市场规模化非常重要，PolarDB-X 2.0会支持全局binlog能力，全面兼容和拥抱MySQL数据库生态，用户可以将PolarDB-X当做一个MySQL库，采用标准的binlog dump协议获取binlog日志。
  
• 高扩展PolarDB-X基于Share-Nothing的架构支持水平扩展，同时支持数据库在线扩缩容能力，在OLTP场景下可支持千万级别的并发、以及PB级别的数据存储规模，同样在OLAP场景下，引入MPP并行查询技术，扩展机器后查询能力可线性提升，满足TPC-H等的复杂报表查询诉求。
  
• HTAP随着移动互联网和Iot设备的普及，数据会产生爆炸式的增长趋势，传统的OLTP和OLAP的解决方案是基于简单的读写分离或者ETL模型，将在线库的数据T+1的方式抽取到数据仓库中进行计算，这种方案存在存储成本高、实时性差、链路和维护成本高。PolarDB-X 2.0设计中支持OLTP和OLAP的混合负载的能力，可以在一个实例里同时运行TPC-C和TPC-H的benchmark测试，保证AP的查询不影响TP流量的稳定性。核心技术层面，我们也有自己的创新性，比如我们会在计算层精确识别出TP和AP的流量，结合多副本的特性和多副本的一致性读能力，智能将TP和AP路由到不同的副本上，同时在AP链路上默认开启MPP并行查询技术，从而在满足隔离性的基础上，线性提升AP的查询能力。在存储层上，我们也在完善计算下推能力，未来也会提供高性能列存引擎，实现行列混合的HTAP能力。
  
• 极致弹性PolarDB-X结合PolarDB云原生的技术，可以基于PolarDB的共享存储+RDMA网络优化能力，提供秒级备份、极速弹性、以及存储按需扩展的能力。基于共享存储的基础上，结合分布式的多点写入能力，可以在不迁移数据的前提下提供秒级弹性的能力，给到用户完全不一样的弹性体验。
  
• 开放生态PolarDB-X全面拥抱和坚定MySQL的开源生态，做到代码完全自主可控的同时满足分布式MySQL的兼容性，架构做到简单开放，只要具备一定MySQL背景的同学即可完成持续运维。除此以外，PolarDB-X和阿里云的数据库生态有完整的闭环对接，支持如DTS/DBS/DMS等，可打通阿里云的整个大生态。