开发者学堂课程【关系型数据库 ACP 认证课程：【视频】-RDS-云关系行数据库的解析与实践】学习笔记，与课程紧密联系，让用户快速学习知识。
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【视频】PolarDB-云原生关系型数据库的解析与实践
内容介绍：
一、 PolarDB 的初步介绍
二、 PolarDB 的架构原理
三、 PolarDB 的使用及相关操作
一、 PolarDB 的初步介绍
1、PolarDB 基本概念
（1）什么是PolarDB
PolarDB 是阿里巴巴自研的新一代云原生关系型数据库，在存储计算分离架构下，利用了软硬件结合的优势，为用户提供具备极致弹性、高性能、海量存储、安全可靠的数据库服务。对比传统单机型数据库看PolarDB有哪些优势：
①单机数据库容量瓶颈。
单机数据库的容量有上限； PolarDB 由于底层使用分式存储，并且利用了一个资源池，从而可以轻松扩展。
②单机数据库扩展困难。
传统的关系型单机数据库的硬件是已确定的，无法动态的增加CPU、内存磁盘等资源；PolarDB 可以随着右峰值进行任意的弹性变配。
③数据库使用成本过高。
传统的关系型单机数据库需要另外的购买机器，布署数据库服务日常使用过程中还需要专业的运为D 编去维护；如做动态扩展、备份升级、审计等，PolarDB 都是即开即用的。
④分布式数据库应用开发繁琐。
传统数据库遇到瓶颈后，一般采用分户分表或分布式数据库，就会引入分布数，开发难度相对较高；PolarDB 是面向于延伸研发的数据库，它一是通过共享存储来解决不扩展的问题，二是计算存储分离的架构解决了 CPU 以及存储容量扩展的问题。
（2）为什么选择PolarDB
PolarDB 的六大特性：
①简单易用
PolarDB 100％兼容 MySQL 5.6/5.7/8.0, PostgreSQL 11，高度兼容 Oracle。
②降低成本
采用存储和计算分离的架构，所有计算节点共享一份数据，扩展只读节点只需支付计算的费用，不需要支付存储的费用。同时存储空间不需要手动配置，可以根据数据量去自动伸缩，用户只需要为实际的数据库容量付费即可。
③极致性能
PolarDB 的数据库内核是延伸于阿里巴巴集团的阿里 cecle ,并做了一些深度的优化，尤其是延伸方面，包括用了物理复制、 RDNA 高速网络、分布式共享存储等技术。
④海量存储
⑤安全可靠
PolarDB 的核心技术是通过使用物理复制以避免传统的基于Binlog的主从义务复制带来的备课不一致的缺陷。
⑥快速弹性
提供分钟级的配置升降级、秒级的故障恢复、全局数据一致性和免费的数据备份容灾服务。
PolarDB 的升降级、增减节点均为五分钟即可生效，其中运用了许多云原生的技术，包括容器虚顶化、分布式快存储等技术。
（3）PolarDB 的产品系列
①集群版
集群版是 PolarDB MySQL 主推的版本，支持所有的功能，也推荐直接在生产环境使用。使用计算与存储分离的架构，计算层的数据库节点可以从2个动态扩展到最多16个。
②单节点
单节点是默认采用突发性能型规格的版本，共享计算资源池提升资源利用率，单节点架构也无需 Proxy 代理节省资源成本。由于只有单节点，且省掉了 Proxy 代理等资源，因此不需要日日同步。其特点是高性价比、个人用户测试和学习的最佳选择，同时如果是创企也可以用其做入门级的产品。
③历史库
历史库是一个单独推出的具有较高压缩率的产品系列，使用了 X-Engine 作为默认存储引擎，提供了超大存储容量，满足了像监控系统日志等归档数据库存储低成本的要求。其特点是写入数据量大，但是读频次较低。
④多主架构
多主架构是 PolarDB 新推出的功能， MySQL 引擎的一写多读架构在一些极端场景下写信依旧有瓶颈，这个时候就可以选择多主架构。多主主推的是多租户的模式，支持不同数据库在不同计算节点并发写入，目前最多支持32个节点同时写入。支持数据库跨节点动态调度，秒级切换，计算节点故障秒级完成切换。
（4）关于 PolarDB 的几个基本概念
①集群
PolarDB 采用集群架构，一个集群包含一个主节点和多个读节点，最多16个节点，即一个主节点和15个只读节点。
②地域
地域是指物理的数据中心。一般情况下，PolarDB 集群应该和 ECS 实例位于同一地域，以实现最高的访问性能。
③可用区
可用区是指在某个地域内拥有独立电力和网络的物理区域。同一区域的不同可用区之间没有实质性区别。
④规格
每个节点的资源配置，比如2核4GB， PolarDB 的所有节点规格均为独享型节点，节点独占所分配到的 CPU 、内存、存储和 I/O 资源，而非与其他节点共享资源。规格在购买时是指定的，但是购买后在运行时可以做自由的伸缩。
（5）PolarDB核心概念
一部分架构上的，一部分使用上的。
主要架构上的核心概念：
①集群：读写节点，只读节点
②GDN：主集群，从集群
③地址：访问点，主地址，集群地址
④一致性：最终一致性，会话一致性，全局一致性
⑤运行状态
⑥产品规格
2、PolarDB 应用场景
（1）教育直播电商场景：分钟弹性升降配，快速应对业务峰值
● 教育、直播、电商场景下业务有明显的峰值峰谷特征，课程报名、学生课外时间、双11大促等活动时的是业务高峰，系统需要通过扩容、加只读的方法进行升降配。
● PolarDB 支持分钟级弹性，解决了传统数据库的升配时间会随着存储量的大小、宿主机资源的情况而不断上升的问题。
● 弹性扩展：PolarDB 集群版支持分钟级的升配，最多可扩展至16个节点，快速弹升 IOPS 的能力。
● 澎湃性能： PolarDB 集群版通过引擎的优化 IOPS 能力的提升，提供高并发状态下优秀的数据写入能力，轻松应对业务峰值。
● 强一致性： PolarDB 集群版主节点和读节点之间采用物理复制的方式，读节点与主节点延迟大大降低，满足电商场景中买家卖家数据一致性读取需求。
（2）游戏场景：提供高读写性能，支持业务全球化部署
● 游戏的业务通常有一个上升期，比如新出一个游戏，业务就需要不断地开新服，来匹配用户量增长的需求，过一段时间游戏到稳定期，这样老游戏服的用户变少，游戏厂商也有新的经营策略，不再需要这些资源，这样就会进行合服操作。
游戏场景下需经常进行开服合服操作，业务峰值时可能需要支撑百万级玩家同时在线的高并发压力，更可能需要确保业务的增长进行海外部署。 PolarDB 的分钟级弹性和多租户多写就可以应对这样的需求。这也是游戏客户提出的需求，想要在原实力上做回档，由于有些游戏开发是很快的，经常一天就发一个版本，会发现一些错误、 bug 或运营的问题，就需要做回档。 PolarDB 的按时间点还原、可写快照等功能都可以很好的服务回档一类的需求。
● PolarDB 提供低延迟、高稳定、高性能的云服务，满足游戏业务需求。
● 良好的游戏体验： PolarDB 集群版提供高性能的读写能力，便于新开服以及应用弹性扩容，在游戏版本发布、服务端重启等场景可以大大缩短维护时间。
● 全球化部署： PolarDB 集群版支持全球数据库 GDN 功能，可以实现分布在全球不同地域的多个 PolarDB 集群间的数据保持同步，加之阿里云在海外有大量机房，助力游戏业务轻松出海部署。
● 高可靠的服务：数据采用三副本一致性存储，很好地保证了数据的可靠性。兼容 MySQL 各种生态和中间件开源工具，非常方便游戏历史战绩、游戏充值和运营活动的开展。
（3）金融保险场景:数据强一致性保证，满足金融级可靠性要求
● 金融、保险场景流量比较稳定，业务模型不会变，这个场景下对业务要求高可用和强一致性， PolarDB 采用存储和计算分离的架构，支持秒级的故障恢复、全局数据一致性和数据备份容灾等功能，充分满足金融级合规可靠性要求。
● 高可用和全球数据库网络：多可用区架构，在多个可用区内都有数据备份，为数据库提供容灾和备份。通过 GDN 全球数据库网络功能实现数据的异地灾备，跨地域实例可同时读写，且业务无需修改代码，即可直接从同城部署扩展到异地部署。
● 高安全：采用白名单、 VPC 网络、数据多副本存储等全方位的手段对数据库数据访问、存储、管理等各个环节提供安全保障。
● 一致性：集群版采用共享分布式存储的设计，彻底解决了主从( Master - Slave ）异步复制所带来的备库数据非强一致性的问题。
（4）海量存储，支持上百 TB 级别数据
●业务的发展伴随着历史数据的飞速增长，单库能达到 TB 级别。像电商订单、聊天软件等，如钉钉，其历史聊天记录不能删去，但一般也不会查询。在这种情况下，传统数据库的存储和性能都碰到了瓶颈。 PolarDB 用存储和分离架构，单实例最高100TB存储，节点支持纵向扩展（升／降配节点）和横向扩展（增／减只读节点），快速应对业务增长。
● 历史库：提供历史库版本，相比 PolarDB 集群版最高可节省70％的存储空间，最大200TB存储空间，查询／写入性能衰减不超过10%满足大容量低成本且弱读写的历史数据存储需求。
● 快速弹性：采用存储和计算分离架构，使得数据库服务器的 CPU 、内存能够快速扩容，只需数分钟即可完成集群配置升降级。
● 无锁备份：利用底层分布式存储的快照技术，只需分钟级别即可完成对上 TB 数据量大小的数据库的备份，且整个备份过程不需要加锁，效率高，影响小。
