摘要：?根據(jù)全球權(quán)威的IT咨詢公司Gartner的最新研究報告，在2018年度數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的魔力象限中，阿里云數(shù)據(jù)庫被列入“遠(yuǎn)見者”象限，這是國產(chǎn)數(shù)據(jù)庫首次進(jìn)入Gartner魔力象限。Gartner的魔力四象限，描述了數(shù)據(jù)庫廠商的產(chǎn)品能力和市場規(guī)模。

根據(jù)全球權(quán)威的IT咨詢公司Gartner的最新研究報告，在2018年度數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的魔力象限中，阿里云數(shù)據(jù)庫被列入“遠(yuǎn)見者”象限，這是國產(chǎn)數(shù)據(jù)庫首次進(jìn)入Gartner魔力象限。Gartner的魔力四象限，描述了數(shù)據(jù)庫廠商的產(chǎn)品能力和市場規(guī)模。四個象限依次分別為領(lǐng)導(dǎo)者、挑戰(zhàn)者、遠(yuǎn)見者和特定領(lǐng)域者。目前數(shù)據(jù)庫魔力象限領(lǐng)導(dǎo)者，以老牌的IT廠商Oracle，Microsoft，IBM為主。阿里云通過持續(xù)的技術(shù)研發(fā)創(chuàng)新，進(jìn)入遠(yuǎn)見者象限，代表著公司具備良好的產(chǎn)品技術(shù)創(chuàng)新性和前瞻性，在市場上進(jìn)一步突破之后將有希望成為該領(lǐng)域的絕對領(lǐng)導(dǎo)者。

“阿里云擁有所有云廠商中最為豐富的數(shù)據(jù)庫種類覆蓋度，幾乎為所有客戶的業(yè)務(wù)場景提供了多種解決方案” 分析師在報告中寫道，“除了公共云外，阿里云數(shù)據(jù)庫還提供了完整的私有化部署形態(tài)Apsara Stack和混合云數(shù)據(jù)共享解決方案，這是AWS、Google所欠缺的重要優(yōu)勢”。根據(jù)Gartner的市場分析報告，阿里云數(shù)據(jù)庫在中國所有云計算廠商中排名第一。Gartner指出阿里巴巴開源的AliSQL擁有堅實的用戶基礎(chǔ)，特別是管理和安全方面的改進(jìn)得到了廣泛認(rèn)可；另外云原生數(shù)據(jù)庫POLARDB在高性能、高容量使用場景的應(yīng)用值得期待。

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在阿里云作為唯一國產(chǎn)數(shù)據(jù)庫廠商首次入選“全球數(shù)據(jù)庫魔力象限“之際，我們通過深入分析云數(shù)據(jù)庫的演化方式，來進(jìn)一步解讀這一次的里程碑事件。

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趨勢：云數(shù)據(jù)庫的演化

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作為IT科技的核心技術(shù)之一，數(shù)據(jù)庫起源于上世紀(jì)70年代，在技術(shù)發(fā)展浪潮中歷久彌新，支撐著現(xiàn)代社會的經(jīng)濟(jì)活動和商業(yè)文明。縱觀IT、互聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)等的技術(shù)發(fā)展趨勢，從《連線》（Wired）雜志創(chuàng)始主編Kevin Kelly的《失控》、《科技想要什么》、《必然》這幾篇恢弘大作，到最近風(fēng)靡全球的尤瓦爾·赫拉利的簡史三部曲《人類簡史》，《未來簡史》和《今日簡史》，都被大眾廣泛關(guān)注。這些科技大作充分體現(xiàn)出當(dāng)今社會對于未來科技趨勢和人類社會的充分展望和遐想。無論是社會個體，還是經(jīng)濟(jì)企業(yè)，都嘗試通過對未來趨勢的感知和想象來獲得洞見，而核心關(guān)鍵詞是“演化”。同樣，云數(shù)據(jù)庫對比傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的差別，從傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫向云技術(shù)融合的演化過程中，可以充分體現(xiàn)出來。

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云計算的高速發(fā)展是和互聯(lián)網(wǎng)密不可分的。云計算服務(wù)最早孵化的契機(jī)是互聯(lián)網(wǎng)電商巨頭為了能夠充分利用大量被閑置的IT服務(wù)器這樣的一個背景產(chǎn)生的。一開始為互聯(lián)網(wǎng)開發(fā)者和創(chuàng)業(yè)型公司服務(wù)，提供易用、迅捷的、高性價比的IT資源服務(wù)。把數(shù)據(jù)庫放在云上，首先需要解決多租戶共享使用資源的問題，如圖1-1所示。通過把物理服務(wù)器的CPU、內(nèi)存、本地存儲、網(wǎng)絡(luò)資源通過虛擬機(jī)或容器進(jìn)行資源和性能的切分和隔離，就能運(yùn)行多個數(shù)據(jù)庫實例，為多個云用戶提供服務(wù)。當(dāng)然，為了減少多個數(shù)據(jù)庫之間I/O性能的串?dāng)_，高速的SSD存儲也成為了標(biāo)配。這是最早期云數(shù)據(jù)庫形態(tài)，特點(diǎn)是成本最優(yōu)，至今還在為一些首要關(guān)注成本的開發(fā)者和小客戶所使用。

圖1-1 第一個階段：基于虛擬化和本地SSD的云數(shù)據(jù)庫

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隨著這些小客戶的業(yè)務(wù)發(fā)展，一些小的創(chuàng)業(yè)公司逐漸成為獨(dú)角獸，一些Mission-Critical的關(guān)鍵業(yè)務(wù)應(yīng)用，需要提供滿足7X24小時不間斷的服務(wù)，于是新的形態(tài)在演化，在第一個階段的基礎(chǔ)上，如圖1-2，通過增加一個備庫的方式，在主庫和備庫之間同步另一份數(shù)據(jù)，然后只有主庫提供服務(wù)，備庫隨時在當(dāng)主庫發(fā)生故障的時候替換主庫進(jìn)行服務(wù)。通過這種Active-Standby的架構(gòu)，能實現(xiàn)99.95%級別的高可用服務(wù)。這是被很多生產(chǎn)環(huán)境所證實的簡單實用的高可用機(jī)制。但是代價是增加了成本，因為增加了一個隱藏的備機(jī)，同時數(shù)據(jù)也增加了1倍。

圖1-2 第二個階段：高可用的云數(shù)據(jù)庫

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在高可用的問題解決之后，隨著用戶業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)的增長，系統(tǒng)負(fù)載不斷增加，一種非常實用的“讀寫分離”架構(gòu)被引入，如圖1-3所示。讀寫分離架構(gòu)針對大部分?jǐn)?shù)據(jù)庫應(yīng)用場景下，讀和寫請求的比例為3比1以上，很多場景讀寫比例甚至達(dá)到10比1或更高。這種情形下，通過引入多個只讀節(jié)點(diǎn)（只讀庫），在只讀節(jié)點(diǎn)上各同步一份主節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，來分擔(dān)讀的負(fù)載，系統(tǒng)的整體吞吐能力得到數(shù)倍的提升，能夠非常有效的解決絕大多數(shù)的大數(shù)據(jù)量并發(fā)處理的場景。當(dāng)然，由于引入只讀節(jié)點(diǎn)，多個只讀節(jié)點(diǎn)的高可用也需要一個隱藏的備庫來支撐，也需要有一個自適應(yīng)負(fù)載均衡的讀寫分離的代理接口做數(shù)據(jù)的連接和自動分發(fā)。于是，系統(tǒng)整體處理能力提升了，可是成本卻會快速增長。比如有N個只讀節(jié)點(diǎn)，那么整體系統(tǒng)的數(shù)據(jù)就有N+1+2份復(fù)制（1個主節(jié)點(diǎn)，2個備庫）。另外，物理機(jī)本地存儲的限制，最大支持的數(shù)據(jù)量最多也只能在2TB到3TB左右。所以說，上訴架構(gòu)在并發(fā)性能、數(shù)據(jù)容量、成本、彈性等各個維度需要進(jìn)一步演化。

圖1-3引入讀寫分離架構(gòu)的高可用云數(shù)據(jù)庫

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而圖1-4 是云數(shù)據(jù)庫演化的質(zhì)的飛躍，基于共享存儲的高可用讀寫分離架構(gòu)，這種架構(gòu)利用分布式共享存儲，采用數(shù)據(jù)三副本存儲，提高了數(shù)據(jù)的可靠性。使用數(shù)據(jù)共享架構(gòu)，只讀節(jié)點(diǎn)各自無需進(jìn)行數(shù)據(jù)的復(fù)制，極大的提升了系統(tǒng)性能，而且支持多達(dá)15個只讀節(jié)點(diǎn)，還能保證更低的只讀節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)延遲。當(dāng)只有一個只讀節(jié)點(diǎn)時，只讀節(jié)點(diǎn)在獲得讀寫分離能力的同時，還能額外提供一倍的讀性能，這種Active-Active的高可用機(jī)制，相對于之前的Active-Standby的高可用機(jī)制，是一個技術(shù)演化的進(jìn)步?？傊?，基于共享分布式存儲會帶來本質(zhì)上的技術(shù)架構(gòu)優(yōu)勢，阿里云的云原生數(shù)據(jù)庫POLARDB，就是基于這樣一種最新的技術(shù)架構(gòu)演化發(fā)展而來，按照28法則并結(jié)合實際運(yùn)維經(jīng)驗來看，能夠滿足80%以上用戶的關(guān)系型數(shù)據(jù)的處理場景。

圖1-4基于分布式共享存儲的高可用讀寫分離的云原生數(shù)據(jù)庫

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從上訴云數(shù)據(jù)庫的演化過程來看，云數(shù)據(jù)庫拓展了企業(yè)級整體方案的服務(wù)能力（高可靠、高可用、負(fù)載均衡、讀寫分離等等），并且在云平臺的能力基礎(chǔ)上，通過技術(shù)架構(gòu)的演化形成云原生數(shù)據(jù)庫，提供了傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫能力的超集，形成了如圖1-5 的從資源、平臺到生態(tài)的整體云服務(wù)體系，對比傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫具有以下特點(diǎn)：

1.?????云數(shù)據(jù)庫通過計算、網(wǎng)絡(luò)、存儲的虛擬化和分布式技術(shù)，進(jìn)一步拓展了傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫計算能力的邊界。并提供了根據(jù)用戶業(yè)務(wù)應(yīng)需而變、快速彈性的服務(wù)能力。

2.?????云數(shù)據(jù)庫提供了省時、省心、省力的基于綠色計算、安全和高速網(wǎng)絡(luò)的IDC硬件部署、監(jiān)控管理和軟硬件的升級和維護(hù)服務(wù)。

3.?????云數(shù)據(jù)庫通過基于的Web服務(wù)自助管理方式，極大的簡化了用戶的購買、操作、管理過程，極大的降低了時間成本和應(yīng)用成本。

4.?????云數(shù)據(jù)庫，直接提供了傳統(tǒng)on-premise企業(yè)級關(guān)鍵應(yīng)用需要依賴高可用、負(fù)載均衡、防火墻、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、跨機(jī)房容災(zāi)等外部的其他軟硬件工具、模塊，來搭建安全可靠的滿足企業(yè)級方案的數(shù)據(jù)庫服務(wù)能力。

圖1-5 阿里云Apsara云數(shù)據(jù)庫服務(wù)體系

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云原生關(guān)系型數(shù)據(jù)庫：企業(yè)級信息的價值來源

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對于現(xiàn)代化企業(yè)來講，需要在企業(yè)云計算數(shù)據(jù)中快速發(fā)掘新的價值和機(jī)會，云服務(wù)提供的IT資源能力，已經(jīng)是整體數(shù)字化方案的最佳實踐。未來企業(yè)生產(chǎn)力的競爭，不再僅僅比拼橫向生產(chǎn)的規(guī)模，運(yùn)營的效率，和獲取資源的能力。更需要在縱向上，在應(yīng)對用戶需求的市場快速變化上，提供更加精益的生產(chǎn)力和精準(zhǔn)的營銷能力。數(shù)字化時代企業(yè)需要具有快速應(yīng)變的創(chuàng)新能力，通過數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)和分析，快速、直接、精準(zhǔn)的感知需求和洞悉市場的變化，能夠打造個性化、精細(xì)化、新穎化的產(chǎn)品和服務(wù)，給企業(yè)帶來新的生命力。企業(yè)云計算數(shù)字化IT架構(gòu)逐漸成為標(biāo)配，云服務(wù)已經(jīng)不是最早期的滿足中小互聯(lián)網(wǎng)用戶的形態(tài)和能力，云原生關(guān)系型數(shù)據(jù)庫能夠圍繞企業(yè)級云應(yīng)用關(guān)注的業(yè)務(wù)連續(xù)性、高性能處理能力、安全可靠性、可擴(kuò)展性、彈性能力等提供整體方案和服務(wù)能力。如下圖1-6所示，企業(yè)級云應(yīng)用圍繞數(shù)據(jù)管理的多個維度以及業(yè)務(wù)、信息和數(shù)據(jù)管理的流程，對于數(shù)據(jù)處理，交易過程，分析萃取，工作流等最后沉淀下來的是最為寶貴的，能夠直接表述用戶信息、需求信息、業(yè)務(wù)性能和商業(yè)價值的多個模塊，都和關(guān)系型云數(shù)據(jù)庫緊密關(guān)聯(lián)。

圖1-6 企業(yè)級云數(shù)據(jù)和信息架構(gòu)

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POLARDB：100%兼容MySQL的關(guān)系型原生數(shù)據(jù)庫

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而相比較于早期的云數(shù)據(jù)庫服務(wù)，云原生數(shù)據(jù)庫POLARDB能夠為企業(yè)提供更好的安全可靠的特性，更好的業(yè)務(wù)連續(xù)性，更快的業(yè)務(wù)需求應(yīng)變能力，更好的擴(kuò)展性，當(dāng)然還有更高的性價比。POLARDB采用最新的軟硬件一體化的創(chuàng)新融合設(shè)計，在多個技術(shù)指標(biāo)上做到世界領(lǐng)先。

1.?極速性能

POLARDB對計算和存儲引擎進(jìn)行優(yōu)化，通過標(biāo)準(zhǔn)Sysbench OLTP性能基準(zhǔn)測試，讀性能最高達(dá)到100萬QPS，寫性能最高超過25萬QPS，輕松應(yīng)對企業(yè)級大規(guī)模數(shù)據(jù)的處理。最大支持16個處理節(jié)點(diǎn)，系統(tǒng)并發(fā)聚合讀性能最高達(dá)到1000萬QPS。另外，POLARDB針對數(shù)據(jù)的復(fù)雜查詢能力，提供加速模塊，能夠獲得高達(dá)4-20倍左右的查詢加速能力。

2.?超大容量與彈性伸縮

POLARDB采用分布式共享存儲架構(gòu)，計算與存儲分離，采用最先進(jìn)的3D?Xpoints存儲介質(zhì)，存儲空間根據(jù)用戶實際使用數(shù)據(jù)自動擴(kuò)展，存儲按照用戶的實際使用量收費(fèi)，。無論多大數(shù)據(jù)量，5分鐘之內(nèi)即可完成節(jié)點(diǎn)規(guī)格的升級和進(jìn)行只讀節(jié)點(diǎn)的擴(kuò)展，應(yīng)需而變，隨需所用，極速適配。

3. 100%兼容MySQL

100%兼容MySQL OLTP（在線事務(wù)處理）的能力，向下兼容MySQL5.6，極大的降低用戶業(yè)務(wù)的適配成本，使企業(yè)上云的適配成本和改造風(fēng)險降到最低。

4.?高可靠、高可用

POLARDB使用分布式海量存儲系統(tǒng)，通過多個副本帶來數(shù)據(jù)的高可靠性。底層的存儲數(shù)據(jù)支持Snapshot進(jìn)行秒級別的極速備份。并且支持?jǐn)?shù)據(jù)強(qiáng)一致的同城災(zāi)備能力，為企業(yè)級最核心的價值數(shù)據(jù)提供最可靠的技術(shù)支撐。

5.?數(shù)據(jù)安全

POLARDB采用白名單、VPC網(wǎng)絡(luò)、SSL加密、SQL審計、數(shù)據(jù)多副本存儲、備份恢復(fù)等全方位手段，對數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)訪問、存儲、管理等各個環(huán)節(jié)提供安全保障。讓企業(yè)級數(shù)據(jù)在云上獲得全方位的安全保障。

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我們相信，企業(yè)在未來行業(yè)的融合，跨界的嘗試，微創(chuàng)新的應(yīng)用中，會不斷洞見和發(fā)掘數(shù)據(jù)的價值。而阿里云數(shù)據(jù)庫，通過持續(xù)創(chuàng)新的技術(shù)優(yōu)勢，將為企業(yè)精益生產(chǎn)力的快速進(jìn)化提供最直接的助力。

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