下文給大家?guī)碓茢?shù)據(jù)庫的技術(shù)需求與架構(gòu)演進，希望能夠給大家在實際運用中帶來一定的幫助，云數(shù)據(jù)庫涉及的東西比較多，理論也不多，網(wǎng)上有很多書籍，今天我們就用創(chuàng)新互聯(lián)在行業(yè)內(nèi)累計的經(jīng)驗來做一個解答。

創(chuàng)新互聯(lián)是一家集網(wǎng)站建設(shè),雁山企業(yè)網(wǎng)站建設(shè),雁山品牌網(wǎng)站建設(shè),網(wǎng)站定制,雁山網(wǎng)站建設(shè)報價,網(wǎng)絡(luò)營銷,網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化,雁山網(wǎng)站推廣為一體的創(chuàng)新建站企業(yè)，幫助傳統(tǒng)企業(yè)提升企業(yè)形象加強企業(yè)競爭力。可充分滿足這一群體相比中小企業(yè)更為豐富、高端、多元的互聯(lián)網(wǎng)需求。同時我們時刻保持專業(yè)、時尚、前沿，時刻以成就客戶成長自我，堅持不斷學習、思考、沉淀、凈化自己，讓我們?yōu)楦嗟钠髽I(yè)打造出實用型網(wǎng)站。

如今，大型企業(yè)如金融企業(yè)和銀行等，在下一代的微服務(wù)架構(gòu)轉(zhuǎn)型要求下，需要基礎(chǔ)軟件和數(shù)據(jù)平臺能夠?qū)崿F(xiàn)原生的云化，以滿足微服務(wù)架構(gòu)的需求。
微服務(wù)，也就是一種面向服務(wù)的，有特定邊界的松散耦合的架構(gòu)。
主要特點包括，每一個微服務(wù)是一個獨立的自治系統(tǒng)，可以不依賴外部組件獨立運行；對應用只暴露接口，用戶可以靈活的調(diào)整過每個微服務(wù)的使用；業(yè)務(wù)粒度足夠小。

在企業(yè)架構(gòu)“云化”的過程中，數(shù)據(jù)庫的云化是最為重要也是難度較大的一個部分。數(shù)據(jù)庫云平臺（dbPaaS）是一類支持彈性擴張、多租戶、自我管理、并能夠運行在云服務(wù)提供商的基礎(chǔ)設(shè)施（IaaS）之上的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS）或存儲管理系統(tǒng)。

根據(jù)Gartner報告預測，數(shù)據(jù)庫云平臺市場份額將會在下一個五年中翻倍，而70%的用戶將開始使用dbPaaS數(shù)據(jù)庫云平臺。因此，為了滿足各類應用程序?qū)?shù)據(jù)庫云平臺的需求，同時為了減少私有云部署中對大量不同類型數(shù)據(jù)存儲產(chǎn)品的運維復雜性，數(shù)據(jù)庫的架構(gòu)演進將是未來十年數(shù)據(jù)庫轉(zhuǎn)型的主要方向之一。

云數(shù)據(jù)庫的技術(shù)需求
在業(yè)務(wù)和應用進行“云化”的過程中，云數(shù)據(jù)庫因為在整體架構(gòu)中的重要地位，在云化改造中的重要性不言而喻。云數(shù)據(jù)庫的核心需求有一下幾點，主要有：
?彈性擴張能力：數(shù)據(jù)庫容量需要根據(jù)業(yè)務(wù)彈性擴展，滿足不同業(yè)務(wù)的容量需求；
?彈性部署與隨需應變能力：除了數(shù)據(jù)庫的存儲，其他數(shù)據(jù)庫功能也需要根據(jù)應用的需求，進行彈性的部署調(diào)整；
?數(shù)據(jù)可靠性與服務(wù)持續(xù)能力：數(shù)據(jù)的可靠安全，全時在線是所有業(yè)務(wù)的必須要求；
?計算存儲分離：將計算和存儲資源靈活配置，既可以選擇多種計算方式也可以同時對應多種存儲方式，滿足更多業(yè)務(wù)需求；
?多模式存儲能力：結(jié)構(gòu)化、非結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化和圖等多類型數(shù)據(jù)的存儲；
?自我管理能力：提供零停機維護、持續(xù)集成、以及滾動升級能力，提升開發(fā)人員效率；
?自我監(jiān)控以及問題修復能力：故障監(jiān)控和問題修復，降低運維成本；
?是否滿足特定應用場景：針對特定場景的可插拔組件或工具；
?監(jiān)管與安全：滿足監(jiān)管的要求，保證數(shù)據(jù)的安全。

云數(shù)據(jù)庫需要滿足這些技術(shù)要求，除了在功能上的具體提升，在整體架構(gòu)上更需要進行升級和“進化”。

云數(shù)據(jù)庫架構(gòu)方向
云數(shù)據(jù)庫架構(gòu)是其能否承載應用架構(gòu)“云化”的關(guān)鍵點，隨著技術(shù)和業(yè)務(wù)的發(fā)展，云數(shù)據(jù)庫的架構(gòu)出現(xiàn)了幾個主要的發(fā)展方向：
?在dbPaaS平臺中，計算-存儲層分離將會成為主流技術(shù)方向。通過將協(xié)議解析、計算等模塊與底層存儲解耦，數(shù)據(jù)庫云平臺將存儲層進行分片以實現(xiàn)存儲的彈性水平擴張，同時通過計算層的無狀態(tài)設(shè)計允許計算層通過增加節(jié)點數(shù)量線性提升計算能力，已達到整個數(shù)據(jù)庫云平臺的彈性水平擴張。
?多模架構(gòu)成為主流趨勢，Multi-model的架構(gòu)在一個數(shù)據(jù)庫平臺就可以支持多種存儲方式，大大減少運維和開發(fā)的成本。傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中例如IBM、Oracle等早已經(jīng)提供關(guān)系型、OO、甚至XML等存儲引擎。而新一代數(shù)據(jù)庫則更提供NewSQL、JSON、圖、對象存儲等多種類型數(shù)據(jù)存儲引擎。
?云數(shù)據(jù)庫平臺將會提供多種混合模式的數(shù)據(jù)服務(wù) – 關(guān)系型與非關(guān)系型。該模式使用戶能夠在同一平臺中結(jié)合不同數(shù)據(jù)存儲類型的特點，為新一代IT應用系統(tǒng)提供混合數(shù)據(jù)存儲解決方案。
?更符合微服務(wù)業(yè)務(wù)架構(gòu)的要求，微服務(wù)要求各個服務(wù)模塊之間盡量松耦合和可獨立擴展。因此對于數(shù)據(jù)庫，也同樣會針對不同的業(yè)務(wù)，進行不同側(cè)重的配置，無論是傳統(tǒng)的“讀寫分離”或者現(xiàn)在流行的HTAP都是圍繞這個要求展開的。

針對這幾個主要的發(fā)展方向，我們就將詳細來探討云數(shù)據(jù)庫的幾個重要技術(shù)特點。

1）存儲-SQL 分離
針對云數(shù)據(jù)庫的需求和架構(gòu)方向，一種新的數(shù)據(jù)庫架構(gòu)也在漸漸成為主流，也就是數(shù)據(jù)庫的 “存儲-SQL分離”架構(gòu)。

存儲-SQL分離架構(gòu)，即指數(shù)據(jù)庫的存儲引擎和SQL引擎兩部分互相松耦合獨立工作的架構(gòu)。通常這一架構(gòu)，分為存儲、SQL和元數(shù)據(jù) 三個部分。

?存儲層：即數(shù)據(jù)庫的存儲引擎，存儲引擎負責處理數(shù)據(jù)的存儲管理。同時包含路由及事務(wù)控制，保障數(shù)據(jù)的ACID特性。此外，存儲層還應還具備索引、查詢條件過濾、排序等一系列功能。
?SQL層：SQL層主要負責處理SQL請求，上層直接面對應用程序，將應用程序的訪問請求分發(fā)給存儲層，并且接受存儲層返回的數(shù)據(jù)結(jié)果。
?元數(shù)據(jù)區(qū)：元數(shù)據(jù)區(qū)負責存儲整個數(shù)據(jù)庫的所有元數(shù)據(jù)信息。

典型的云數(shù)據(jù)庫架構(gòu)示意

對于這一架構(gòu)，其實MySQL數(shù)據(jù)庫當前的架構(gòu)是有一些類似的。
MySQL數(shù)據(jù)庫的SQL、存儲分離的架構(gòu)，在架構(gòu)較為靈活，而其開源的生態(tài)也支持將不同的產(chǎn)品、引擎和工具進行充分的對接。在存儲引擎的架構(gòu)上，插件式的存儲引擎架構(gòu)將查詢處理和其它的系統(tǒng)任務(wù)以及數(shù)據(jù)的存儲提取相分離。這種架構(gòu)可以根據(jù)業(yè)務(wù)的需求和實際需要選擇合適的存儲引擎。

MySQL數(shù)據(jù)庫整體技術(shù)模塊架構(gòu)

如上圖所示，MySQL 的存儲引擎可以掛載多種不同的產(chǎn)品，每個引擎都能提供不同的技術(shù)特性。其中包括InnoDB、MyISAM等架構(gòu)。

存儲與SQL分離的架構(gòu)，目前在數(shù)據(jù)庫業(yè)界十分流行，AWS的Aurora數(shù)據(jù)庫在SQL訪問上也采用了類似的架構(gòu)。SequoiaDB 3.0 目前在MySQL兼容上，主要也是采取“SQL-存儲分離“的架構(gòu)。

SequoiaDB 3.0 MySQL 兼容邏輯架構(gòu)

SequoiaDB 3.0使用了MySQL數(shù)據(jù)庫原生的SQL解析器，天然支持MySQL協(xié)議并可以做到100%語法兼容。在該架構(gòu)中，MySQL協(xié)議解析層作為SQL解析和分發(fā)的角色，直接面對應用程序，每一個MySQL服務(wù)的接入節(jié)點都是一個獨立支持讀寫操作的MySQL進程。而數(shù)據(jù)存儲和管理層，則完全由巨杉數(shù)據(jù)庫的分布式數(shù)據(jù)庫引擎實現(xiàn)。簡單來說，SequoiaDB 3.0作為MySQL的InnoDB替換引擎，在天然支持MySQL的全部語法和功能的同時，提供了數(shù)據(jù)庫存儲層彈性擴張的能力。

2）多模Multi-Model
企業(yè)使用云數(shù)據(jù)庫對接的應用越來越多，需求多種多樣，傳統(tǒng)的做法是在dbPaaS里面提供十幾個不同的數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品分別應對各種需求，這樣的方法在系統(tǒng)增加后，整體維護性和數(shù)據(jù)一致性管理成本很高，會影響到整個系統(tǒng)的使用。

云數(shù)據(jù)庫的“多模”示意圖

為了實現(xiàn)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理和數(shù)據(jù)融合，新型數(shù)據(jù)庫需要具備多模式（Multi-Model）數(shù)據(jù)管理和存儲的能力。數(shù)據(jù)庫多模Multi-Model是指同一個數(shù)據(jù)庫支持多個存儲引擎，可以同時滿足應用程序?qū)τ诮Y(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化、非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理需求。

通常來說，結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)特指表單類型的數(shù)據(jù)存儲結(jié)構(gòu)，典型應用包括銀行核心交易等傳統(tǒng)業(yè)務(wù)；而半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)則在用戶畫像、物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備日志采集、應用點擊流分析等場景中得到大規(guī)模使用；非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)則對應著海量的的圖片、視頻、和文檔處理等業(yè)務(wù)，在金融科技的發(fā)展下增長迅速。

多模式數(shù)據(jù)管理能力，使得金融級數(shù)據(jù)庫能夠進行跨部門、跨業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)統(tǒng)一存儲與管理，實現(xiàn)多業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)融合，支撐多樣化的金融服務(wù)。

在架構(gòu)上，剛剛提到的多模Multi-model也是針對云數(shù)據(jù)庫需求的，則使得數(shù)據(jù)庫使用一套數(shù)據(jù)管理體系可以支撐多種數(shù)據(jù)類型，因此支持多種業(yè)務(wù)模式，大大降低使用和運維的成本。

3）災備和多活
對于應用程序來說，開發(fā)人員并不希望在設(shè)計應用的過程當中花費大量的精力來考慮底層數(shù)據(jù)高可用、災備與多活時應用的切換邏輯。一般來說，一個成熟的dbPaaS層應當盡可能將底層的數(shù)據(jù)多副本同步、災難切換、高可用接管等一系列操作進行封裝，對于應用程序做到完全透明。

在傳統(tǒng)的應用程序開發(fā)中，開發(fā)者使用中間件容器對數(shù)據(jù)源進行配置，底層使用F5或其他虛擬IP地址對多個數(shù)據(jù)源進行封裝。但是，在云化的演變過程中，底層的數(shù)據(jù)庫從單一節(jié)點向分布式節(jié)點過渡，對于上層的應用程序一方面希望盡可能減少應用程序設(shè)計時對分庫分表的依賴，另一方面更希望在數(shù)據(jù)節(jié)點切換，甚至數(shù)據(jù)中心災難接管的過程當中做到應用透明無感知。

SequoiaDB 3.0則引入了異地多活的架構(gòu)，應用程序可以從任意接入節(jié)點以讀寫的方式訪問本地數(shù)據(jù)庫。在數(shù)據(jù)讀寫的過程當中，巨杉數(shù)據(jù)庫能夠從底層有效地進行數(shù)據(jù)一致性控制，對多個地區(qū)本地寫入的數(shù)據(jù)進行遠程復制，確保多個站點所讀寫的數(shù)據(jù)完全一致。

另外，災難發(fā)生時巨杉數(shù)據(jù)庫提供對應用程序透明的數(shù)據(jù)切換與接管機制，動態(tài)調(diào)整底層數(shù)據(jù)分布拓撲邏輯，能夠動態(tài)有效地排除故障數(shù)據(jù)中心內(nèi)的節(jié)點，做到其他站點無感知地繼續(xù)提供數(shù)據(jù)服務(wù)。

多活相比于傳統(tǒng)的高可用來說，不僅在性能和安全性上實現(xiàn)了更大的提升，而這一架構(gòu)也能在多活數(shù)據(jù)中心中充分的應用軟硬件設(shè)備，減少冗余。

云數(shù)據(jù)庫架構(gòu)優(yōu)勢
在技術(shù)驅(qū)動的需求下，云數(shù)據(jù)庫架構(gòu)具備了幾項主要的業(yè)務(wù)價值：
?無需分庫分表：此前，一種數(shù)據(jù)庫分布式改造的方向是關(guān)系型數(shù)據(jù)庫往分布式架構(gòu)改造，MySQL分庫分表就是其中一種方案。如今，存儲-SQL分離的架構(gòu)，在數(shù)據(jù)存儲層已經(jīng)實現(xiàn)原生分步實施，就避免了復雜冗長的“分庫分表”方案。
?靈活支撐業(yè)務(wù)需求：存儲和SQL層都可以實現(xiàn)服務(wù)、存儲的彈性調(diào)整，靈活地支撐業(yè)務(wù)的需求。
?多存儲引擎兼容：由于SQL和存儲層的分離，在保持SQL接口不變的情況下，底層存儲引擎可以支撐多個不同引擎，實現(xiàn)多種數(shù)據(jù)引擎的同時兼容。
?完全兼容已有應用：由于SQL層更多使用已有的標準SQL解析器，因此對于原有應用在SQL上可以實現(xiàn)完全的兼容，沒有任何應用改造的投入。
?數(shù)據(jù)安全可用：分布式的存儲和松耦合的架構(gòu)，數(shù)據(jù)擁有安全的多副本，松耦合則大大增強了整個系統(tǒng)的容錯性。相比傳統(tǒng)單點架構(gòu)，可以很好的實現(xiàn)數(shù)據(jù)雙活甚至多活的架構(gòu)，滿足“兩地三中心”“三地五中心”的合規(guī)監(jiān)管安全要求。

云數(shù)據(jù)庫應用場景
在新架構(gòu)驅(qū)動下，云數(shù)據(jù)庫目前在多個場景下已經(jīng)開始實現(xiàn)落地應用。

傳統(tǒng)交易服務(wù)
在傳統(tǒng)中心化交易型業(yè)務(wù)中，高性能、高吞吐量的數(shù)據(jù)存儲與處理能力，ACID以及安全都是非常重要的特性。例如，在一個典型的銀行業(yè)務(wù)中，為了滿足高峰時期的在線交易量，交易型數(shù)據(jù)庫需要在億級記錄條數(shù)的數(shù)據(jù)庫中每秒處理上千比交易。同時，為了滿足生產(chǎn)系統(tǒng)的健壯性與可靠性，傳統(tǒng)交易服務(wù)對于底層數(shù)據(jù)存儲的安全性、高可用性、兩地三中心部署能力都有著非常明確的要求。

因此云數(shù)據(jù)庫既需要將傳統(tǒng)交易型業(yè)務(wù)逐漸轉(zhuǎn)移至云平臺，同時也需要在滿足安全性和合規(guī)監(jiān)管方面，為用戶提供更好的支持。

歷史數(shù)據(jù)服務(wù)
近年來，隨著IT技術(shù)與大數(shù)據(jù)的不斷發(fā)展，越來越多的企業(yè)將數(shù)據(jù)作為自身寶貴的資產(chǎn)進行長期保留。這使得一些傳統(tǒng)應用程序的歷史數(shù)據(jù)包袱越來越重，最終數(shù)據(jù)庫不堪重負導致應用整體性能低下。另一方面，隨著大數(shù)據(jù)需求的不斷增加，曾經(jīng)已經(jīng)歸檔的數(shù)據(jù)需要重新在線以滿足在線化、實時化使用、查詢和分析等等要求，這就要求將原有龐大的離線數(shù)據(jù)進行“在線化”。這些需求使得歷史數(shù)據(jù)管理成為必須。
對于歷史數(shù)據(jù)服務(wù)來說，由于對外提供應用程序的直接訪問，其健壯性、可靠性、可配置一致性策略、性能與并發(fā)能力都是極為值得關(guān)注的。同時，相對傳統(tǒng)交易服務(wù)來說，強一致和ACID反倒并不是最關(guān)注的點。鑒于一些企業(yè)直接將部分報表和自助查詢運行在歷史服務(wù)平臺上，HTAP的能力也是值得關(guān)注的特性。

云數(shù)據(jù)庫在擴展性和性能上通過分布式的架構(gòu)滿足了這些需求，將歷史數(shù)據(jù)很好的管理起來。

實時在線服務(wù)
當前大部分企業(yè)的生產(chǎn)業(yè)務(wù)系統(tǒng)與后臺的數(shù)據(jù)加工、分析與查詢系統(tǒng)都是通過T+1的方式進行數(shù)據(jù)ETL。而最近隨著流處理技術(shù)的興起，越來越多的企業(yè)開始基于流處理技術(shù)構(gòu)建T+0的數(shù)據(jù)總線，以實現(xiàn)不同業(yè)務(wù)流程之間實時數(shù)據(jù)對接。譬如說，用戶資產(chǎn)視圖就可以利用流處理技術(shù)，在提供用戶全資產(chǎn)視圖查詢的優(yōu)秀用戶體驗的同時，大幅度減輕其對后臺生產(chǎn)系統(tǒng)造成的查詢壓力。
對于實時在線服務(wù)來說，數(shù)據(jù)庫的層面最為關(guān)注性能、吞吐量、可靠性、與可用性。而對于強一致、ACID、與HTAP來說并不構(gòu)成其最重要的特性。
在線業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)多樣化和性能都需要云架構(gòu)的數(shù)據(jù)庫提供更靈活高效的支持。

影像存儲服務(wù)
很多行業(yè)在業(yè)務(wù)運營中會產(chǎn)生大量紙質(zhì)憑證，在信息化處理和監(jiān)管要求下，這些紙質(zhì)的憑證都需要掃描成影像文件并長期保存。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以及集中作業(yè)中心等理念的深入推廣，大量行業(yè)普遍需要建設(shè)統(tǒng)一的影像管理平臺。
對于典型的影像平臺來說，其存儲的數(shù)據(jù)總體量極大，使用傳統(tǒng)存儲的單位成本很高，需要進行生命周期管理時對運維又非常復雜。因此，對于逐年遞增的海量影像數(shù)據(jù)來說，大部分企業(yè)都存在查詢難、管理難、擴容難的幾大痛點。
同時，由于影像存儲服務(wù)已經(jīng)成為很多流程的一部分，其穩(wěn)定性、可靠性與健壯性與核心交易系統(tǒng)處于同一級別。因此，影像存儲服務(wù)最關(guān)注的層面在于可靠性、一致性、可擴展性、吞吐量、以及非結(jié)構(gòu)化存儲的多模特性。而其對于交易的ACID、HTAP等特性并不重點關(guān)注。

小結(jié)
云數(shù)據(jù)庫是未來數(shù)據(jù)庫發(fā)展的一個重要方向，云數(shù)據(jù)庫架構(gòu)隨著云化要求也需要進行相應的迭代，未來在云數(shù)據(jù)庫架構(gòu)的演進還會隨著需求的變化而持續(xù)發(fā)展。

看了以上關(guān)于云數(shù)據(jù)庫的技術(shù)需求與架構(gòu)演進，如果大家還有什么地方需要了解的可以在創(chuàng)新互聯(lián)行業(yè)資訊里查找自己感興趣的或者找我們的專業(yè)技術(shù)工程師解答的，創(chuàng)新互聯(lián)技術(shù)工程師在行業(yè)內(nèi)擁有十幾年的經(jīng)驗了。

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新聞標題：云數(shù)據(jù)庫的技術(shù)需求與架構(gòu)演進-創(chuàng)新互聯(lián)
網(wǎng)站URL：http://m.newbst.com/article12/cejodc.html

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