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华为云支招基于云场景设计高性能分布式数据库

7月6日,2018 ArchSummit 全球架构师峰会在深圳拉开序幕。这场邀请了百余位国内外技术专家作演讲嘉宾的技术会议,向来自各行各业的高端技术管理者、架构师展示了先进技术在行业中的非常好的实践,以及技术在企业转型发展中的推动作用。

华为云支招基于云场景设计高性能分布式数据库▲华为云技术专家讲解基于云场景架构设计的分布式数据库

在云时代,企业 IT 业务走向跨地区、全球化部署,IT 应用软件逐渐云化、分布式化。数据库作为承载企业业务和应用的重心,具备跨地区分布式部署能力的需求日益凸显。也因此,华为云技术专家带来的主题演讲《基于云场景架构设计的分布式数据库》广受好评。

一切都会运行在云端,好的架构是包容所有好技术的重要前提。本次演讲不但总结了传统数据库上云或云服务化中遇到的问题,而且深入介绍了华为云原生分布式数据库的技术原理和非常好的实践,与众多参会者共同探讨了云数据库在新时期的使用和发展方向。

传统架构下的“数据孤岛”

传统数据库架构源于 30 多年前的硬件设计,硬件上使用单处理器、小内存、慢速磁盘,技术上采用双机热备提供高可用(HA)。这意味着主库完成所有操作,传送日志到从库后,从库才重放日志更新本地数据副本。因此,数据库发生主库宕机、需要主备切换时系统依赖第三方仲裁。且主备实例间仅交互日志,这对于新型的互联网业务和高并发场景而言,严重制约了数据可用性和可靠性。

华为云支招基于云场景设计高性能分布式数据库▲传统数据库架构

当前,中国有 70% 新型企业的业务因数据挑战而受影响,其面临的主要问题包括了高成本和低效率。受数据“大爆炸”影响,新型企业的数据像孤岛一样散落分隔在各处,数据备份、数据挖掘和问题排查需要大量资源。企业负担不起商业 license 和专业工程师高昂的费用,因此存储、转移、分析并使用这些数据非常困难。

在此背景下,高可用、易用易维、高扩展、高性能、与大数据相辅相成的云数据库,尤其是基于云场景架构设计的云原生分布式数据库,成为企业上云非常好的选择。其中计算与存储分离、能充分发挥最新硬件性能、利用 AI 和 ML(深度学习) 等功能成发展趋势。

Gartner 报告显示,到2019年,90% 的云数据库架构采用计算与存储分离, 剩下10%没有分离的,也会被市场逐步淘汰。此外, NUMA 架构的多核 CPU、Optane SSDs 存储、RDMA 网络、GPU/ FPGA 专有硬件等最新硬件的性能也能被新架构下的云数据库吸收,并结合人工智能和深度学习加快自身进化。

云原生分布式数据库技术原理

值得一提的是,华为云得益于 30 多年的技术积累,已经完成新一代的云原生数据库服务进化。以华为云推出的高性能云原生分布式数据库为例,其设计正是基于新硬件性能,围绕解耦、近数据计算下推(NDP)、引入 AI 和 ML 等功能特性展开。

华为云支招基于云场景设计高性能分布式数据库▲华为云原生分布式数据库架构

华为云原生分布式数据库将实现计算与存储分离、主从解耦;将IO 密集型负载下推到存储节点完成,比如 redo 处理,页重构;多租户支持;引入 AI 和 ML 打造自治系统自扩展、自调优等功能。

华为云原生分布式数据库还充分利用云存储的能力,实现存储层独立容错和自愈服务、单写多读的共享访问。发挥 SSD 优势,充分利用 SSD 的随机读性能,避免随机写带来的写放大,减少磨损,减小时延。并采用 RDMA 等新网络技术和硬件,让网络不再是瓶颈,从而使整体性能得到很大提升。

此外,华为云原生分布式数据库还拥有即开即用、弹性伸缩、轻松管理、经济实用等特点,可以让用户不用关心底层架构和基础运维,只专注业务发展。这与发展云计算技术最主要的目的不谋而合。

在中国通信院对已经使用和有计划使用云计算技术的企业调查中,67.81% 的公司认为缩短应用部署时间是应用云计算最重要目的,62.56% 的公司认为节约成本是应用云计算技术最重要目的。

华为云支招基于云场景设计高性能分布式数据库▲数据来源:中国信息通信研究院

如名人们所言:有价值的东西只有对懂得的人才有意义,而一样东西的价值,在于是否需要它。如果有人想问华为云原生分布式数据库能给用户带来什么,那么云计算水龙头观点论刚好可以回答这个问题。当你需要的时候,只需扭开水龙头,水就来了。你只需要交点水费,但不需要建个水厂!

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