在當(dāng)前越來(lái)越強(qiáng)調(diào)云原生的環(huán)境下，存儲(chǔ)計(jì)算分離已經(jīng)是大勢(shì)所趨。幾乎所有我們熟知的云數(shù)據(jù)庫(kù)都已經(jīng)開(kāi)始使用存算分離實(shí)現(xiàn)資源價(jià)值的最大化，比如阿里的PolarDB，AWS 的Aurora，華為GaussDB for MySQL等。大量企業(yè)自建數(shù)據(jù)中心也開(kāi)始采用“開(kāi)源數(shù)據(jù)庫(kù)+存算分離”的方式進(jìn)行部署。
那么，我們來(lái)看看這些先進(jìn)的互聯(lián)網(wǎng)公司和數(shù)字化轉(zhuǎn)型的企業(yè)，是怎么不約而同在數(shù)據(jù)庫(kù)改造中一步步走向“存算分離”的呢？
分布式數(shù)據(jù)庫(kù)是時(shí)代的選擇
從1970年IBM的E.F Codd在論文《A Ralational Model of Data for Large Shared Data Banks》中提出的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)關(guān)系模型，開(kāi)創(chuàng)了數(shù)據(jù)庫(kù)關(guān)系方法和關(guān)系數(shù)據(jù)理論的研究，為數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)奠定了理論基礎(chǔ)，到1977年 Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)發(fā)布，開(kāi)啟了IBM DB2和Oracle等大型商業(yè)公司壟斷數(shù)據(jù)庫(kù)市場(chǎng)二十年。
直到90年代中期，隨著互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的來(lái)臨，開(kāi)源數(shù)據(jù)庫(kù)MySQL，PostgreSQL的出現(xiàn)，這種壟斷現(xiàn)象才被打破，以MySQL為代表的開(kāi)源數(shù)據(jù)庫(kù)開(kāi)始迅速發(fā)展。
21世紀(jì)10年代，數(shù)據(jù)的井噴式增長(zhǎng)，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)提出了水平擴(kuò)展，大集群規(guī)模，高并發(fā)等新訴求，緊接著隨著公有云的蓬勃發(fā)展，以云為載體兼具高可擴(kuò)展性、高并發(fā)性、高可用性的分布式數(shù)據(jù)庫(kù)，如谷歌Spanner，Snowflake，AWS Aurora等逐漸走進(jìn)我們的視野。
至此我們可以看到分布式數(shù)據(jù)庫(kù)的誕生是順應(yīng)時(shí)代的發(fā)展，是時(shí)代的選擇。
分布式數(shù)據(jù)庫(kù)改造，存算一體部署之殤
分布式數(shù)據(jù)庫(kù)最成功的應(yīng)用場(chǎng)景就是支撐了早期電商業(yè)務(wù)的快速發(fā)展，然而隨著企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的深入，數(shù)據(jù)總量和形式呈現(xiàn)指數(shù)級(jí)的增長(zhǎng)，數(shù)據(jù)庫(kù)要應(yīng)對(duì)的是不斷飆升的業(yè)務(wù)下高性能、高可靠的挑戰(zhàn)；與此同時(shí)，不斷飆升的業(yè)務(wù)高峰還要求數(shù)據(jù)庫(kù)有極好的彈性伸縮能力、持續(xù)服務(wù)能力和合理的成本。
而原有的分布式數(shù)據(jù)庫(kù)“存算一體”，采用服務(wù)器本地盤(pán)的部署方式就越發(fā)顯得力不從心。
例如，由于計(jì)算、存儲(chǔ)資源捆綁，在應(yīng)對(duì)如雙11這類(lèi)突發(fā)資源高峰時(shí)，無(wú)法只對(duì)計(jì)算資源進(jìn)行快速擴(kuò)容，分布式改造后無(wú)法支持單獨(dú)彈性擴(kuò)展，有悖分布式改造的初衷。同時(shí)亞馬遜、阿里等廠家在自身和云客戶(hù)的使用中也發(fā)現(xiàn)以服務(wù)器本地盤(pán)的方式部署，在存儲(chǔ)可靠性、爆炸半徑、綜合成本等方面存在難以解決的問(wèn)題。
以某運(yùn)營(yíng)商為例，在基于MySQL開(kāi)源軟件自研的數(shù)據(jù)庫(kù)使用服務(wù)器本地盤(pán)部署的模式下，計(jì)算資源（CPU和內(nèi)存）與存儲(chǔ)資源（SSD磁盤(pán)）存在著不可調(diào)和的沖突（使用不均衡、擴(kuò)容受限、運(yùn)管困難等），并帶來(lái)成本的增加。
而這類(lèi)問(wèn)題在互聯(lián)網(wǎng)、金融、運(yùn)營(yíng)商一些云轉(zhuǎn)型企業(yè)中尤為突出：
-可靠性低：“服務(wù)器可靠性低，出問(wèn)題數(shù)據(jù)無(wú)法訪問(wèn)甚至就都丟了，必須用多從同步來(lái)補(bǔ)可靠性的缺口”，“服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)抖動(dòng)或磁盤(pán)亞健康問(wèn)題很難監(jiān)控處理，影響系統(tǒng)穩(wěn)定性”，“服務(wù)器故障修復(fù)需要比較長(zhǎng)時(shí)間，不能放太多實(shí)例”。
-運(yùn)維困難：“更換設(shè)備或擴(kuò)容需要搬遷數(shù)據(jù)庫(kù)，全量同步數(shù)據(jù)很慢”，“以前數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)量小，現(xiàn)單庫(kù)拆分成數(shù)10個(gè)實(shí)例，未來(lái)全網(wǎng)整改后，預(yù)計(jì)上千個(gè)實(shí)例，運(yùn)維太復(fù)雜”，“原來(lái)只有兩臺(tái)小型機(jī)，現(xiàn)在需要20多臺(tái)機(jī)器，4、5個(gè)機(jī)柜，機(jī)房和電都不夠了”。
-成本高：“存算綁定，無(wú)法彈性擴(kuò)容”，“資源閑置，CPU利用率低”，“為保證可靠性增加副本數(shù)，現(xiàn)有架構(gòu)成本是原來(lái)的1.5倍”。
怎么去解決分布式數(shù)據(jù)庫(kù)架構(gòu)上服務(wù)器本地盤(pán)部署這一系列問(wèn)題呢？業(yè)界一直在不停的探索，2014年AWS首次推出了Aurora，阿里在2017年推出了PolarDB，華為云在2020年推出了GaussDB for MySQL，華為存儲(chǔ)也在2021年針對(duì)企業(yè)自建數(shù)據(jù)中心，推出OceanData分布式數(shù)據(jù)庫(kù)存算分離方案，希望基于成熟的基礎(chǔ)設(shè)施“云”化技術(shù)，解決分布式數(shù)據(jù)庫(kù)架構(gòu)上的短板。
業(yè)界云原生實(shí)踐：“存算分離”，共享存儲(chǔ)是分布式數(shù)據(jù)庫(kù)的最優(yōu)選擇
沒(méi)有一個(gè)概念和架構(gòu)是無(wú)緣無(wú)故憑空冒出來(lái)的，存算分離也是業(yè)界基于當(dāng)前分布式改造的現(xiàn)狀和本地盤(pán)部署的弊端不斷探索出來(lái)的，更是互聯(lián)網(wǎng)，數(shù)字化轉(zhuǎn)型企業(yè)的共同選擇。
存算分離帶來(lái)的四大價(jià)值：
-可靠性提升：外置共享存儲(chǔ)可靠性結(jié)合云原生故障隔離和遷移能力，解決一體化方案可靠性短板，并為降低資源冗余提供基礎(chǔ)；
-資源優(yōu)化：解決數(shù)據(jù)快速移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)計(jì)算、存儲(chǔ)彈性擴(kuò)展，按需分配，減少因可靠性、運(yùn)維能力不足造成的硬件冗余；
-能力復(fù)用：使用共享存儲(chǔ)成熟的備份恢復(fù)、SSD介質(zhì)延壽、亞健康等能力，快速提升數(shù)據(jù)庫(kù)整體解決方案能力，節(jié)約開(kāi)發(fā)成本；
-架構(gòu)先進(jìn)：基于開(kāi)放生態(tài)存儲(chǔ)底座，可快速實(shí)現(xiàn)云原生數(shù)據(jù)庫(kù)能力，不影響上層應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)平滑演進(jìn)。
各行業(yè)在數(shù)字化轉(zhuǎn)型中都面臨著業(yè)務(wù)量爆炸性增長(zhǎng)，業(yè)務(wù)互聯(lián)網(wǎng)化等挑戰(zhàn)。為了在新形勢(shì)下提升服務(wù)體驗(yàn)，國(guó)內(nèi)某運(yùn)營(yíng)商聯(lián)合華為開(kāi)展創(chuàng)新和應(yīng)用實(shí)踐，采用分布式數(shù)據(jù)庫(kù)存算分離方案構(gòu)建高效BSS系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了計(jì)算、存儲(chǔ)資源在線(xiàn)彈性擴(kuò)容，整體資源利用率從10%提升到50%；數(shù)據(jù)重建恢復(fù)全自動(dòng)化，恢復(fù)時(shí)間從3小時(shí)縮短至5分鐘；共享存儲(chǔ)帶來(lái)設(shè)備級(jí)6個(gè)9高可靠。
總結(jié)
隨著5G、分布式技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)的不斷發(fā)展，及各行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的不斷深入，數(shù)據(jù)庫(kù)云化、數(shù)據(jù)庫(kù)云原生架構(gòu)已成為趨勢(shì)，計(jì)算、存儲(chǔ)分離，采用共享存儲(chǔ)的方式是數(shù)字化轉(zhuǎn)型的企業(yè)共同的選擇。
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