欧易

欧易(OKX)

国内用户最喜爱的合约交易所

火币

火币(HTX )

全球知名的比特币交易所

币安

币安(Binance)

全球用户最多的交易所

近十年数据库流行趋势纵览!存储计算分离、ACID全面回归......

时间:2022-10-09 14:48:31 | 浏览:2453

作者 | 黄东旭责编 | 郭 芮回看这几年,分布式系统领域出现了很多新东西,特别是云和 AI 的崛起,让这个过去其实不太 sexy 的领域一下到了风口浪尖,在这期间诞生了很多新技术、新思想,让这个古老的领域重新焕发生机。站在 2010s 的

作者 | 黄东旭

责编 | 郭 芮

回看这几年,分布式系统领域出现了很多新东西,特别是云和 AI 的崛起,让这个过去其实不太 sexy 的领域一下到了风口浪尖,在这期间诞生了很多新技术、新思想,让这个古老的领域重新焕发生机。站在 2010s 的尾巴上,我想从数据库、硬件、测试、运维等角度,跟大家一起聊聊分布式系统令人振奋的进化路程,以及谈一些对 2020s 的大胆猜想。

无论哪个时代,存储都是一个重要的话题,今天先聊聊数据库。在过去的几年,数据库技术上出现了几个很明显的趋势。

存储和计算进一步分离

Snowflake 的架构关键点是在无状态的计算节点 + 中间的缓存层 + S3 上存储数据,计算并不强耦合缓存层,非常符合云的思想。从最近 AWS 推出的 RedShift 冷热分离架构来看,AWS 也承认 Snowflake 这个搞法是先进生产力的发展方向。

另外这几年关注数据库的朋友不可能不注意到 Aurora。不同于 Snowflake,Aurora 应该是第一个将存储—计算分离的思想用在 OLTP 数据库中的产品,并大放异彩。Aurora 的成功在于将数据复制的粒度从 Binlog 降低到 Redo Log ,极大地减少复制链路上的 IO 放大。而且前端复用了 MySQL,基本做到了 100% 的应用层 MySQL 语法兼容,并且托管了运维,同时让传统的 MySQL 适用范围进一步拓展,这在中小型数据量的场景下是一个很省心的方案。

虽然 Aurora 获得了商业上的成功,但是从技术上,我并不觉得有很大的创新,熟悉 Oracle 的朋友第一次见 Aurora 的架构可能会觉得和 RAC 似曾相识。Oracle 大概在十几年前就用了类似的方案,甚至很完美的解决了 Cache Coherence 的问题。另外,Aurora 的 Multi-Master 还有很长的路要走,从最近在 ReInvent 上的说法来看,目前 Aurora 的 Multi-Master 的主要场景还是作为 Single Writer 的高可用方案,本质的原因应该是目前 Multi-Writer 采用乐观冲突检测,冲突检测的粒度是 Page,在冲突率高的场合会带来很大的性能下降。

我认为 Aurora 是一个很好的迎合 90% 的公有云互联网用户的方案:100% MySQL 兼容,对一致性不太关心,读远大于写,全托管。但同时,Aurora 的架构决定了它放弃了 10% 有极端需求的用户,如全局的 ACID 事务 + 强一致,Hyper Scale(百 T 以上,并且业务不方便拆库),需要实时的复杂 OLAP。这类方案我觉得类似 TiDB 的以 Shared-nothing 为主的设计才是唯一的出路。作为一个分布式系统工程师,我对任何不能水平扩展的架构都会觉得不太优雅。

分布式 SQL 数据库登上舞台,ACID 全面回归

回想几年前 NoSQL 最风光的时候,大家恨不得将一切系统都使用 NoSQL 改造,虽然易用性、扩展性和性能都不错,但是多数 NoSQL 系统都抛弃掉了数据库最重要的一些东西,例如 ACID 约束,SQL 等等。NoSQL 的主要推手是互联网公司,互联网公司的简单业务加上超强的工程师团队,NoSQL 丢掉的东西当然能用某些工具简单搞定。

但最近几年大家渐渐发现低垂的果实基本上没有了,剩下的都是硬骨头。

最好的例子就是作为 NoSQL 的开山鼻祖,Google 第一个搞了 NewSQL (Spanner 和 F1)。在后移动时代,业务变得越来越复杂,要求越来越实时,同时对于数据的需求也越来越强。尤其对于一些金融机构来说,一方面产品面临着互联网化,一方面不管是出于监管的要求还是业务本身的需求,ACID 是很难绕开的。更现实的是,大多数传统公司并没有像顶级互联网公司的人才供给,大量历史系统基于 SQL 开发,完全迁移到 NoSQL 上肯定不现实。

在这个背景下,分布式关系型数据库,我认为这是我们这一代人,在开源数据库这个市场上最后一个 missing part,终于慢慢流行起来。

云基础设施和数据库的进一步整合

在过去的几十年,数据库开发者都像是在单打独斗,就好像操作系统以下的就完全是黑盒了,这个假设也没错,毕竟软件开发者大多也没有硬件背景。另外如果一个方案过于绑定硬件和底层基础设施,必然很难成为事实标准,而且硬件非常不利于调试和更新,成本过高,这也是我一直对定制一体机不是太感兴趣的原因。

但是云的出现,将 IaaS 的基础能力变成了软件可复用的单元,我可以在云上按需租用算力和服务,这会给数据库开发者在设计系统的时候带来更多的可能性,举几个例子:

1、 Spanner 原生的 TrueTime API 依赖原子钟和 GPS 时钟,如果纯软件实现的话,需要牺牲的东西很多(例如 CockroachDB 的 HLC 和 TiDB 的改进版 Percolator 模型,都是基于软件时钟的事务模型)。但是长期来看,不管是 AWS 还是 GCP 都会提供类似 TrueTime 的高精度时钟服务,这样一来我们就能更好的实现低延迟长距离分布式事务。

2、 可以借助 Fargate + EKS 轻量级容器 + Managed K8s 的服务,让数据库应对突发热点小表读的场景(这个场景几乎是 Shared-Nothing 架构的老大难问题),比如在 TiDB 中通过 Raft Learner 的方式,配合云的 Auto Scaler 快速在新的容器中创建只读副本,而不是仅仅通过 3 副本提供服务;比如动态起 10 个 pod,给热点数据创建 Raft 副本(这是我们将 TiKV 的数据分片设计得那么小的一个重要原因),处理完突发的读流量后再销毁这些容器,变成 3 副本。

3、冷热数据分离,这个很好理解,将不常用的数据分片,分析型的副本,数据备份放到 S3 上,极大地降低成本。

4、 RDMA/CPU/ 超算 as a Service,任何云上的硬件层面的改进,只要暴露 API,都是可以给软件开发者带来新的好处。

例子还有很多,我就不一一列举了。总之我的观点是云服务 API 的能力会像过去的代码标准库一样,是大家可以依赖的东西,虽然现在公有云的 SLA 仍然不够理想,但是长远上看,一定是会越来越完善的。

数据库的未来在哪里?

数据库的未来是更加的垂直化还是走向统一?

对于这个问题,我同意这个世界不存在银弹,但是我也并不像我的偶像,AWS CTO Vogels 博士那么悲观,相信未来是一个割裂的世界(AWS 恨不得为了每个细分的场景设计一个数据库)。过度地细分会加大数据在不同系统中流动的成本。解决这个问题有两个关键:

  • 数据产品应该切分到什么粒度?

  • 用户可不可以不用知道背后发生了什么?

第一个问题并没有一个明确的答案,但是我觉得肯定不是越细越好的,而且这个和 Workload 有关,比如如果没有那么大量的数据,直接在 MySQL 或者 PostgreSQL 上跑分析查询其实一点问题也没有,没有必要非去用 Redshift。虽然没有直接的答案,但是我隐约觉得第一个问题和第二个问题是息息相关的,毕竟没有银弹,就像 OLAP 跑在列存储引擎上一定比行存引擎快,但是对用户来说其实可以都是 SQL 的接口。

SQL 是一个非常棒的语言,它只描述了用户的意图,而且完全与实现无关,对于数据库来说,其实可以在 SQL 层的后面来进行切分,在 TiDB 中,我们引入 TiFlash 就是一个很好的例子。动机很简单:

1、用户其实并不是数据库专家,你不能指望用户能 100% 在恰当的时间使用恰当的数据库,并且用对。

2、数据之间的同步在一个系统之下才能尽量保持更多的信息,例如,TiFlash 能保持 TiDB 中事务的 MVCC 版本,TiFlash 的数据同步粒度可以小到 Raft Log 的级别。

另外一些新的功能仍然可以以 SQL 的接口对外提供,例如全文检索,用 SQL 其实也可以简洁的表达。这里我就不一一展开了。

我其实坚信系统一定是朝着更智能、更易用的方向发展的,现在都 21 世纪了,你是希望每天拿着一个 Nokia 再背着一个相机,还是直接一部手机搞定?

作者:黄东旭,分布式系统专家、架构师、开源软件作者。PingCAP 联合创始人兼 CTO,知名开源项目 Codis/TiDB/TiKV 主要作者,曾就职于微软亚洲研究院、网易有道及豌豆荚。2015 年创业,成立 PingCAP,致力于下一代开源分布式数据库的研发工作,擅长分布式存储系统设计与实现,高并发后端架构设计。

声明:本文系作者投稿,版权归作者个人所有。

相关资讯

数据库:什么是数据库,数据库管理系统,数据库系统,数据库管理员?

数据库 : 数据库(DataBase 简称 DB)就是信息的集合或者说数据库是由数据库管理系统管理的数据的集合。数据库管理系统 : 数据库管理系统(Database Management System 简称 DBMS)是一种操纵和管理数据库

近十年数据库流行趋势纵览!存储计算分离、ACID全面回归......

作者 | 黄东旭责编 | 郭 芮回看这几年,分布式系统领域出现了很多新东西,特别是云和 AI 的崛起,让这个过去其实不太 sexy 的领域一下到了风口浪尖,在这期间诞生了很多新技术、新思想,让这个古老的领域重新焕发生机。站在 2010s 的

数据库超详细讲解,MySQL数据库的简介、及常用数据库介绍

数据库简介数据库:顾名思义,就是数据的仓库,它是长期存储在计算机内,有组织的、可共享的数据的集合。数据库管理系统(DBMS: 用来对数据进行存储、管理等操作的软件)数据库分类数据库通常分为:层次式数据库、网络式数据库和关系式数据库三种。而不

从单机到分布式数据库存储系统的演进

日前,字节跳动技术社区 ByteTech 举办的第四期字节跳动技术沙龙圆满落幕,本期沙龙以《字节云数据库架构设计与实战》为主题。在沙龙中,字节跳动基础架构数据库开发工程师马浩翔,跟大家探讨了 《从单机到分布式数据库存储系统的演进》,本文根据

什么是数据库DataBase?数据库和数据记录的概念简单讲解

大家好,在讲数据库之前,我用了很长的时间,和大家分享了很多VBA方面的一些知识点,其中很多是我个人对VBA的理解。从这讲开始我们要在原先的基础上深入的讲解一些VBA的提高利用,就是我们要开始讲解的数据库。在《VBA与数据库利用》中我会讲解到

八年级数学老师熬夜整理,计算能力弱必练:教材同步计算题训练

记得右上角点击关注,防止丢失,每日更新!很多学生在考试的时候感觉发挥得挺不错的,但是当分数出来时却发现并不是很理想。分析试卷后才发现,很多题目出错的原因不是因为不会,而是因为计算失误导致的,因为这样的原因丢分实在是太可惜了。计算能力弱的问题

互联网云计算厂商“跑马圈地”,数据库成业务突破口

记者 | 彭新曾经被甲骨文等传统IT厂商占据的数据库市场,正在成为互联网云计算厂商拓展业务、打开行业市场的突破口。近期,亚马逊云科技(AWS)、腾讯云、阿里云频繁举行数据库为主题的营销路演,各家都拉着合作厂商,让终端用户现身说法数据库“上

深度解析数据库技术的进展与应用,云计算大厂邀你免费听课

位来 发自 凹非寺量子位 编辑 | 公众号 QbitAI随着云计算、大数据产业的迅速发展,数据量呈现规模化增长且应用场景也越发丰富。同时,在国家新基建战略与信创产业的大力推进下,新一代数据库软件系统已逐渐成为业界升级需求的最佳选择。基于此,

数据库看这一篇就够了!MySQL、Redis、Mongodb等常见数据库教程

数据库是系统健康和用户行为健康的重要指标。数据库中的异常行为可能会引起应用程序中的问题。或者当应用程序中存在异常时,都可以使用数据库指标来帮助加快调试过程。先来认识下市面上常用的数据库:关系型数据库1. MySQL数据库2. Microso

为什么要使用数据库,什么是数据库

1、为什么要使用数据库持久化(persistence):把数据保存到可掉电式存储设备中以供之后使用。持久化的大多数时候是将内存中的数据存储在数据库中,当然也可以存储在磁盘文件、XML数据文件中。方便管理数据(例如:快速的检索等)2、什么是数

重塑数据库发展路径业界聚焦我国数据库产业发展

人民网北京12月27日电 (记者乔雪峰)近日发布的《软件和信息技术服务业十四五规划》中,明确提出我国“十四五”时期要加快实施国家软件发展战略,不断提升软件产业创新活力,聚力攻坚基础软件,有效满足多层次、多样化市场需求,为构建以国内大循环为主

常见的数据库类型及各种数据库特点的简单介绍

大家好,在上一讲中,讲了数据库的概念及表的概念,通过上讲的内容,我们大概了解了一些数据库的基本知识。其实,在我的日常生产中,数据库和我们也是息息相关的,当我们打电话、上网、去银行交易等等,都要访问不同的数据库,这些数据库各有自己的特点,但都

数据库篇-第一章:数据库基本概念

基础知识学习,面试必备,关注吧 骚年01 第一,什么是数据库?维基百科上是这样定义的:所谓“数据库”是以一定方式储存在一起、能予多个用户共享、具有尽可能小的冗余度、与应用程序彼此独立的数据集合。一个数据库由多个表空间(Tablespace)

C++基础语法梳理:数据库!带你深入浅出了解数据库

基本概念数据(data):描述事物的符号记录称为数据。数据库(DataBase,DB):是长期存储在计算机内、有组织的、可共享的大量数据的集合,具有永久存储、有组织、可共享三个基本特点。数据库管理系统(DataBase Management

数据库指南:一文让你浅显易懂地了解数据库

在数据分析的技能中,数据库与SQL会是性价比最高的技能之一。数据库是逻辑上的概念,它是一堆互相关联的数据,放在物理实体上,是一堆写在磁盘上的文件,文件中有数据。这些最基础的数据组成了表(table),我们把它想象成一张Excel的sheet

友情链接

网址导航 SEO域名抢注宝宝起名网妈妈知道币圈小糊涂仙酒股票网今日信阳北京旅游资讯网张真源歌迷网瑞士名表官网湖北旅游网驾校宝典学习网厦门交友聚会网重庆旅游网烧烤音乐节今日齐齐哈尔1点点奶茶会员日天门山旅游网迪奥奢侈品福建旅游网
MYSQL数据库应用网-mysql数据库基础知识、Mysql还原数据库、mysql数据库迁移方案、mysql数据库增删改查、mysql数据备份和恢复、mysql数据迁移工具、mysql数据库迁移详细步骤、mysql数据库存储目录迁移、mysql数据库不停机迁移方法、mysql数据备份和恢复、免费mysql服务器、mysql官网免费版安装教程。
MySQL数据库应用 nincu.cn ©2022-2028版权所有