阿里云中間件產(chǎn)品經(jīng)理鳳豪為本文中深度介紹了阿里云分布式關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)DRDS的發(fā)展歷史以及DRDS的優(yōu)勢(shì)。下面是演講主要內(nèi)容整理。

數(shù)據(jù)庫(kù)面臨的挑戰(zhàn)

單機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量、訪問容量、容災(zāi)等方面都會(huì)隨著業(yè)務(wù)的增長(zhǎng)而到達(dá)瓶頸，無論哪一個(gè)，對(duì)業(yè)務(wù)來說是一項(xiàng)相當(dāng)艱巨的挑戰(zhàn)。存儲(chǔ)容量瓶頸問題，雖然可以通過在一個(gè)機(jī)器下面掛很多塊磁盤，做到10T、20T、30T容量，然后使用一個(gè)MySQL實(shí)例支撐，但是數(shù)據(jù)備份、數(shù)據(jù)管理(DDL)、數(shù)據(jù)檢索與更新性能(DML)都會(huì)出現(xiàn)大幅下滑。

單機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)的擴(kuò)展方式通常有兩種：通過硬件升級(jí)的方式，或者采用分布式的存儲(chǔ)方案方式。但是單機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)使用分布式架構(gòu)的同時(shí)，缺乏整體的長(zhǎng)期的優(yōu)化和產(chǎn)品化，對(duì)應(yīng)用的侵入性非常大，造成開發(fā)和運(yùn)維的成本大幅提高、降低產(chǎn)品穩(wěn)定性。

DRDS 成熟的分布式架構(gòu)，可以提供給用戶使用單機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)一致的體驗(yàn)，底層通過分布式的架構(gòu)輕松實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)的高擴(kuò)展性，降低開發(fā)成本的同時(shí)，也提升了數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)和服務(wù)擴(kuò)展能力。

數(shù)據(jù)庫(kù)的挑戰(zhàn)也在于更高的數(shù)據(jù)容量承載，更高的數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)性能支撐。數(shù)據(jù)庫(kù)關(guān)鍵能力在既要保持?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)ACID特性和事務(wù)強(qiáng)一致性支持，又要具備***擴(kuò)容和彈性擴(kuò)展的能力。

DRDS與MySQL、NoSQL的區(qū)別

那我們?cè)趺凑J(rèn)識(shí)DRDS與MySQL、NoSQL之間的差異呢?具體來說，MySQL核心優(yōu)勢(shì)是關(guān)系模型ACID特性和事務(wù)一致性，但MySQL在保持ACID特性一致性的原則下，單機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)的擴(kuò)展給開發(fā)和運(yùn)維帶來了巨大的成本。NOSQL則在拋棄關(guān)系模型特性的情況下，通過分布式的方式解決了數(shù)據(jù)庫(kù)的高擴(kuò)展性，但是面對(duì)復(fù)雜多樣的關(guān)系模型的使用場(chǎng)景NOSQL不能作為一種通用的數(shù)據(jù)庫(kù)解決方案使用，且NOSQL推出的時(shí)間短，產(chǎn)品成熟度不高，系統(tǒng)穩(wěn)定性和可運(yùn)維行較差，對(duì)于正式生產(chǎn)環(huán)境使用風(fēng)險(xiǎn)仍舊很高。

分布式關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)DRDS則在保持關(guān)系模型的特性和數(shù)據(jù)庫(kù)高擴(kuò)展性發(fā)做了很好的平衡，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)的高擴(kuò)展性的同時(shí)，也***化的保持了關(guān)系型數(shù)據(jù)ACID特性和事務(wù)一致性。

DRDS產(chǎn)品在阿里巴巴集團(tuán)內(nèi)部的對(duì)應(yīng)產(chǎn)品是TDDL，2008年開始大規(guī)模接入內(nèi)部核心系統(tǒng)生產(chǎn)環(huán)境，是阿里巴巴近千核心應(yīng)用***組件。DRDS在2014年6月開始公測(cè)，2014年12月DRDS正式上線時(shí)已穩(wěn)定服務(wù)8年以上，是阿里巴巴8年技術(shù)沉淀的結(jié)晶。

DRDS突破數(shù)據(jù)庫(kù)極限

數(shù)據(jù)庫(kù)的***個(gè)極限就是高擴(kuò)展性。

基于2008年左右分布式數(shù)據(jù)庫(kù)領(lǐng)域比較流行的數(shù)據(jù)拆分理論，淘寶開始自主研發(fā)分布式關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)來解決數(shù)據(jù)庫(kù)擴(kuò)展的問題，并于2008年上線TDDL/DRDS服務(wù)，DRDS底層采用分布式的架構(gòu)，通過“分而治之”拆分原理，將單機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)例進(jìn)行多實(shí)例拆分，依據(jù)拆分緯度將業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)拆分到單機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)例集群上，同時(shí)保持對(duì)應(yīng)用層使用邏輯上完全透明，應(yīng)用層仍舊保持單機(jī)數(shù)據(jù)一致的使用方式，但是擴(kuò)展性卻大大提升。

目前DRDS已經(jīng)可以做到完全平滑的擴(kuò)容，當(dāng)數(shù)據(jù)庫(kù)的容量或者處理能力不足的時(shí)候，只需要簡(jiǎn)單的“加機(jī)器”就能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)能力的線性擴(kuò)展，而整個(gè)過程可以做到應(yīng)用透明無感知。

分布式關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)的另外一個(gè)極大挑戰(zhàn)，在于分布式環(huán)境下跨庫(kù)SQL查詢效率。分布式架構(gòu)下邏輯單庫(kù)單表數(shù)據(jù)會(huì)分拆到不同的物理分庫(kù)分表上，當(dāng)分庫(kù)分表和業(yè)務(wù)源信息小表JOIN的時(shí)候，必然需要將分庫(kù)分表和小表數(shù)據(jù)先讀取然后做合并JOIN，這就造成存在大量的跨物理單庫(kù)的IO操作，分布式SQL的執(zhí)行效率會(huì)大大降低，而DRDS的小表復(fù)制功能可以通過簡(jiǎn)單的小表廣播配置，將JOIN的驅(qū)動(dòng)小表配置成廣播表，將廣播表的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)廣播到分庫(kù)分表上，這樣就將跨庫(kù)的JOIN變成單機(jī)JOIN操作，系統(tǒng)的性能就得到了極大的提升。

分布式關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)的另外一個(gè)巨大極限挑戰(zhàn)在分布式數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)拆分緯度是單一的，而實(shí)際數(shù)據(jù)使用緯度多樣的。當(dāng)數(shù)據(jù)拆分緯度和數(shù)據(jù)使用緯度不一致的時(shí)候，單條SQL會(huì)下發(fā)到多個(gè)物理的分庫(kù)執(zhí)行，當(dāng)分庫(kù)分表數(shù)量達(dá)到百甚至千級(jí)別的時(shí)候，大量的SQL下發(fā)和歸并操作也會(huì)造成巨大的IO性能消耗，造成系統(tǒng)的整體性能直線下降。

DRDS能夠通過異構(gòu)復(fù)制的功能，使用“空間換性能”的方式將同一份數(shù)據(jù)冗余多份，多份數(shù)據(jù)按照不同的業(yè)務(wù)使用場(chǎng)景進(jìn)行拆分，保持了業(yè)務(wù)使用緯度和數(shù)據(jù)拆分緯度的一致性，SQL跨庫(kù)查詢變成了物理單庫(kù)查詢，避免了大量IO操作，系統(tǒng)性能大幅提升。

DRDS提供的另外一個(gè)重要核心特性就是“透明讀寫分離”功能。讀寫分離是關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)使用頻度非常高的功能，但是傳統(tǒng)單機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)的讀寫分離和應(yīng)用的耦合性非常高，應(yīng)用需要從代碼層面分別操作讀實(shí)例和主實(shí)例、讀寫分離的讀寫流量分配、讀實(shí)例的擴(kuò)容以及特定SQL讀寫路由也需要修改代碼的來實(shí)現(xiàn)，這就造成了很大運(yùn)維成本，應(yīng)用的代碼復(fù)雜度增加。同時(shí)，在面對(duì)突然暴增的業(yè)務(wù)流量情況下數(shù)據(jù)庫(kù)不能夠提供快速的讀寫分離擴(kuò)容機(jī)制，對(duì)業(yè)務(wù)來說是非常大的不穩(wěn)定因素。

DRDS能夠做到對(duì)應(yīng)用完全透明的讀寫分離，將數(shù)據(jù)庫(kù)和應(yīng)用層完全解耦，應(yīng)用不需要關(guān)心底層的讀寫分離的路由具體實(shí)現(xiàn)，數(shù)據(jù)庫(kù)的連接串不需要修改。只需要在控制臺(tái)增加只讀實(shí)例和配置讀寫流量分配比例，DRDS就可以依據(jù)SQL進(jìn)行讀寫路由，同時(shí)可以實(shí)時(shí)在控制臺(tái)變更和查詢讀寫流量的分配比例，對(duì)于一些特殊的SQL如果需要強(qiáng)制路由到讀實(shí)例或者主實(shí)例執(zhí)行，也可以通過DRDS特性的hint語(yǔ)法實(shí)現(xiàn)差異化的路由規(guī)則，這對(duì)于數(shù)據(jù)庫(kù)的運(yùn)維效率是質(zhì)的提升。

透明的讀寫分離功能無論對(duì)于初創(chuàng)企業(yè)還是復(fù)雜業(yè)務(wù)場(chǎng)景的大型企業(yè)，都可以大大降低數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)維成本，降低應(yīng)用代碼復(fù)雜度，短期內(nèi)就可以具備專業(yè)的數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)維能力，系統(tǒng)的穩(wěn)定性也得到很好的保證。

DRDS具有完整的分布式事務(wù)套件、***的支持分布式事務(wù)，DRDS可以做到“讀提交”級(jí)別的分布式事務(wù)支持，能夠滿足90%以上的事務(wù)需求場(chǎng)景。同時(shí)基于阿里云長(zhǎng)期對(duì)事務(wù)的實(shí)踐得出的經(jīng)驗(yàn)，大部分的事務(wù)場(chǎng)景都不是真正的強(qiáng)一致的事務(wù)場(chǎng)景，建議通過異步的事務(wù)解耦，將強(qiáng)事務(wù)轉(zhuǎn)換為異步的事務(wù)序列，可以獲得系統(tǒng)擴(kuò)展性和系統(tǒng)性能的大幅提升。

DRDS優(yōu)勢(shì)

總體來講，DRDS突破了單機(jī)數(shù)據(jù)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)強(qiáng)依賴硬件且擴(kuò)展能力有限的困境，通過分布式集群架構(gòu)方案真正實(shí)現(xiàn)了“***平滑擴(kuò)容”。

DRDS具備高擴(kuò)展性和專業(yè)的運(yùn)維能力的同時(shí)保持了簡(jiǎn)單易用的優(yōu)勢(shì)，DRDS全面兼容MySQL協(xié)議和語(yǔ)法，支持大部分MySQL Client，通過DRDS提供的一鍵擴(kuò)容，一鍵數(shù)據(jù)遷移，透明的讀寫分離功能可以幫助企業(yè)迅速獲得大型互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)多年積累的專業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)維能力。http://click.aliyun.com/m/24591/