“Database Plus”，是近期比較火熱的一個理念，其最早是由我前同事、現(xiàn)SphereEx公司CEO張亮率先提出的，并通過開源項目 ShardingSphere(下文簡稱SS) 做了工程化實現(xiàn)。作為一名數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域從業(yè)者，對這一理念有著自己的一些解讀。

1、對 Database Plus 的解讀

作為數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施的核心，數(shù)據(jù)庫扮演著愈發(fā)重要的作用。從數(shù)據(jù)庫承擔的最為樸素的職能來看，可大致分為兩個部分即存儲和計算。作為數(shù)據(jù)的主要載體，數(shù)據(jù)庫的一大職能是完成數(shù)據(jù)的存儲，保證數(shù)據(jù)安全可用;第二大職能為數(shù)據(jù)計算，即在存儲基礎(chǔ)上提供數(shù)據(jù)的上層計算。這里所說的計算具有非常寬泛范疇，既包括對數(shù)據(jù)簡單的CRUD，也包括對數(shù)據(jù)的高階分析、挖掘及更為廣闊的其他計算場景。隨著近些年數(shù)字化轉(zhuǎn)型深化，數(shù)據(jù)被提到更高層面得到重視，數(shù)據(jù)種類、規(guī)模迅速膨脹，同時企業(yè)對數(shù)據(jù)使用呈現(xiàn)多樣化特點且針對特性能力提出更高要求。相應(yīng)的也對數(shù)據(jù)底層基礎(chǔ)設(shè)施之一的數(shù)據(jù)庫提出了相應(yīng)的要求。這里可集中表現(xiàn)在實時性、敏捷性、安全性、可用性、經(jīng)濟性、智能化、高性能、強管控、自主化、開放性、融合化及創(chuàng)新性等諸多方面。這部分可參考之前文章數(shù)字化轉(zhuǎn)型下數(shù)據(jù)庫面臨的12個挑戰(zhàn)

而Database Plus 理念的核心定位，正是基于上述現(xiàn)狀，創(chuàng)造性地提出在底層數(shù)據(jù)庫不變的情況下，通過在其上層構(gòu)建增強計算引擎，突破原有數(shù)據(jù)庫功能局限，提升數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施整體功能上限。通過對 Database Plus 理念產(chǎn)品 ShardingSphere功能研讀，其對數(shù)據(jù)計算做了三層劃分。一是原生數(shù)據(jù)庫的計算能力，根據(jù)數(shù)據(jù)庫的不同，其原生計算能力各有差異。SS 實現(xiàn)與底層數(shù)據(jù)庫的解耦，可靈活對接多種數(shù)據(jù)源，充分復(fù)用原生數(shù)據(jù)庫提供的基礎(chǔ)能力。二是基礎(chǔ)計算的增強能力，這部分主要是指對數(shù)據(jù)庫自有核心能力的增強。受限于宿主數(shù)據(jù)庫的功能缺失，可通過此方式增強其能力。比較典型的能力如數(shù)據(jù)分片、分布式事務(wù)、分布式查詢優(yōu)化等。三是數(shù)據(jù)應(yīng)用計算的增強能力，數(shù)據(jù)最終是要參與到應(yīng)用中才能發(fā)揮價值，在這一過程中需要對數(shù)據(jù)產(chǎn)生大量業(yè)務(wù)計算。很多原生數(shù)據(jù)庫是不具備或不擅長處理這種應(yīng)用類計算?？赏ㄟ^這一模式擴展增強計算。比較典型的能力如數(shù)據(jù)加密、數(shù)據(jù)脫敏、數(shù)據(jù)壓測、訪問審計等。

過去針對這三類需求，通常有兩種路徑。一種路徑是通過不斷增強數(shù)據(jù)庫內(nèi)核，不斷疊加功能滿足一、二類訴求，很多功能強大的數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)，但也不可避免面臨內(nèi)核的復(fù)雜、龐大及臃腫，同時也大幅抬高工程化實現(xiàn)難度和復(fù)雜度。第二種路徑是構(gòu)建很多垂直的數(shù)據(jù)應(yīng)用滿足第三類訴求。這種方式不在數(shù)據(jù)庫自身實現(xiàn)，而是通過完全獨立的應(yīng)用系統(tǒng)完成。當然在企業(yè)中就會面臨運維繁多技術(shù)產(chǎn)品和大量豎井式的應(yīng)用而無法整合的窘境。我們從 SS 的實現(xiàn)上看，其提出可插拔理念及上層插件化應(yīng)用，可用一種形象的比喻來概括就是“雙擎動力+渦輪增壓“。這一從汽車領(lǐng)域衍生過來的概念，可很好地詮釋其實現(xiàn)理念。原生的數(shù)據(jù)庫提供的基礎(chǔ)算力引擎，如傳統(tǒng)的汽油發(fā)動機;SS提供的基礎(chǔ)計算增強可比喻為渦輪增壓部分，其在原生數(shù)據(jù)庫計算引擎之上，增強其能力;第三部分應(yīng)用計算的增強則可理解為第二引擎，如新興的電力引擎。通過這種混合動力+渦輪增壓的配置，可大幅提升原有動力系統(tǒng)，滿足用戶更好的動力要求。但同時有一點不可忽視，就是無論怎么增強對用戶是無感的，用戶可見的只是動力增強了。還原到真實場景下，就是用戶依然會使用數(shù)據(jù)庫，依然通過SQL語句計算數(shù)據(jù)和管理數(shù)據(jù)庫，但對應(yīng)數(shù)據(jù)庫自身已經(jīng)是一個“Super Database”了。

除此之外，Database Plus 理念還有一點不容忽視。這里談到的plus的概念，是非常多元的，可以在其上疊加大量的功能。這些功能是靈活的、發(fā)散的，甚至是個性化。而作為傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的定位是標準的、統(tǒng)一的基礎(chǔ)軟件，很難滿足上述要求。而作為 Database Plus 理念實踐產(chǎn)品 SS，率先提出了“插件化、可插拔”思想，可滿足對靈活多變的計算支持，同時借助平臺層提供的統(tǒng)一標準的訪問方式，旨在打造數(shù)據(jù)庫上層應(yīng)用、管理的標準。用戶及生態(tài)合作伙伴，完全可根據(jù)自身場景需求豐富插件能力，提升產(chǎn)品功能外延。打造出屬于自己的“DIY DB”或“組件化DB”的產(chǎn)品。SS 本身也是希望能吸引到更多的共享者，打造完整的數(shù)據(jù)庫使用生態(tài)。

2、外部挑戰(zhàn)及Db Plus解決之道

上文談到了數(shù)字化轉(zhuǎn)型深化中對數(shù)據(jù)庫提出的若干挑戰(zhàn)，這里我們就若干挑戰(zhàn)內(nèi)容稍微展開說明并談?wù)勛鳛镈atabase Plus理念的實踐者 SS 是如何解決這些問題的。

• 大規(guī)模

數(shù)據(jù)規(guī)模爆炸式增長是目前面臨的痛點問題之一。為解決這一問題，比較常規(guī)的就是數(shù)據(jù)分片，即通過數(shù)據(jù)的打散降低單體數(shù)據(jù)處理規(guī)模，因而可承載更大的數(shù)據(jù)量。目前分布式數(shù)據(jù)庫的處理思路基本都是這種。這其中的難點問題在于數(shù)據(jù)分片的規(guī)則是什么?一種方式是采用內(nèi)置的分片策略，用戶無需感知。這種方式的用戶體驗很好，用戶可完全按照一個“BIG DB”來使用它。很多在數(shù)據(jù)分片下的能力，完全可以系統(tǒng)內(nèi)置。很多原生分布式數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品就是這種策略，它的功能上限很高，比較符合使用者對數(shù)據(jù)庫的定位。但這一方式有不可回避的問題在于，分布式架構(gòu)的引入所造成穩(wěn)定性、高性能及其他功能缺失。第二種方式是開放分片策略，用戶可根據(jù)業(yè)務(wù)需求干預(yù)分片的位置。這種方式對用戶有一定浸入性，但也做到更好掌控。很多基于中間件演進的分布式數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品基于此類。這類產(chǎn)品穩(wěn)定性相對更好，可滿足高性能要求等。ShardingSphere 的策略與第二種方式類似，只是做的更為極致，其原生提供了更為豐富和強大的分片能力的同時，還提供給用戶充分的自主權(quán)，可完成精細粒度的用戶定制工作。

• 實時性

實時性對企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型尤為重要，實時鮮活的數(shù)據(jù)對企業(yè)尤為重要。傳統(tǒng)單機/集中式數(shù)據(jù)庫通過存儲結(jié)構(gòu)優(yōu)化、緩存的引入、執(zhí)行計劃優(yōu)化、軟硬件結(jié)合等方面很好地滿足了實時性要求。但在分布式條件下，上述優(yōu)化手段不再有效。此外，分布式架構(gòu)下數(shù)據(jù)庫需要跨組件參與計算也拖慢數(shù)據(jù)實時性反饋。如何復(fù)用單機/集中式數(shù)據(jù)庫的能力，在分布式場景下滿足需求成為關(guān)鍵。SS提供的Driver模式，給人眼前一亮的感覺。其將增強計算能力上移到應(yīng)用側(cè)，縮短訪問鏈路，提升整體性能，滿足對數(shù)據(jù)實時性的要求。當然，這一方式有天然缺陷，僅限于Java應(yīng)用可使用。

• 安全性

數(shù)據(jù)安全，是近些年來的熱門話題。從監(jiān)管方的頻頻出臺各項政策，可見一斑。作為承載數(shù)據(jù)的主體，數(shù)據(jù)庫首當其沖將更為重視安全問題。從數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)訪問、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)應(yīng)用等多角度解決數(shù)據(jù)安全問題。傳統(tǒng)的處理方式是通過數(shù)據(jù)庫與安全系統(tǒng)配合來完成上述要求，用戶需要依賴引入外部安全應(yīng)用軟件并去適配多種數(shù)據(jù)庫來完成。SS 的插件化理念，可通過引入多種安全插件能力來完成，并且對外提供標準數(shù)據(jù)庫接口。針對多數(shù)據(jù)庫棧的問題，也可通過靈活的適配能力來解決，甚至在上層提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)視角，完成高階的數(shù)據(jù)安全治理行為。

• 可用性

可用性，是數(shù)據(jù)庫需提供的基本保障。之前單機架構(gòu)或集中式架構(gòu)，一般是通過高可用硬件+軟件來解決;對于新興的分布式架構(gòu)來說，其組件更多也更為復(fù)雜，且對于硬件也無較多要求，這就要求軟件本身提供更高要求。SS 的處理思想是利用底層數(shù)據(jù)庫原生高可用能力，并打通與后者的感知能力。充分利用成熟數(shù)據(jù)庫的自身能力完成。當然，這種方式存在局限，針對全局的可用性是無法解決的，目前只能在單體層面解決。

• 經(jīng)濟性

隨著數(shù)據(jù)存儲規(guī)模越來越大，對數(shù)據(jù)計算要求越來越高，整體數(shù)據(jù)存儲和計算的成本也整體提高。特別是在現(xiàn)有分布式架構(gòu)下，對資源消耗尤為明顯。上述都造成用戶較高的經(jīng)濟成本。SS 走了另一條道路，它通過計算邏輯上移，將計算資源和應(yīng)用合并部署，減少對底層資源新的需求，可提高經(jīng)濟性。當然這里需要考慮資源沖突問題，它的最新版本似乎解決了這個問題。

• 簡化融合

數(shù)字化深化帶來的技術(shù)需求的多元化，與之對應(yīng)的產(chǎn)品方案也呈現(xiàn)同樣的態(tài)勢，對于數(shù)據(jù)庫方面尤為明顯。雖然可以通過統(tǒng)一管理角度去簡化管理，但對于用戶而言仍然不得不去面對復(fù)雜的使用問題。如果通過統(tǒng)一接口提供能力，無疑對用戶非常有吸引力，這就是簡化融合訴求的來源。Database Plus 倡導(dǎo)的在數(shù)據(jù)庫上層構(gòu)建統(tǒng)一、標準、開放的生態(tài)，正契合這一訴求。未來對數(shù)據(jù)庫的使用，完全可根據(jù)上層統(tǒng)一標準來實施。針對如數(shù)據(jù)安全、訪問審計、訪問控制等訴求，都可考慮在上層解決。當然這里面難點不少，如何抽象屏蔽下層復(fù)雜細節(jié)值得深思。

• 自主可控

對基礎(chǔ)軟件來說，自主可控非常關(guān)鍵。作為數(shù)字化的載體，數(shù)據(jù)庫的自主可控能力尤為重要。近些年國產(chǎn)化訴求日益高漲，也有著這方面的考慮。這其中值得關(guān)注的一點是關(guān)于開源的使用。SS 作為Apache開源的頂級項目，在這里無疑是有優(yōu)勢的。通過頂級、權(quán)威開源基金會的扶植，會使得開源項目更加健康發(fā)展。

3、對 Database Plus 的發(fā)展暢想

Database Plus，作為一種新的數(shù)據(jù)使用思想，還處在相對早期階段。但通過這一理念落地的成果-SS，已展示出不錯的發(fā)展態(tài)勢。在底層成熟的數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施之上，以開放、標準、可插拔為指導(dǎo)原則，構(gòu)建面向增值能力的數(shù)據(jù)應(yīng)用基礎(chǔ)平臺。幫助用戶快速提升數(shù)據(jù)應(yīng)用水平，構(gòu)建標準的數(shù)字化基礎(chǔ)設(shè)施，其前景未來可期!

作者介紹

韓鋒，51CTO社區(qū)編輯，CCIA（中國計算機協(xié)會）常務(wù)理事，前Oracle ACE，騰訊TVP，阿里云MVP，dbaplus等多家社群創(chuàng)始人或?qū)＜覉F成員。有著豐富的一線數(shù)據(jù)庫架構(gòu)、軟件研發(fā)、產(chǎn)品設(shè)計、團隊管理經(jīng)驗。曾擔任多家公司首席DBA、數(shù)據(jù)庫架構(gòu)師等職。在云、電商、金融、互聯(lián)網(wǎng)等行業(yè)均有涉獵，精通多種關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，對NoSQL及大數(shù)據(jù)相關(guān)技術(shù)也有涉足，實踐經(jīng)驗豐富。曾著有數(shù)據(jù)庫相關(guān)著作《SQL優(yōu)化最佳實踐》、《數(shù)據(jù)庫高效優(yōu)化》。