如今的數(shù)據(jù)庫(kù)市場(chǎng)呈現(xiàn)出一片百花齊放、百家爭(zhēng)鳴的新面貌。無(wú)論是傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)廠商、云數(shù)據(jù)庫(kù)廠商、還是新興數(shù)據(jù)庫(kù)廠商，都在不遺余力地打造各種類型的數(shù)據(jù)庫(kù)：如OLTP、OLAP、HTAP、NoSQL等。據(jù)悉，僅我國(guó)就有200多款數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品。雖然數(shù)據(jù)庫(kù)種類多、產(chǎn)品多，但整體的發(fā)展方向基本一致，即：云原生、分布式、HTAP、多模等。其中，分布式可謂是重中之重。

這是因?yàn)殡S著企業(yè)業(yè)務(wù)全面向數(shù)字化、在線化、智能化演進(jìn)，企業(yè)面臨著呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)的海量數(shù)據(jù)帶來(lái)的存儲(chǔ)需求和挑戰(zhàn)，業(yè)務(wù)上有更多的熱點(diǎn)和突發(fā)流量帶來(lái)的挑戰(zhàn)，企業(yè)需要降本增效，進(jìn)行更加智能化的數(shù)據(jù)決策，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)已經(jīng)難以滿足和響應(yīng)快速變化且持續(xù)增長(zhǎng)的業(yè)務(wù)訴求。而分布式數(shù)據(jù)庫(kù)具有透明性、數(shù)據(jù)冗余性、易于擴(kuò)展性、自治性等特點(diǎn)，還具有經(jīng)濟(jì)、性能優(yōu)越、響應(yīng)速度更快、體系結(jié)構(gòu)靈活、易于集成現(xiàn)有系統(tǒng)等特點(diǎn)，可以很好地解決企業(yè)用戶的核心訴求。

七大關(guān)鍵技術(shù)，承載金融級(jí)核心系統(tǒng)

金融行業(yè)，尤其是銀行業(yè)是對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)依賴度極高、又對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)要求最為嚴(yán)苛的行業(yè)。隨著互聯(lián)網(wǎng)及移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的興起，網(wǎng)上銀行、手機(jī)銀行、電子支付等新業(yè)態(tài)出現(xiàn)，高并發(fā)、海量數(shù)據(jù)、超高峰值等挑戰(zhàn)接踵而至，導(dǎo)致數(shù)據(jù)資源存儲(chǔ)、計(jì)算和應(yīng)用等需求大幅提升。以往銀行業(yè)務(wù)架構(gòu)采用的大/小型機(jī)+集中式數(shù)據(jù)庫(kù)的方案，已經(jīng)難以滿足對(duì)業(yè)務(wù)穩(wěn)定性與連續(xù)性的要求。而分布式數(shù)據(jù)庫(kù)可以滿足金融行業(yè)高可靠、高性能、低成本、平滑擴(kuò)展等需求，逐漸成為了金融行業(yè)打造核心競(jìng)爭(zhēng)力的重要手段之一。 

從安全的角度出發(fā)，今年早些時(shí)候，中國(guó)人民銀行會(huì)同市場(chǎng)監(jiān)管總局、銀保監(jiān)會(huì)、證監(jiān)會(huì)聯(lián)合印發(fā)了《金融標(biāo)準(zhǔn)化“十四五”發(fā)展規(guī)劃》，提出要穩(wěn)步推進(jìn)金融科技標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，系統(tǒng)完善金融數(shù)據(jù)要素標(biāo)準(zhǔn)，健全金融信息基礎(chǔ)設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)，強(qiáng)化金融網(wǎng)絡(luò)安全標(biāo)準(zhǔn)防護(hù)，推進(jìn)金融業(yè)信息化核心技術(shù)安全可控標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)。對(duì)于金融業(yè)務(wù)來(lái)說(shuō)，安全是數(shù)字金融服務(wù)的基石。為了滿足金融行業(yè)高擴(kuò)展、高并發(fā)、高性能、高安全性等挑戰(zhàn)，華為云在去年推出了主打金融政企核心業(yè)務(wù)負(fù)載的分布式數(shù)據(jù)庫(kù)旗艦產(chǎn)品——GaussDB，這是華為深度融合多年數(shù)據(jù)庫(kù)領(lǐng)域經(jīng)驗(yàn)，充分結(jié)合企業(yè)級(jí)場(chǎng)景需求，基于openGauss自研生態(tài)推出的企業(yè)級(jí)分布式關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)。是什么樣的特性使得GaussDB 俘獲了眾多金融行業(yè)用戶的心呢？這要從其關(guān)鍵技術(shù)說(shuō)起。

首先是分布式執(zhí)行框架。業(yè)務(wù)應(yīng)用下發(fā)SQL給Coordinator，SQL可以包含對(duì)數(shù)據(jù)的增（insert）、刪（delete/drop）、改（update）、查（select）。Coordinator利用數(shù)據(jù)庫(kù)的優(yōu)化器生成執(zhí)行計(jì)劃，每個(gè)DN（Data Node）會(huì)按照?qǐng)?zhí)行計(jì)劃的要求去處理數(shù)據(jù)。

GaussDB 分布式執(zhí)行框架示意圖

因?yàn)閿?shù)據(jù)是通過一致性Hash技術(shù)均勻分布在每個(gè)節(jié)點(diǎn)，因此DN在處理數(shù)據(jù)的過程中，可能需要從其他DN獲取數(shù)據(jù)，GaussDB提供了三種stream流（廣播流、聚合流和重分布流）來(lái)降低數(shù)據(jù)在DN節(jié)點(diǎn)間的流動(dòng)。DN將結(jié)果集返回給Coordinator進(jìn)行匯總。Coordinator將匯總后的結(jié)果返回給業(yè)務(wù)應(yīng)用，從而提升復(fù)雜SQL查詢的性能。

第二是GTM-Lite技術(shù)。GTM-Lite可以在保證事務(wù)全局強(qiáng)一致的同時(shí)，提供高性能的事務(wù)處理能力，避免了單GTM的性能瓶頸。這里的高性能事務(wù)管理指的是無(wú)鎖、多版本、高并發(fā)事務(wù)技術(shù)。而且分布式的GTM-Lite方案提供全局事務(wù)快照和提交管理，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)一致性，且無(wú)中心節(jié)點(diǎn)性能瓶頸。

第三個(gè)關(guān)鍵技術(shù)是基于NUMA-Aware實(shí)現(xiàn)高性能事務(wù)處理。結(jié)合鯤鵬多核CPU架構(gòu)優(yōu)勢(shì)，通過進(jìn)行NUMA綁核、對(duì)全局?jǐn)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行NUMA分區(qū)改造，減少跨核處理和核間沖突，提升業(yè)務(wù)并行處理能力；充分利用鯤鵬原生Atomic_LSE指令，實(shí)現(xiàn)NUMA-Aware自旋鎖，大幅降低指令數(shù)，有效提升指令效率，性能更強(qiáng)。

GaussDB NUMA-Aware技術(shù)架構(gòu)示意圖

第四個(gè)關(guān)鍵技術(shù)是集群HA，多層級(jí)冗余實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)無(wú)單點(diǎn)故障。GaussDB通過硬件冗余、實(shí)例冗余、數(shù)據(jù)冗余，實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)無(wú)單點(diǎn)故障，高可用。其中硬件高可用包括存儲(chǔ)磁盤RAID冗余、網(wǎng)絡(luò)雙交換機(jī)冗余、多網(wǎng)卡冗余、主機(jī)UPS電源保護(hù)。軟件高可用則包括協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)CN實(shí)例多活冗余、數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)/全局事務(wù)管理/ 集群管理器實(shí)例Active-Standby冗余。除此之外，GaussDB還通過全量+增量備份，打造閃回和PITR等企業(yè)級(jí)能力，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)按需回退、任意時(shí)間點(diǎn)的數(shù)據(jù)恢復(fù)，最終進(jìn)一步保障數(shù)據(jù)庫(kù)的高可用。

第五個(gè)關(guān)鍵技術(shù)是跨AZ/Region容災(zāi)技術(shù)帶來(lái)的高可用。首先是集群內(nèi)高可用，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)不丟失和業(yè)務(wù)秒級(jí)中斷。同城跨AZ容災(zāi)，數(shù)據(jù)不丟失，實(shí)現(xiàn)了分鐘級(jí)恢復(fù)。

除了同城跨AZ， GaussDB還推出了同城雙集群高可用方案，提供金融級(jí)高可用服務(wù)，支持RPO=0 、RTO<60s的同城雙集群切換，主集群在出現(xiàn)故障的情況下，備集群還具備繼續(xù)提供服務(wù)的能力，盡最大可能保障企業(yè)用戶的核心業(yè)務(wù)7x24小時(shí)無(wú)中斷。

第六個(gè)關(guān)鍵技術(shù)是Scale-out在線橫向擴(kuò)展帶來(lái)高擴(kuò)展。GaussDB支持單集群1000+節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)擴(kuò)展下能夠獲得卓越的性能線性比，同時(shí)節(jié)點(diǎn)擴(kuò)容能夠做到完全在線，對(duì)客戶透明。節(jié)點(diǎn)擴(kuò)容完成后DN數(shù)據(jù)自動(dòng)重分布，CN自動(dòng)完成負(fù)載均衡。

GaussDB Scale-out橫向擴(kuò)展示意圖

第七個(gè)關(guān)鍵技術(shù)是一站式遷移解決方案。GaussDB基于數(shù)據(jù)庫(kù)和應(yīng)用遷移（UGO）和數(shù)據(jù)復(fù)制服務(wù)（DRS），從遷移評(píng)估、結(jié)構(gòu)遷移、應(yīng)用遷移、全量+增量數(shù)據(jù)遷移、數(shù)據(jù)一致性動(dòng)態(tài)校驗(yàn)、流量回放等方面提供了一站式遷移上云方案，讓客戶上云更輕松、更高效。

為眾多金融機(jī)構(gòu)打造安全可靠的數(shù)字底座

在對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)要求最為苛刻的金融行業(yè)，多家國(guó)有商業(yè)銀行，以及股份制銀行和保險(xiǎn)證券機(jī)構(gòu)，已經(jīng)堅(jiān)定選擇了華為云分布式數(shù)據(jù)庫(kù)GaussDB作為數(shù)字化轉(zhuǎn)型的堅(jiān)實(shí)數(shù)據(jù)底座。

今年4月，郵儲(chǔ)銀行新一代分布式核心系統(tǒng)全面投產(chǎn)上線的消息引發(fā)了業(yè)內(nèi)的廣泛關(guān)注，這是國(guó)有六大行首個(gè)落地的分布式金融新核心系統(tǒng)?！?/span>

與其他大行一樣，郵儲(chǔ)銀行以往采用了經(jīng)典的大型機(jī)+商業(yè)軟件架構(gòu)支撐初期的信息化建設(shè)。日常業(yè)務(wù)中，銀行有不計(jì)其數(shù)的客戶交易記錄、交易明細(xì)查詢、歷史賬戶信息等數(shù)據(jù)，還需要實(shí)時(shí)的金額收支分析。隨著金融服務(wù)在線化，小額交易頻次越來(lái)越高，傳統(tǒng)的核心系統(tǒng)受到劇烈沖擊，容量瓶頸、性能支撐、業(yè)務(wù)負(fù)載等挑戰(zhàn)隨之而來(lái)，尤其在交易高峰時(shí)段，因系統(tǒng)彈性不足時(shí)常造成交易擁堵，嚴(yán)重影響了用戶體驗(yàn)。

2019年，郵儲(chǔ)銀行開始對(duì)核心系統(tǒng)進(jìn)行重構(gòu)，選擇了華為云分布式數(shù)據(jù)庫(kù)GaussDB作為新一代個(gè)人業(yè)務(wù)核心系統(tǒng)IT數(shù)字化底座的重要組成部分，進(jìn)行全新的分布式改造。GaussDB采用行業(yè)先進(jìn)的全并行分布式架構(gòu)，通過多個(gè)節(jié)點(diǎn)并行來(lái)分擔(dān)系統(tǒng)壓力，提供極致吞吐量；還擁有超大存儲(chǔ)容量，支持事務(wù)的強(qiáng)一致性；在數(shù)據(jù)保護(hù)方面，提供兩地三中心的容災(zāi)方案和多層級(jí)冗余保障數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)安全，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)無(wú)單點(diǎn)故障。

上線后的新系統(tǒng)可支撐海量交易、彈性伸縮、金融核心級(jí)高可靠和高可用，可具備為全行6.37億個(gè)人客戶、4萬(wàn)個(gè)網(wǎng)點(diǎn)提供日均20億筆，峰值6.7萬(wàn)筆/秒的交易處理能力。

除了郵儲(chǔ)銀行，GaussDB還聯(lián)合工商銀行探索和打造以分布式數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)的金融級(jí)數(shù)據(jù)庫(kù)轉(zhuǎn)型解決方案。對(duì)標(biāo)工行主機(jī)“兩地三中心”部署架構(gòu)和高可用能力，基于存算分離形成多集群部署架構(gòu)，夯實(shí)分布式數(shù)據(jù)庫(kù)核心承載能力。同時(shí)聚焦傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)與應(yīng)用耦合度高的難點(diǎn)，錘煉數(shù)據(jù)庫(kù)平滑遷移能力，實(shí)現(xiàn)異構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)的自動(dòng)遷移。

永安財(cái)產(chǎn)保險(xiǎn)是陜西省最大的財(cái)險(xiǎn)公司。華為云幫助永安財(cái)險(xiǎn)重構(gòu)了核心系統(tǒng)并實(shí)現(xiàn)了主流商業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)切換，同時(shí)降低了運(yùn)維壓力。通過切換至分布式數(shù)據(jù)庫(kù)GaussDB，實(shí)現(xiàn)數(shù)倍性能提升，提高了業(yè)務(wù)運(yùn)轉(zhuǎn)效率，整體資源投入節(jié)省25%。

由此可見，GaussDB足以勝任金融行業(yè)的多方面需求。

支撐金融行業(yè)核心架構(gòu)，任重而道遠(yuǎn)

數(shù)據(jù)庫(kù)作為金融信息系統(tǒng)的核心基礎(chǔ)設(shè)施，歷經(jīng)數(shù)十年發(fā)展，為金融行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)提供了有力的技術(shù)支撐。同時(shí)可以看到，分布式將是數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)前乃至未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)之一，有無(wú)限廣闊的市場(chǎng)和空間。

雖然分布式數(shù)據(jù)庫(kù)的發(fā)展歷史相對(duì)較短，但卻具備極致的擴(kuò)展性、可用性和開放性，面臨以金融行業(yè)為代表的海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、流量洪峰等業(yè)務(wù)場(chǎng)景有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。華為云分布式數(shù)據(jù)庫(kù)GaussDB深度結(jié)合了華為在數(shù)據(jù)庫(kù)領(lǐng)域多年來(lái)的技術(shù)積累和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，能滿足客戶高安全、高可靠、高性能、高擴(kuò)展、智能化全方位需求，為金融機(jī)構(gòu)提供功能全?、穩(wěn)定可靠、擴(kuò)展性強(qiáng)以及性能優(yōu)越的企業(yè)級(jí)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)。未來(lái)，GaussDB也將持續(xù)深耕技術(shù)創(chuàng)新，凝聚力量，助力金融機(jī)構(gòu)安心上云，實(shí)現(xiàn)金融行業(yè)高效數(shù)字化轉(zhuǎn)型！