在IT架構中處于核心位置的數據庫，是連接上層應用和底層基礎資源的重要樞紐，相當于人的“記憶系統”，用于存儲、調取數據，其重要性不言而喻。可以說，數據庫是與芯片、操作系統并列的現代信息技術領域的三大核心，是基礎軟件“皇冠上的明珠”，同時更是支撐信息系統安全穩定運行的重要保障。
近年來，國產數據庫已呈現出加速增長趨勢，以openGauss系數據庫為例，弗若斯特沙利文發布的《重點行業數據庫應用調研報告》顯示，2023年中國數據庫市場線下集中式openGauss系新增市場份額達21.9%，已規模應用于金融、政府、電信等十大關鍵行業核心場景。其中，云和恩墨基于openGauss內核推出的MogDB數據庫在不斷進化的同時，也在金融等行業持續商業落地。
金融行業數據庫自主創新正在加速
當前，金融市場的軟件升級、數字化轉型已進入關鍵時期。在工信部賽迪顧問軟件與信息服務業產業研究中心發布的《2022-2023年度中國平臺軟件市場研究報告》中顯示，金融行業將超越電信與互聯網行業成為平臺軟件增長最快、規模最大的應用市場。
而國產數據庫作為我國金融信息系統的關鍵軟件基礎設施，在積極發揮支撐金融行業數字化和高質量作用的同時也迎來新的發展。根據《數據庫發展研究報告（2023年）》，我國已邁入全球數據庫產業第一梯隊，市場規模占全球7.2%。
在筆者看來，當前國產化數據庫要發展起來，既需要面對金融業升級轉型的迫切需求，又要應對本土數據庫市場激烈的競爭。要想脫穎而出，勢必要深入了解金融行業對于數據庫的需求，針對互聯網化、支付場景移動化、服務普惠性、海量交易等金融業出現的新變化，進行數據庫的調優，探索數據庫升級改造的方向。
在金融場景下，升級改造數據庫需要面對敏態與穩態需求并存帶來的壓力：首先，迅猛發展的互聯網金融業務為IT系統帶來巨大的性能、彈性、成本的壓力，數字化升級的步伐不斷加快，數據庫升級改造也必須同業務發展同頻；其次，信息技術與應用創新趨勢下，業務需要高性能、高安全、易擴展、易管理的IT架構；第三，業務連續性要求越來越嚴，系統升級也需要穩步推進。
總的來看，在數據庫升級的選型過程中，數據庫需要滿足數據強一致、極高可用性、彈性可擴展、平滑升級等更高要求。在近日召開的openGauss Summit 2023上，云和恩墨客戶成功部研發架構師羅海雄表示：“為了應對客戶對敏態與穩態業務的多樣化需求，我們需要從PoC開始到架構設計、數據遷移與應用適配，再到最終的系統上線等環節，充分考慮并滿足客戶未來業務發展的需要，幫助客戶實現更平滑的數據庫遷移上線。”
云和恩墨客戶成功部研發架構師羅海雄發表演講
數據庫平滑遷移有哪些核心要點？
以服務某期貨交易所為例，云和恩墨將整個服務過程分為PoC、架構設計、數據遷移與應用適配、系統上線等環節。針對整個流程，羅海雄表示：“云和恩墨在整個過程中都有完備的工具、專業的專家團隊和經過實踐驗證的解決方案，能夠最大程度地支持用戶業務系統數據庫的平滑遷移和安全保障。”
其中，PoC是整個服務的開始也是至關重要的環節，這一環節的工作主要在于匹配客戶需求、展現產品優勢。“在PoC階段，我們面臨最大的挑戰是如何讓產品展現出客戶所需要的特質。”羅海雄如是說。這就需要了解客戶在業務連續性、數據強一致性等方面的要求，同時兼顧高并發、低延時等性能表現，此外還需要實現源庫兼容、平滑遷移。
在羅海雄看來，了解客戶的需求只是PoC的第一步，接下來還需要進行測試等驗證環節。功能上需要進行一致性ACID測試、高可用測試、備份容災測試，性能上需要進行TPCC壓測、簡單SQL測試、業務復雜SQL測試，適配上的表結構與遷移測試、語法兼容度測試、SQL改寫測試等。羅海雄表示：“區別于其他數據庫，MogDB還增加了可觀測性、自動安裝工具、自動化運維等專有特性的展示。”
系統架構設計也是至關重要的一個環節，在這一環節不僅需要滿足兩地三中心、全棧國產化等業務架構方面的設計需求，同時也要滿足運維、監控使用的架構設計。云和恩墨提供了zCloud數據庫云管平臺，實現了多元混合數據庫統一管理。羅海雄表示：“zCloud最大的能力是異構兼容性，支持Oracle、DB2、openGauss、MogDB、達夢等商業、開源、國產數據庫，實現資源的統一調度管控、按需分配。”
羅海雄認為系統架構設計之后的適配與遷移環節也需要投入大量精力。他表示：“自主創新遷移并不是簡單的數據搬遷，除了確保數據的一致、業務功能的等價、最小化停機的基本原則外，更多地要關注兼容性改造、性能的保證，從而實現，方案完備、遷移可靠、改造適度、測試充分、工期可控、運行穩定。”在數據遷移環節，云和恩墨提供的配套遷移工具，能夠確保結構同步與數據同步，可以達到每小時1TB數據遷移和自動一致性校驗的效果。
技術創新加持下的MogDB Cube一體機，價值何在？
云和恩墨在服務金融等行業時，除了展現出服務能力強、流程完備等優勢外，其技術研發、產品或解決方案的迭代能力也是值得肯定的。從云和恩墨在金融行業的應用實踐中，我們可以看出，MogDB在助力客戶自主創新實踐中展現出高可靠、高性能、高易用、高兼容的特點。
當然，除了數據庫在各個行業遷移替代遇到的挑戰外，我們還發現，隨著業務的拓展、數據量的激增，單機能力并不能承受業務增長帶來的壓力。此時，數據庫領域呈現出Share-nothing分布式架構與Share-everything資源池化架構兩種技術演進方向。那么，企業應該選擇哪種方案作為國產數據庫的替代？
云和恩墨·本原數據技術合伙人張程偉認為，從可靠性、性能、成本、運維方面考慮，Shared-everything資源池化架構更適合當下國產數據庫平替的場景。面對數據庫國產化替代的需求，云和恩墨一直在思考如何將自身對于行業的洞察、理解和來自用戶的需求變成產品力。為此，云和恩墨推出了MogDB數據庫一體機——MogDB Cube。
云和恩墨·本原數據技術合伙人張程偉發表演講
簡單來看，MogDB Cube基于鯤鵬多核處理器的性能算力，結合企業級數據庫MogDB，并在底層使用了云和恩墨擁有自主知識產權的分布式存儲軟件zStorage。zStorage在鯤鵬服務器下平均單節點性能達到50萬IOPS的同時可以達成0.8毫秒的平均時延，還能夠在磁盤故障場景下完成每15分鐘1TB數據的重構。這樣能夠滿足用戶在數字化轉型升級過程中所遇到的高并發、高性能，以及簡化運維的場景化需求。
針對數據庫場景的優化，MogDB Cube存儲層實現8K原子寫，能夠確保寫的原子性，從而去除數據庫雙寫代價；此外還包括，xlog日志下盤實現多路異步寫，確保無空洞保序返回，在保證數據一致性的前提下提高事務提交性能。張程偉表示：“優先處理xlog日志的IO，即使在負載過載的情況下還能獲得穩定的事務提交性能；同時基于分布式存儲的快速克隆技術，能夠實現整個數據庫集群的快速克隆。”
資源池化架構是最新版MogDB的最大亮點。內存池化技術通過分布式鎖，將不同節點的內存整合為全局一致的分布式緩存，避免在主備節點間復制xlog日志，將主備切換的RTO時間進一步縮短到10秒以內，同時還使得備機可以提供實時一致性讀的能力，幫助對數據一致性敏感的業務從單節點擴展到集群能力。存儲池化技術，通過分布式文件系統提供多個數據庫節點一致訪問共享存儲的能力，這樣可以使數據庫集群中的主備節點能夠共享訪問同一份數據，將存儲成本降低50%以上。“當企業需要擴容數據庫節點提升性能時，不再需要在新節點構建全量數據，可以直接掛載訪問共享存儲上的同一份數據，實現分鐘級的備機擴容。”張程偉做了詳細的闡述。
另外，MogDB Cube還針對大容量混合負載進行了性能優化。其通過讀寫分離，以及將只讀業務自動負載均衡到多個備節點，低沖突場景可達70%的線性度，而在一主兩備架構下，多機并行查詢可以使TPC-H總性能提升150%。
同時，MogDB Cube中還融入了云和恩墨數據庫云管平臺zCloud的圖形化管理能力和自動化、智能化的運維能力，提供開箱即用的一體化的交付形式，更是為用戶節省了80%的部署時間。
張程偉介紹到，在與某客戶聯創方案中，客戶在生產中心和災備中心各部署一套MogDB Cube，采用“2+3”的架構，即兩個數據庫節點和三個存儲節點，從而形成MogDB Cube資源池化架構。此外，客戶還在生產中心和災備中心采用xlog日志同步復制，確保達成容災等級要求。
總結來看，MogDB Cube一體機產品，特別適合于對RTO敏感的核心業務場景，并針對大數據量混合負載場景（TP和AP）做了大量性能優化，并且可以有效減少建設成本和運維投入。
寫在最后
如今，隨著國家對信息安全和自主可控要求不斷提高，國產數據庫市場也逐漸崛起，并進入高速發展階段。
沙利文咨詢合伙人兼董事總經理楊曉騁曾表示，從國家“十四五”提出要大力發展數據庫以來，數據庫產業在中國有了蓬勃的發展，從市場份額來看，2019年的國產化比例為35%左右，而到2022年年底，國產化的比例已經接近50%，這是一個非常令人欣喜的成績。
進入高速發展階段也要求國產數據庫廠商更要持續發力，一方面，加強技術研發，突破技術攻關、產業生態優化、應用協同等方面的難題，另一方面，加強行業實踐，從各行各業的場景化需求出發，積累行業實踐經驗，從而助推國產數據庫行業的繁榮與發展。
我們注意到，在自主創新、擁抱開源生態、推進行業應用落地方面，云和恩墨也在進行著自身實踐，并致力于通過數據庫基礎軟件和管理軟件賦能千行百業的數字化升級轉型，期待在未來云和恩墨通過MogDB的自身進化和廣泛應用能夠推動中國數據庫技術的創新與發展，為用戶創造更多的價值。
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