POLARDB v2.0 技術解讀

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回顧POLARDB 1.0

POLARDB 1.0 主要的改進包括採用了計算存儲分離的架構，徹底兼容MYSQL，性能是原生MySQL的6倍。一個用戶集羣能夠在分鐘級彈性擴展到16個計算節點，對業務徹底透明的計算和存儲分離代理，從庫延遲僅毫秒級。存儲爲分佈式塊存儲，能夠彈性擴展至100TB的規模。存儲層面採用多副本技術，使得數據庫的RPO作到了0，徹底沒有丟失數據的風險。

POLARDB 1.0 完美的解決了傳統數據庫的以下痛點：

一、升級硬件須要遷移數據，升級週期長，沒法從容應對突如其來的業務高峯。
（POLARDB的計算節點能夠分鐘級擴容，任什麼時候刻發現業務量突變便可快速擴容。）

二、金融級可靠性要求RPO=0，傳統架構使用實例層同步多副本，性能損耗巨大。
（POLARDB的存儲爲多副本，底層使用RDMA、Parallel Raft、3D Xpoint等最新的軟硬件技術，性能比傳統架構最高提高6倍。）

三、實例層複製HA架構，主從切換時間長，沒法知足金融級連續性要求。
（POLARDB採用共享存儲，主從切換能夠作到秒級，同時在計算與業務層之間有一層代理層，代理層能夠幫助用戶識別計算節點的異常，自動切換，在大多數時候業務感知不到計算節點的切換，保證了業務連續性。）

四、傳統HA架構採用主從異步複製，切換後從庫可能須要重建，耗費資源多，重建時間長，存在長時間單點故障。
（POLARDB採用共享存儲架構，主從切換不須要數據重構。）

五、每一個只讀節點都須要一份與主徹底同樣的副本，成本高。
（POLARDB採用共享存儲架構，增長計算節點，不須要增長存儲副本數，使得總體成本相比傳統架構低不少。）

六、讀寫分離採用邏輯REDO複製，主從延遲高。
（POLARDB的數據存儲爲共享存儲，不須要同步REDO數據，只須要同步REDO的位點，主從延遲在毫秒級。）

七、sharding架構沒有想象的好，功能閹割、對業務有巨大侵入（限制SQL較多）。
（POLARDB徹底兼容MYSQL，對業務沒有任何侵入，用戶不須要修改一行代碼便可使用POLARDB。）

八、TB以上實例備份慢，每每數十小時。
（POLARDB使用快照備份技術，不管數據量多大，秒級備份）

POLARDB 1.0 已經發布兩年以來，贏得了不少企業級客戶的青睞。POLARDB 1.0已經很完美了，咱們爲何還要研發2.0呢？

爲何要研發 2.0

一、用戶的去O需求旺盛，卻屢試屢敗

爲何不少用戶去O會屢試屢敗呢？

一、企業有很是嚴重的歷史包袱

1.一、企業一般技術棧爲Oracle技術棧(團隊)，適應其餘產品的週期長，調頭難

1.二、遷移若是涉及大量代碼改造，週期長、風險高、收益低

1.三、一般目標引擎數據庫Oracle兼容性很是差，用戶須要大量的改造

二、缺少有效的遷移方法、工具

2.一、遷移改造工做量很難評估，遷移週期很難評估，週期一般很是長（別人的成功去O經驗沒法複製）

2.二、沒有有效的數據遷移、數據校驗、仿真工具。拍腦殼去O風險很是大。

三、目標數據庫引擎衆多、選擇難

3.一、有些企業爲了去O而去O，沒有產生業務價值，企業沒有動力

3.二、目標引擎的可靠性、安全性、擴展性、兼容性、穩定性、性能、可用性等指標可能沒法達到用戶的需求

二、數據庫的企業要求，既要，又要？

企業要求數據庫既要SQL通用性，又要NoSQL擴展性，還要多模數據處理便捷性。既要高併發、又要實時複雜分析。然而傳統數據庫沒法知足既要又要還要的需求。傳統數據庫每每採用數據同步多份(就像蜘蛛網)，不一樣場景使用不一樣產品解決的方案。致使的問題很是多，用戶苦不堪言：

一、軟硬件成本高，同步延遲，同步數據不一致，

二、開發成本高，排錯複雜等頭痛的問題阻礙企業業務發展！

三、企業的歷史數據象五指山同樣壓得喘不過氣。

企業的數據庫一般生命週期很是的長，在整個生命週期的過程當中，會產生不少被遺忘的「臨時」數據(例如業務的歷史數據庫，開發或DBA在數據庫中操做或產生過的臨時數據，這些臨時數據歷經數年，可能已經沒法分辨是屬於什麼業務的，還要不要被用到，還能不能刪除等等。）慢慢就像「雞肋」同樣食之無味、棄之不行。大量「雞肋」同樣的冷數據佔用大量空間，又不能刪。逐漸成爲數據庫沉重的包袱。

(數據庫存儲價格昂貴、備份消耗大、大量佔空間、恢復慢)。

四、專業的GIS處理場景，使用開源版本性能、功能沒法知足？

隨着物聯網、智能終端、移動互聯網的發展，愈來愈多的移動數據接入，應用對GIS數據的處理需求會愈來愈旺盛，據分析GIS已是千億級的市場規模，然而開源的GIS產品可能沒法知足日漸豐滿的需求。

五、高級DBA太難找、且價格昂貴

高級DBA是大型企業纔會設置的職位，價格昂貴、人才缺失。他們的平常多是喝喝茶、聊聊人生，一切盡在掌握中，問題已經防範於未然。並且這種DBA一般可遇不可求。

大多數的企業一般是SA或開發兼職DBA的工做，他們的平常多是既要又要還要了。每每是數據庫出了事情再來處理，所謂術業有專攻，SA或開發人員處理數據庫問題（不論是性能問題仍是管理問題），一般時間也可能好久。

2.0 重磅發佈新特性

POLARDB 2.0 徹底繼承了1.0的架構體系，同時兼容了另外兩個流行數據庫Oracle與PostgreSQL

POLARDB for PostgreSQL

徹底兼容PostgreSQL，支持計算與存儲分離、獨立伸縮，存儲按量付費。適合中大型企業核心業務。

【OLTP+OLAP混合負載】

支持混合負載業務，支持百萬級高併發，支持並行計算，支持會話級資源隔離。
一個實例，一份數據，同時支持在線業務、實時分析混合業務。
原來用戶須要將數據從在線數據庫同步到數倉，問題很是多，POLARDB v2.0解決了跨產品數據同步帶來的延遲、一致性、成本、使用習慣等問題。

一、技術指標：

最多支持16個計算節點，每一個階段節點88核；
每計算節點可提供百萬級QPS；
支持對業務徹底透明的並行計算，平均提速20倍以上，無懼複雜SQL；

【多模計算】

多模計算全面覆蓋GIS、時空、時序、全文檢索、圖像識別、多維查詢、向量類似、機器學習。
原來用戶須要諸多產品來解決以上不一樣業務場景遇到的問題，數據須要在各個產品之間同步，異構同步帶來延遲、一致性、成本、使用習慣等問題。
POLARDB v2.0新增引擎解決了以上問題。

一、技術指標：
ganos專業級時空組件，兼容GIS標準，MOD模型比PostGIS 50-100倍性能提高；
內置全文檢索、圖像識別、多維查詢、向量計算、工業時序等多模組件；
內置schemaless、KV等nosql特性；
支持多達8種索引接口(btree,hash,gin倒排索引,GiST空間索引,SP-GiST空間分區索引,BRIN時序索引,rum全文索引,bloom布隆索引)，知足
各類多模數據的高速檢索需求；

POLARDB for Oracle

高度兼容Oracle，下降Oracle遷移風險、縮短遷移週期，助力企業快速替換Oracle，進入雲智能時代。

【深度Oracle兼容】

大幅下降用戶去O風險、縮短去O週期。用戶去O從數年下降到數週。

一、技術指標：

• SQL語法、類型、函數、PL/SQL、包、系統視圖、OCI、PRO*C等全方位兼容Oracle；
• 兼容Oracle分區表、異構查詢、HINT等高級功能；
• 支持3155個函數，26個包，317種包內方法，88個系統視圖；

【智能駕駛】

POLARDB v2.0 for Oracle版，內置SQL防火牆。能夠防SQL注入與SQL誤操做。解決企業的數據庫安全問題。

POLARDB v2.0 for Oracle版，內置索引推薦功能。是企業數據庫優化的好幫手，一鍵解決索引優化難題

POLARDB v2.0，支持AAS性能洞察。在沒有專業DBA的狀況下，能夠一鍵洞悉宏觀、微觀業務問題。幫助企業及時發現業務問題。

一、技術指標：

• SQL學習模式，防SQL注入與SQL誤操做；
• 索引推薦，一鍵解決索引優化難題；
• AAS性能洞察，一鍵洞悉宏觀、微觀業務問題；

【雲原生】

使用POLARDB v2.0替代ORACLE，能夠得到POLARDB強大的雲原生能力。經過oss_fdw接口能夠讀寫OSS數據，支持冷熱分離，對接雲端海量算力(函數計算、MAXCompute)，得到強大的數據處理能力。企業加快推向DT時代。

一、技術指標：

• OSS外部表，冷熱數據分離存儲，歷史數據想存多久均可以；
• 無縫對接雲端海量算力(ADB、MaxCompute、OSS函數計算等)；

2.0 適合哪些業務場景和客戶

一、適用場景

• 替換Oracle數據庫
• 企業核心數據庫
• GIS時空數據庫

二、適合客戶
企業級客戶（黨政軍、醫療、新零售、新制造、科研機構、金融、互聯網、物聯網、交通、航空、地圖，氣象，測繪，LBS，國土，GIS等專業領域）

2.0 關鍵技術點解讀

一、智能駕駛

一、SQL防火牆，防SQL注入，防誤操做。

SQL防火牆背後的原理，POLARDB v2.0 for Oracle 經過開啓SQL學習模式來學習業務發起的SQL請求，數據庫將SQL請求變量化，轉換爲SQL HASH，存儲起來做爲SQL白名單。

當學習模式結束後，能夠開啓permission模式，若是有非白名單內的SQL請求，則發出警告。DBA能夠關注到這個警告，判斷是否爲異常請求。

用戶也能夠將模式改成強制模式，若是有非白名單內的SQL請求，則會拒絕這樣的請求，從而根本上防止SQL注入，防止用戶誤操做。

除此之外，POLARDB v2.0 for Oracle 還支持規則配置，例如能夠拒毫不帶WHERE條件的DML請求，拒絕WHERE 條件始終爲TRUE的DML請求，從而防止SQL注入攻擊或人爲的誤操做。

二、索引推薦，即便是數據庫小白用戶，也能一鍵優化數據庫。

用戶能夠在會話中開啓索引推薦的模塊，一旦開啓，這個會話發起的SQL請求會被後臺分析，在運行一段時間後，調用索引推薦函數，咱們能夠看到數據庫已經對到當前會話執行過的SQL進行了索引推薦的優化。

三、性能洞察，這個功能是很是強大的，經過等待時間的採集，打點，咱們能夠觀察到數據庫在過去的任意時刻是否遇到性能瓶頸，性能瓶頸是什麼？即便企業中沒有專業的DBA，也能垂手可得的發現數據庫的性能問題。

二、並行計算，多達幾十種場景，平均20倍性能提高

• 並行計算解決了複雜查詢慢的問題，在企業中，咱們一般會有數據分析的需求，以往因爲關係數據庫的分析計算能力差，須要將關係數據庫的數據同步到大數據平臺進行分析，而同步會有延遲、會有成本開銷、會有同步問題等等。用戶苦不堪言。
• POLARDB v2.0 內置了並行計算的功能，並行度會根據SQL的成本（複雜度的衡量）來規劃，複雜SQL會啓用並行計算，同時並行度也是自動計算的。使得用戶不須要將數據同步到外部，也能實現實時分析。
• POLARDB v2.0 的並行計算覆蓋了數十種場景，實測性能提高平均20倍以上。

三、會話級資源隔離

• 當用戶有OLTP業務同時混合了OLAP業務時，OLTP的併發高，要求的RT低。OLAP的併發低，可是對計算要求很高，跑OLAP業務會佔用大量的資源。
• POLARDB 支持16個計算節點，咱們能夠採用不一樣的計算節點來隔離OLAP，OLTP業務。
• 可是，若是用戶的TP、AP業務在同一個計算節點時，還有更好的方法，會話級資源隔離，目前支持CPU和IO的資源隔離。

四、ganos時空多模組件

ganos是阿里巴巴自研的3S引擎，兼容GIS標準，支持平面幾何模型、球面幾何模型、柵格模型、時空軌跡模型、點雲模型、拓撲網絡模型等。

ganos相比開源GIS的優點也很是明顯。

五、雲原生的冷熱分離

• POLARDB v2.0 能夠將OSS做爲數據存儲，用戶經過建立oss_fdw外部表插件，創建OSS外部表，能夠將數據寫入OSS，也能夠從OSS讀取。採用標準的SQL接口。
• 所以對於訪問較少的冷數據，用戶能夠將數據存儲在OSS，下降數據庫的分佈式塊存儲的成本，獲得無限的存儲空間。
• 同時因爲OSS與雲端的MAXCompute, ADB, 函數計算等都是打通的，因此當用戶是很是大型的企業，須要對多個數據庫實例進行橫向的大數據分析時，OSS_FDW無疑是一種很是好的數據共享方法，將多個實例的數據經過OSS進行分析，打通大計算。

六、爲何2.0支持多模

一、傳統數據庫一般只支持1種索引，而POLARDB v2.0 支持8種索引

• btree、hash、gin、brin、gist、spgist、bloom、rum

二、傳統數據庫一般僅支持幾種數據類型，而POLARDB v2.0支持大量數據類型

時間、字符串、數值，貨幣，字節流，比特，枚舉，布爾，幾何，網絡，全文檢索，UUID，JSON，XML，數組，複合，範圍，域，圖像，樹，多維立方，GIS，rb，HLL，K-V，還支持擴展類型

三、POLARDB v2.0 還支持了很是多的多模插件，大幅度的幫助用戶提升開發生產效率。

小結

POLARDB v2.0 for Oracle，高度兼容Oracle，同時支持了SQL防火牆、自動索引推薦、性能洞察、資源隔離等智能駕駛功能，支持了冷熱分離的雲原生能力，解決了企業去O難題，幫助企業快速去O。

POLARDB v2.0 for PostgreSQL，徹底兼容PostgreSQL，支持並行計算，混合負載，GIS時空等多模計算，具有冷熱分離的雲原生能力，是企業級客戶（黨政軍、醫療、新零售、新制造、科研機構、金融、互聯網、物聯網、交通、航空、地圖，氣象，測繪，LBS，國土，GIS等專業領域）核心數據庫上雲的很好選擇。

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本文做者：雲攻略小攻

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