数据库管理-第269期 数据库一体机释放数据价值（20241210）

作者：胖头鱼的鱼缸（尹海文）
Oracle ACE Pro: Database
PostgreSQL ACE Partner
10年数据库行业经验
拥有OCM 11g/12c/19c、MySQL 8.0 OCP、Exadata、CDP等认证
墨天轮MVP，ITPUB认证专家，数盟会长老会成员，OCM讲师，PolarDB开源社区、青学会MOP社区技术顾问，HaloDB外聘技术顾问，OceanBase观察团成员
圈内拥有“总监”称号，非著 名社恐（社交恐怖分子）
公众号、墨天轮：胖头鱼的鱼缸；CSDN：胖头鱼的鱼缸（尹海文）；ITPUB：yhw1809。
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在第236期中，我讲到了数据库一体机的价值，它需要将硬件、操作系统与数据库软件进行深度融合。
在第203期中，我也讲到过，因为很多环境因素，客户提供的硬件环境，并不能够满足数据库的需求；另一方面在一些特殊行业的特殊系统中，公有云提供的标准数据库服务也无法满足需求。近十年来，在数据库老大哥Oracle的引领下，数据库一体机以其极高的性能表现以及极强的稳定性在很多重点行业客户中得到了认可，数据库一体机可以在纷繁复杂的环境中提供统一、强大、稳定的数据库服务能力，这也成了很多核心场景的最优选择。
那么在数据库国产化浪潮下，国产的数据库一体机应当如何展现，在这一篇文章中我也表达出一些自己的看法。

1 性能与稳定性

数据库一体机需要做到的最重要的一点就是，在可控的空间内尽可能为提供更加强大的数据库性能，和Oracle Exadata数据库一体机的宣传一样，要提供强大的性能密度。这里就需要尽可能的对每个硬件及其各个组件进行精挑细选，在数据库一体机内部构建出一个适配于数据库的强大硬件基础环境，同时能够屏蔽掉外部环境特别是网络对各类数据库集群性能的影响，同时也可以为数据库一体机内部的运行环境提供有力的稳定性支撑。
对于硬件，除了基础的CPU与磁盘以外，我们还需要考虑使用以下一些内容：

• RDMA：Remote Direct Memory Access，远程直接内存访问，是一种不经由操作系统从一台计算机到另一台计算机直接访问内存的技术。由于无需经过操作系统内核对网络包进行封装，可以节省大量CPU资源占用，同时也提供了高吞吐、低延迟网络，尤其适用于大规模并行计算机集群。支持网络适配器直接通过网线将数据传输至应用内存或从应用内存直接传输至网线的零拷贝（Zero-copy）网络传输。这种传不再需要应用程序内存和操作系统数据缓存的数据复制拷贝操作。这种传输不需要CPU、缓存或上下文交换参与，并且传输可以与其他系统操作并行执行。使用RMDA可以有效减少消息传输的延迟。
• DDR5：目前最新的内存已经来到了DDR5，其初始频率速度已来到了4800 MT/s，已经是DDR4 2400 MT/s的两倍
• NVMe SSD：Non-volatile Memory Express简称，是一个逻辑设备接口规范，此规范主要是为基于闪存的存储设备提供一个低延时、内部并发化的原生界面规范，也为现代CPU、计算机平台及相关应用提供原生存储并发化的支持，令主机硬件和软件可以充分利用固态存储设备的并行化存储能力。相比此前机械硬盘驱动器（HDD）时代的AHCI，NVMe/NVMHCI降低了I/O操作等待时间、提升同一时间内的操作数、更大容量的操作队列等。目前主要通过PCIe总线进行通联，主流PCIe 4.0 X4的IO带宽可以达到7000MB/s（极速8GB/s），PCIe 5.0 X4则可以来到13000MB/s（极速16GB/s）。同时NVMe SSD也可以利用RDMA特性。
• PMEM：Persistent Memory Module，非易失/持久化内存，速度快于SSD但慢于内存，但容量远大于内存，为缓存/存储加速提供额外的选择。PMEM也可以使用RDMA。

2 兼容性

这里的兼容性需要做到以下几点：

• 硬件兼容性：现在各个行业、各个客户对国产化底层硬件的要求不一，那么国产数据库需要在全国产化硬件（这里在CPU还要区分X86和ARM架构，甚至是混合构建），全传统国际硬件，以及混合构建。在这之中甚至还需要考虑直接融入部分已经成型的商业化组件
• 操作系统兼容性：在不同的硬件之上，还需要考虑针对不同操作系统的兼容性，这里不止包括操作系统是否能正常、稳定且高效的运行，也需要考虑各种硬件驱动对各操作系统的适配
• 数据库兼容性：除了在硬件和操作系统之上，数据库软件可以正常、稳定且高效的运行以外，各硬件构成也应当适配各数据库的特点，比如针对集中式与分布式、存算一体与存算分离等架构的特点以及OLTP、OLAP、HTAP等应用场景特点配置内部组件及其规格

3 高可用与备份

针对不同数据库的特性，数据库一体机需要根据其架构特点适配其可用性，同时最好可以做到多规格并可动态调整各组件。另一方面也要考虑跨一体机甚至是跨机房、跨域的容灾考量，并提供基于数据库一体机本身、数据库、三方提供的等多套容灾方案。
同时数据库一体机也应考虑继承或外挂整体的数据库备份解决方案并能够实现高速高效的数据库各种类型、各级别备份与恢复，应当包括但不限于全量备份、增量备份、差异备份、部分备份等，以及全量恢复、时间点恢复、部分恢复等。在高可用以外提供额外的数据安全保护。这里也可以适当考虑是否适配其他三方提供的备份软硬件。

4 监控与运维

数据库一体机应当提供一整套对硬件与操作系统的监控运维平台，同时针对各种数据库应当能够提供快捷且全面的告警监控接入能力，同时也能快速对接主流的监控告警平台。为数据库运维人员提供全方位、可视化、易操作监控运维平台，简化维护难度降低维护压力提升维护效率。

5 现状

根据最新IDC中国2023年中国数据库专有云一体机主要厂商市场份额的报告：

沃趣科技作为国内最早在数据库一体机市场发力的厂商以7.91%份额一骑绝尘，而天玑网络则以2.13%的份额位居第二。但从这份份额报告中我们也能看到，国产数据库一体机并没有出现真正意义上的一家独大，除了沃趣以外，其他数据库一体机厂商份额都较低，这从另一个方面凸显出和国产数据库市场类似，国产数据库一体机厂商也呈现出百花齐放百家争鸣的场景。在给客户提供更多选择的同时也在无形中增加了客户选择的难度，同时较多的厂商也不利于实现数据库一体机的标准化并增大数据库厂商的适配压力。

总结

国产数据库一体机和国产数据库一样，一起仍然还有较长的路需要走，但是其更加适合数据库的特点却能在复杂且不可控的IDC、私有云、公有云以及混合部署环境中，发挥出数据库其重要的价值。
老规矩，知道写了些啥。