分布式數(shù)據(jù)庫在大規(guī)模部署階段的挑戰(zhàn)與應(yīng)對(duì)

分布式數(shù)據(jù)庫在大規(guī)模部署階段的挑戰(zhàn)與應(yīng)對(duì)在當(dāng)今數(shù)字化時(shí)代的浪潮下，中國(guó)分布式數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域歷經(jīng)了多年的砥礪發(fā)展。通過持續(xù)的技術(shù)積累以及在實(shí)際落地項(xiàng)目中的反復(fù)打磨，已經(jīng)逐步具備了足以支撐企業(yè)級(jí)核心業(yè)務(wù)場(chǎng)景的堅(jiān)實(shí)能力，這也標(biāo)志著分布式數(shù)據(jù)庫基本完成了技術(shù)實(shí)驗(yàn)段，我們可以清晰地觀察到市場(chǎng)格局以及行業(yè)用戶關(guān)注點(diǎn)的顯著轉(zhuǎn)變。金融、政府、交通等諸多行業(yè)作為數(shù)據(jù)庫應(yīng)用的重要領(lǐng)域，客戶的關(guān)注焦點(diǎn)已不再局限于數(shù)據(jù)庫的可用性、安全性以及穩(wěn)定性等基礎(chǔ)層面，而是更加注重?cái)?shù)據(jù)庫在實(shí)際運(yùn)行中的性能表現(xiàn)、總體成本的控制以及后續(xù)運(yùn)維工作的便捷與高效。與此同時(shí)，客戶也越發(fā)重視整個(gè)系統(tǒng)在長(zhǎng)期運(yùn)行過程中的穩(wěn)定性，以及數(shù)據(jù)庫供應(yīng)商所具備隨著分布式事務(wù)型數(shù)據(jù)庫大規(guī)模地在企業(yè)核心交易場(chǎng)景完成單軌切換，對(duì)數(shù)據(jù)庫性能的要求被提升到了一個(gè)全新的高度。這不僅涉及到日常交易處理的高效性，還包括在高并發(fā)等復(fù)雜業(yè)務(wù)場(chǎng)景下的穩(wěn)定運(yùn)行能力，以及歷史數(shù)據(jù)的遷入和后續(xù)管理工作。在大規(guī)模部署之后，企業(yè)發(fā)現(xiàn)分布式數(shù)據(jù)庫所形成的大集群架構(gòu)暴露在當(dāng)今數(shù)據(jù)量呈爆炸式增長(zhǎng)的背景下，企業(yè)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)規(guī)模日益龐大。對(duì)于單表過百億或者百TB級(jí)別以上的數(shù)據(jù)處理場(chǎng)景，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫難以應(yīng)對(duì)。傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫架構(gòu)在處理如此海量的數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和檢索機(jī)制往往難以滿足高效處理的需求。特別是在面對(duì)高并發(fā)寫入的業(yè)務(wù)場(chǎng)景時(shí)，傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫由于其自身架構(gòu)的局限性，無法有效地處理大量并發(fā)寫入請(qǐng)求，這不僅會(huì)導(dǎo)致寫入操作的延遲增加，甚至可能出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失或數(shù)據(jù)不一致的情況。與此同時(shí)，海量存儲(chǔ)所帶來的高昂成本也是傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫難以克服的難題。存儲(chǔ)設(shè)備的購(gòu)置、維護(hù)以及數(shù)據(jù)管理等方面的費(fèi)用，在面對(duì)海量數(shù)據(jù)時(shí)會(huì)急劇上升，使得企業(yè)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方面面臨著巨大的異構(gòu)的歷史庫遷移或替換難題。許多企業(yè)在長(zhǎng)期的信息化建設(shè)過程中，往往采用了多種不同類型的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)來滿足不同業(yè)務(wù)部門的需求。這些異構(gòu)的歷史庫在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、存儲(chǔ)方式以及訪問接口等方面存在著顯著差異。當(dāng)企業(yè)決定采用分布式事務(wù)型數(shù)據(jù)庫進(jìn)行統(tǒng)一的數(shù)據(jù)管理時(shí)，如何將這些異構(gòu)歷史庫中的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、完整地遷移到新的分布式數(shù)據(jù)庫環(huán)境中，成為一個(gè)極具挑戰(zhàn)性的問題。在遷移過程中，需要確保數(shù)據(jù)的一致性、完整性以及業(yè)務(wù)邏輯的連貫性，任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)差錯(cuò)都可能導(dǎo)致業(yè)務(wù)的中斷或數(shù)高并發(fā)系統(tǒng)帶來的海量數(shù)據(jù)。在諸如物聯(lián)網(wǎng)等新興業(yè)務(wù)場(chǎng)景中，高并發(fā)系統(tǒng)每天會(huì)產(chǎn)生海量的設(shè)備采集數(shù)據(jù)、日志，數(shù)據(jù)龐大且增長(zhǎng)速度極快。同時(shí)，根據(jù)監(jiān)管要求，企業(yè)需要長(zhǎng)期保留這些海量的交易記錄，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)成本問題因而愈發(fā)突出。而且，企業(yè)在處理這些數(shù)據(jù)通常要求具備實(shí)時(shí)查詢功能，雖然離線數(shù)據(jù)方案在一定程度上可以降低成本，但因其無法滿足實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)查詢的需求，因此無法簡(jiǎn)單地采用離線數(shù)據(jù)方案予以應(yīng)對(duì)。這對(duì)分布式事務(wù)型數(shù)據(jù)庫的存儲(chǔ)和查詢能力提在分布式數(shù)據(jù)庫的大集群架構(gòu)下，數(shù)據(jù)被分散存儲(chǔ)在多個(gè)節(jié)點(diǎn)上。然而，對(duì)于運(yùn)維人員來說，要清晰地了解每一份數(shù)據(jù)具體存儲(chǔ)在哪個(gè)節(jié)點(diǎn)上并非易事。這種數(shù)據(jù)存儲(chǔ)位置的不透明性，使得運(yùn)維人員在進(jìn)行數(shù)據(jù)管理、故障排查以及性能優(yōu)化當(dāng)分布式數(shù)據(jù)庫大集群出現(xiàn)故障或性能問題時(shí)，由于其復(fù)雜的架構(gòu)和眾多的節(jié)點(diǎn)，要準(zhǔn)確地診斷出問題所在并進(jìn)行精準(zhǔn)定位是一項(xiàng)極具挑戰(zhàn)性的任務(wù)。不同節(jié)點(diǎn)之間可能存在著復(fù)雜的交互關(guān)系，一個(gè)節(jié)點(diǎn)的故障可能會(huì)引發(fā)一系列連鎖反應(yīng)，影響到整個(gè)集群的正常運(yùn)行。而且，故障的表現(xiàn)形式可能多種多樣，可能是數(shù)據(jù)丟失、響應(yīng)延遲、系統(tǒng)崩潰等等，要從這些紛繁復(fù)雜的現(xiàn)象中找出真正的根企業(yè)業(yè)務(wù)高速增長(zhǎng)，業(yè)務(wù)訪問數(shù)據(jù)的模式愈發(fā)復(fù)雜多變，使得業(yè)務(wù)對(duì)數(shù)據(jù)訪問需求也相應(yīng)改變。分布式數(shù)據(jù)庫在此需靈活應(yīng)變，要適應(yīng)不同業(yè)務(wù)邏輯，處理多樣數(shù)據(jù)訪問模式，且可依業(yè)務(wù)發(fā)展動(dòng)態(tài)調(diào)整架構(gòu)與配置，以便在業(yè)務(wù)量突增時(shí)快速擴(kuò)節(jié)點(diǎn)。但當(dāng)前不少分布式數(shù)據(jù)庫在這方面能力尚待提升，面對(duì)快速變化業(yè)務(wù)需求，常難以及時(shí)有效響應(yīng)。如業(yè)務(wù)新增復(fù)雜功能及數(shù)據(jù)類型時(shí)，部分?jǐn)?shù)據(jù)庫因調(diào)為應(yīng)對(duì)復(fù)雜業(yè)務(wù)高并發(fā)讀寫及混合負(fù)載等挑戰(zhàn)，分布式事務(wù)型數(shù)據(jù)庫采用了一系列創(chuàng)新分布式能力?多主讀寫能力使數(shù)據(jù)庫可在多個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)進(jìn)行讀寫操作，通過增加節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)水平擴(kuò)展，可線性提升系統(tǒng)讀寫吞吐及處理能力。這確保無論分布式數(shù)據(jù)庫應(yīng)100%兼容原生數(shù)據(jù)庫語法。許多企業(yè)在業(yè)務(wù)早期發(fā)展中已大量使用基于MySQL和PostgreSQL的應(yīng)用程序。企業(yè)如采用兼容原生MySQL/PgreSQL語法的分布式數(shù)據(jù)庫，可在不修改現(xiàn)有應(yīng)用程序代碼情況下，將單機(jī)MySQL/PostgreSQL業(yè)務(wù)無損遷移到分布式數(shù)據(jù)庫，真正實(shí)現(xiàn)對(duì)業(yè)務(wù)應(yīng)用無入侵。同時(shí)，在使用時(shí)無需指定分片鍵，也無需手動(dòng)分庫分表，可極大簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)庫面對(duì)海量歷史數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)難題，分布式數(shù)據(jù)庫應(yīng)具備高壓縮比存儲(chǔ)能力。通過采用根據(jù)數(shù)據(jù)特征自適應(yīng)不同的數(shù)據(jù)壓縮算法，能夠?qū)?shù)據(jù)以更小的存儲(chǔ)空間進(jìn)行存儲(chǔ)，從而有效降低存儲(chǔ)成本。這種高壓縮比的存儲(chǔ)能力不僅適用于TB級(jí)別的數(shù)據(jù)，甚至可以支持PB級(jí)別的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與處理。同時(shí)，這種數(shù)據(jù)壓縮能力并沒有犧牲數(shù)據(jù)的在線查詢功能，即使數(shù)據(jù)經(jīng)過壓縮存儲(chǔ)，用戶仍然可以在需要查詢數(shù)據(jù)時(shí)，通過相應(yīng)的查詢工具和機(jī)制，實(shí)時(shí)地獲取到所需的數(shù)據(jù)信息。這就滿足了企業(yè)在處理海量歷史數(shù)據(jù)時(shí)，既要降低存儲(chǔ)成本，又要保證能夠?qū)崟r(shí)查詢數(shù)據(jù)的雙針對(duì)大集群的運(yùn)維管理難題，分布式數(shù)據(jù)庫引入基于GenAI的智能運(yùn)維管理平變更時(shí)，可直接執(zhí)行原生語法的DDL操作而無須依賴外部工具組件，大部分常用類型DDL操作均不會(huì)阻塞業(yè)務(wù)的正常運(yùn)行，變更結(jié)構(gòu)后的庫表對(duì)象也會(huì)由調(diào)度模塊自適應(yīng)重分布到合適的位置，全過程無須額外人工干預(yù)，極大提升了大規(guī)模分借助容器化云原生技術(shù)，數(shù)據(jù)庫彈性伸縮能力逐步提高，可依據(jù)業(yè)務(wù)負(fù)載變化自動(dòng)彈性伸縮，調(diào)整自身規(guī)模與配置以適應(yīng)不同業(yè)務(wù)需求，并且支持用戶依業(yè)務(wù)邏輯靈活調(diào)整數(shù)據(jù)物理位置。該功能不僅支持用戶依業(yè)務(wù)邏輯靈活調(diào)整數(shù)據(jù)分布，同時(shí)也支持自動(dòng)熱點(diǎn)調(diào)度以及容量均衡，兩者相結(jié)合可有效避免數(shù)據(jù)傾斜現(xiàn)象，并確保各個(gè)存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)的負(fù)載相對(duì)均衡，當(dāng)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)頻繁寫入或讀取時(shí)，熱點(diǎn)數(shù)據(jù)能被自動(dòng)識(shí)別并自動(dòng)調(diào)度到負(fù)載較輕的節(jié)點(diǎn)，防止單個(gè)或少數(shù)幾個(gè)節(jié)點(diǎn)因承受過隨著企業(yè)業(yè)務(wù)的發(fā)展，高并發(fā)場(chǎng)景越來越常見。以電商平臺(tái)為例，在促銷活動(dòng)期當(dāng)企業(yè)決定采用分布式數(shù)據(jù)庫替代原有的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)時(shí)，遷移成本是一個(gè)需要重點(diǎn)考慮的因素。首先，新的分布式數(shù)據(jù)庫應(yīng)該能夠與企業(yè)現(xiàn)有的應(yīng)用程序、操作系統(tǒng)等環(huán)境兼容，以確保業(yè)務(wù)的正常運(yùn)行；其次，理想的分布式數(shù)據(jù)庫應(yīng)該能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)業(yè)務(wù)應(yīng)用無入侵，即企業(yè)無需對(duì)現(xiàn)有應(yīng)用程序進(jìn)行大量修改即可以完成遷移；同時(shí)，理想狀態(tài)下企業(yè)在使用分布式數(shù)據(jù)庫時(shí)，不需要過多地關(guān)注其分布式在當(dāng)今大數(shù)據(jù)時(shí)代，企業(yè)面臨著海量的數(shù)據(jù)處理需求。大規(guī)模部署分布式數(shù)據(jù)庫首先需要具備處理大數(shù)據(jù)量的能力。通過采用先進(jìn)的數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)，如上文所述的高壓縮比存儲(chǔ)能力，可以將大量的數(shù)據(jù)以更小的存儲(chǔ)空間進(jìn)行存儲(chǔ)，從而有效地降低存儲(chǔ)成本。這不僅可以緩解企業(yè)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方面的經(jīng)濟(jì)壓力，還可以提高企業(yè)的業(yè)務(wù)是不斷發(fā)展變化的，大規(guī)模部署的分布式數(shù)據(jù)庫必須具備良好的擴(kuò)展性和彈性。當(dāng)業(yè)務(wù)增長(zhǎng)需要增強(qiáng)數(shù)據(jù)庫的處理能力時(shí)，應(yīng)該能夠通過諸如增加節(jié)點(diǎn)、擴(kuò)充存儲(chǔ)、在線DDL等方式，便捷地實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展。同樣，當(dāng)業(yè)務(wù)需求減少時(shí)，也應(yīng)該能夠方便地進(jìn)行收縮，以求降低運(yùn)營(yíng)成本。這種便捷實(shí)現(xiàn)的擴(kuò)展性和彈性，可以保證企業(yè)在不同的業(yè)務(wù)發(fā)展階段都能合理地利用數(shù)據(jù)庫資源，提高企業(yè)在當(dāng)今企業(yè)的業(yè)務(wù)場(chǎng)景中，既有大量的事務(wù)處理需求，也有分析查詢需求。因此，大規(guī)模部署的分布式數(shù)據(jù)庫還需要具備HTAP（混合事務(wù)和分析處理）能力。這意味著數(shù)據(jù)庫既要能夠高效地處理事務(wù)性業(yè)務(wù)，如訂單處理、資金轉(zhuǎn)賬等，又要能夠快速地進(jìn)行分析查詢，如數(shù)據(jù)報(bào)表生成、市場(chǎng)分析等。具備HTAP能力的分布式數(shù)據(jù)庫可以滿足企業(yè)在同一數(shù)據(jù)庫平臺(tái)上同時(shí)進(jìn)行事務(wù)處理和分析分布式數(shù)據(jù)庫技術(shù)在不斷發(fā)展創(chuàng)新的過程中，已經(jīng)逐漸具備了應(yīng)對(duì)大規(guī)模部署階段諸多挑戰(zhàn)的能力。通過采用諸如分布式能力提供高性能讀寫且做到透明分布式、數(shù)據(jù)壓縮能力降低存儲(chǔ)成本且支持在線查詢、智能分析診斷和自適應(yīng)數(shù)據(jù)調(diào)度等創(chuàng)新技術(shù)，分布式數(shù)據(jù)庫能夠在復(fù)雜業(yè)務(wù)高并發(fā)讀寫和混合負(fù)載、海量歷史數(shù)據(jù)的遷移和管理、大集群的運(yùn)維管理等方面取同時(shí)，大規(guī)模部署分布式數(shù)據(jù)庫所需具備的大數(shù)據(jù)量處理、高并發(fā)應(yīng)對(duì)、低遷移成本、便捷擴(kuò)展性和HTAP能力等方善得到了一定程度的滿足。這些都表明分布式數(shù)據(jù)庫技術(shù)在滿足業(yè)務(wù)高速發(fā)展需求方面已經(jīng)取得了顯著的進(jìn)步，能夠?yàn)槠髽I(yè)提供更加高效、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)的數(shù)據(jù)庫解決方案，助力企業(yè)在數(shù)字化轉(zhuǎn)型進(jìn)程中持續(xù)發(fā)揮重要作式數(shù)據(jù)庫，采用容器化云原生架構(gòu)，提供集群高性能計(jì)算能力和低成本海量存多節(jié)點(diǎn)高性能讀寫：不同于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的主從模式，TDStore引擎版計(jì)算層為多主模式，每個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)均可讀寫。用戶可以隨著業(yè)務(wù)量的增長(zhǎng)而彈性擴(kuò)展和存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)，單實(shí)例可支撐千萬級(jí)QPS流量，幫助用戶應(yīng)對(duì)突如其來的業(yè)nn透明分布式：TDStore引擎版可以全面兼容原生MySQL語法。使用時(shí)無需指定分區(qū)鍵，無須手動(dòng)分庫分表。單機(jī)MySQL的業(yè)務(wù)可以無損遷移到TDStore數(shù)據(jù)，具有極高的壓縮率。對(duì)比InnoDB存儲(chǔ)引擎，TDStore引擎版最高可實(shí)現(xiàn)高達(dá)20倍的壓縮率。TDStore引擎版能有效降低海量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)成本，單中有動(dòng)態(tài)更改表結(jié)構(gòu)的需求時(shí)，無須依賴外部工具組件，直接使用原生數(shù)據(jù)位置感知：TDStore支持用戶可根據(jù)業(yè)務(wù)邏輯靈活調(diào)整數(shù)據(jù)物理位置，可有效的分散熱點(diǎn)數(shù)據(jù)，優(yōu)化查詢下推，指定容災(zāi)策略，從而提升性能和可豐富的平臺(tái)生態(tài)：TDStore引擎版擁有豐富平臺(tái)生態(tài)，涵蓋智能DBA、自動(dòng)化運(yùn)營(yíng)等配套設(shè)施，有數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)DTS-DBbridge等SaaS工具，還與Ten-centOS深度優(yōu)化適配，并攜手生態(tài)伙伴，共同助力企業(yè)實(shí)現(xiàn)高效數(shù)據(jù)管理與DTS數(shù)據(jù)遷移工具：DTS可將HBase等多種異構(gòu)數(shù)據(jù)精準(zhǔn)、高效且安全地遷入TDSQL，不停服遷移減少業(yè)務(wù)中斷，可視化便捷操作，確保數(shù)據(jù)一致性與數(shù)據(jù)旁路導(dǎo)入：TDStore引擎版能夠以極致的性能灌入數(shù)據(jù)，避開數(shù)據(jù)庫常規(guī)核心流程，直接在存儲(chǔ)層高效處理數(shù)據(jù)。無論是海量小文件還是大規(guī)模數(shù)據(jù)，均可實(shí)現(xiàn)快速、穩(wěn)定且精準(zhǔn)的導(dǎo)入，大幅縮短數(shù)據(jù)遷