摘要： 根據全球權威的IT諮詢公司Gartner的最新研究報告，在2018年度數據庫系統的魔力象限中，阿里雲數據庫被列入“遠見者”象限，這是國產數據庫首次進入Gartner魔力象限。Gartner的魔力四象限，描述了數據庫廠商的產品能力和市場規模。
根據全球權威的IT諮詢公司Gartner的最新研究報告，在2018年度數據庫系統的魔力象限中，阿里雲數據庫被列入“遠見者”象限，這是國產數據庫首次進入Gartner魔力象限。Gartner的魔力四象限，描述了數據庫廠商的產品能力和市場規模。四個象限依次分別爲領導者、挑戰者、遠見者和特定領域者。目前數據庫魔力象限領導者，以老牌的IT廠商Oracle，Microsoft，IBM爲主。阿里雲通過持續的技術研發創新，進入遠見者象限，代表着公司具備良好的產品技術創新性和前瞻性，在市場上進一步突破之後將有希望成爲該領域的絕對領導者。
“阿里雲擁有所有云廠商中最爲豐富的數據庫種類覆蓋度，幾乎爲所有客戶的業務場景提供了多種解決方案” 分析師在報告中寫道，“除了公共雲外，阿里雲數據庫還提供了完整的私有化部署形態Apsara Stack和混合雲數據共享解決方案，這是AWS、Google所欠缺的重要優勢”。根據Gartner的市場分析報告，阿里雲數據庫在中國所有云計算廠商中排名第一。Gartner指出阿里巴巴開源的AliSQL擁有堅實的用戶基礎，特別是管理和安全方面的改進得到了廣泛認可；另外雲原生數據庫POLARDB在高性能、高容量使用場景的應用值得期待。
在阿里雲作爲唯一國產數據庫廠商首次入選“全球數據庫魔力象限“之際，我們通過深入分析雲數據庫的演化方式，來進一步解讀這一次的里程碑事件。
趨勢：雲數據庫的演化
作爲IT科技的核心技術之一，數據庫起源於上世紀70年代，在技術發展浪潮中歷久彌新，支撐着現代社會的經濟活動和商業文明。縱觀IT、互聯網、雲計算、大數據等的技術發展趨勢，從《連線》（Wired）雜誌創始主編Kevin Kelly的《失控》、《科技想要什麼》、《必然》這幾篇恢弘大作，到最近風靡全球的尤瓦爾·赫拉利的簡史三部曲《人類簡史》，《未來簡史》和《今日簡史》，都被大衆廣泛關注。這些科技大作充分體現出當今社會對於未來科技趨勢和人類社會的充分展望和遐想。無論是社會個體，還是經濟企業，都嘗試通過對未來趨勢的感知和想象來獲得洞見，而核心關鍵詞是“演化”。同樣，雲數據庫對比傳統數據庫的差別，從傳統數據庫向雲技術融合的演化過程中，可以充分體現出來。
雲計算的高速發展是和互聯網密不可分的。雲計算服務最早孵化的契機是互聯網電商巨頭爲了能夠充分利用大量被閒置的IT服務器這樣的一個背景產生的。一開始爲互聯網開發者和創業型公司服務，提供易用、迅捷的、高性價比的IT資源服務。把數據庫放在雲上，首先需要解決多租戶共享使用資源的問題，如圖1-1所示。通過把物理服務器的CPU、內存、本地存儲、網絡資源通過虛擬機或容器進行資源和性能的切分和隔離，就能運行多個數據庫實例，爲多個雲用戶提供服務。當然，爲了減少多個數據庫之間I/O性能的串擾，高速的SSD存儲也成爲了標配。這是最早期雲數據庫形態，特點是成本最優，至今還在爲一些首要關注成本的開發者和小客戶所使用。
圖1-1 第一個階段：基於虛擬化和本地SSD的雲數據庫
隨着這些小客戶的業務發展，一些小的創業公司逐漸成爲獨角獸，一些Mission-Critical的關鍵業務應用，需要提供滿足7X24小時不間斷的服務，於是新的形態在演化，在第一個階段的基礎上，如圖1-2，通過增加一個備庫的方式，在主庫和備庫之間同步另一份數據，然後只有主庫提供服務，備庫隨時在當主庫發生故障的時候替換主庫進行服務。通過這種Active-Standby的架構，能實現99.95%級別的高可用服務。這是被很多生產環境所證實的簡單實用的高可用機制。但是代價是增加了成本，因爲增加了一個隱藏的備機，同時數據也增加了1倍。
圖1-2 第二個階段：高可用的雲數據庫
在高可用的問題解決之後，隨着用戶業務和數據的增長，系統負載不斷增加，一種非常實用的“讀寫分離”架構被引入，如圖1-3所示。讀寫分離架構針對大部分數據庫應用場景下，讀和寫請求的比例爲3比1以上，很多場景讀寫比例甚至達到10比1或更高。這種情形下，通過引入多個只讀節點（只讀庫），在只讀節點上各同步一份主節點的數據，來分擔讀的負載，系統的整體吞吐能力得到數倍的提升，能夠非常有效的解決絕大多數的大數據量併發處理的場景。當然，由於引入只讀節點，多個只讀節點的高可用也需要一個隱藏的備庫來支撐，也需要有一個自適應負載均衡的讀寫分離的代理接口做數據的連接和自動分發。於是，系統整體處理能力提升了，可是成本卻會快速增長。比如有N個只讀節點，那麼整體系統的數據就有N+1+2份複製（1個主節點，2個備庫）。另外，物理機本地存儲的限制，最大支持的數據量最多也只能在2TB到3TB左右。所以說，上訴架構在併發性能、數據容量、成本、彈性等各個維度需要進一步演化。
圖1-3引入讀寫分離架構的高可用雲數據庫
而圖1-4 是雲數據庫演化的質的飛躍，基於共享存儲的高可用讀寫分離架構，這種架構利用分佈式共享存儲，採用數據三副本存儲，提高了數據的可靠性。使用數據共享架構，只讀節點各自無需進行數據的複製，極大的提升了系統性能，而且支持多達15個只讀節點，還能保證更低的只讀節點的數據延遲。當只有一個只讀節點時，只讀節點在獲得讀寫分離能力的同時，還能額外提供一倍的讀性能，這種Active-Active的高可用機制，相對於之前的Active-Standby的高可用機制，是一個技術演化的進步。總之，基於共享分佈式存儲會帶來本質上的技術架構優勢，阿里雲的雲原生數據庫POLARDB，就是基於這樣一種最新的技術架構演化發展而來，按照28法則並結合實際運維經驗來看，能夠滿足80%以上用戶的關係型數據的處理場景。
圖1-4基於分佈式共享存儲的高可用讀寫分離的雲原生數據庫
從上訴雲數據庫的演化過程來看，雲數據庫拓展了企業級整體方案的服務能力（高可靠、高可用、負載均衡、讀寫分離等等），並且在雲平臺的能力基礎上，通過技術架構的演化形成雲原生數據庫，提供了傳統數據庫能力的超集，形成了如圖1-5 的從資源、平臺到生態的整體雲服務體系，對比傳統數據庫具有以下特點：
1. 雲數據庫通過計算、網絡、存儲的虛擬化和分佈式技術，進一步拓展了傳統數據庫計算能力的邊界。並提供了根據用戶業務應需而變、快速彈性的服務能力。
2. 雲數據庫提供了省時、省心、省力的基於綠色計算、安全和高速網絡的IDC硬件部署、監控管理和軟硬件的升級和維護服務。
3. 雲數據庫通過基於的Web服務自助管理方式，極大的簡化了用戶的購買、操作、管理過程，極大的降低了時間成本和應用成本。
4. 雲數據庫，直接提供了傳統on-premise企業級關鍵應用需要依賴高可用、負載均衡、防火牆、網絡拓撲、跨機房容災等外部的其他軟硬件工具、模塊，來搭建安全可靠的滿足企業級方案的數據庫服務能力。
圖1-5 阿里雲Apsara雲數據庫服務體系
雲原生關係型數據庫：企業級信息的價值來源
對於現代化企業來講，需要在企業雲計算數據中快速發掘新的價值和機會，雲服務提供的IT資源能力，已經是整體數字化方案的最佳實踐。未來企業生產力的競爭，不再僅僅比拼橫向生產的規模，運營的效率，和獲取資源的能力。更需要在縱向上，在應對用戶需求的市場快速變化上，提供更加精益的生產力和精準的營銷能力。數字化時代企業需要具有快速應變的創新能力，通過數據進行關聯和分析，快速、直接、精準的感知需求和洞悉市場的變化，能夠打造個性化、精細化、新穎化的產品和服務，給企業帶來新的生命力。企業雲計算數字化IT架構逐漸成爲標配，雲服務已經不是最早期的滿足中小互聯網用戶的形態和能力，雲原生關係型數據庫能夠圍繞企業級雲應用關注的業務連續性、高性能處理能力、安全可靠性、可擴展性、彈性能力等提供整體方案和服務能力。如下圖1-6所示，企業級雲應用圍繞數據管理的多個維度以及業務、信息和數據管理的流程，對於數據處理，交易過程，分析萃取，工作流等最後沉澱下來的是最爲寶貴的，能夠直接表述用戶信息、需求信息、業務性能和商業價值的多個模塊，都和關係型雲數據庫緊密關聯。
圖1-6 企業級雲數據和信息架構
POLARDB：100%兼容MySQL的關係型原生數據庫
而相比較於早期的雲數據庫服務，雲原生數據庫POLARDB能夠爲企業提供更好的安全可靠的特性，更好的業務連續性，更快的業務需求應變能力，更好的擴展性，當然還有更高的性價比。POLARDB採用最新的軟硬件一體化的創新融合設計，在多個技術指標上做到世界領先。
1. 極速性能
POLARDB對計算和存儲引擎進行優化，通過標準Sysbench OLTP性能基準測試，讀性能最高達到100萬QPS，寫性能最高超過25萬QPS，輕鬆應對企業級大規模數據的處理。最大支持16個處理節點，系統併發聚合讀性能最高達到1000萬QPS。另外，POLARDB針對數據的複雜查詢能力，提供加速模塊，能夠獲得高達4-20倍左右的查詢加速能力。
2. 超大容量與彈性伸縮
POLARDB採用分佈式共享存儲架構，計算與存儲分離，採用最先進的3D Xpoints存儲介質，存儲空間根據用戶實際使用數據自動擴展，存儲按照用戶的實際使用量收費，。無論多大數據量，5分鐘之內即可完成節點規格的升級和進行只讀節點的擴展，應需而變，隨需所用，極速適配。
3. 100%兼容MySQL
100%兼容MySQL OLTP（在線事務處理）的能力，向下兼容MySQL5.6，極大的降低用戶業務的適配成本，使企業上雲的適配成本和改造風險降到最低。
4. 高可靠、高可用
POLARDB使用分佈式海量存儲系統，通過多個副本帶來數據的高可靠性。底層的存儲數據支持Snapshot進行秒級別的極速備份。並且支持數據強一致的同城災備能力，爲企業級最核心的價值數據提供最可靠的技術支撐。
5. 數據安全
POLARDB採用白名單、VPC網絡、SSL加密、SQL審計、數據多副本存儲、備份恢復等全方位手段，對數據庫數據訪問、存儲、管理等各個環節提供安全保障。讓企業級數據在雲上獲得全方位的安全保障。
我們相信，企業在未來行業的融合，跨界的嘗試，微創新的應用中，會不斷洞見和發掘數據的價值。而阿里雲數據庫，通過持續創新的技術優勢，將爲企業精益生產力的快速進化提供最直接的助力。
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