作者：夢實
DRDS，其本質是搭建在標準MySQL（阿里雲上的RDS For MySQL）上的分庫分表中間件，具有很高的靈活性。
PolarDB-X是使用雲原生技術的分佈式數據庫，具有一體化的數據庫體驗，其存儲節點是經過了高度定製的MySQL，從而提供了大量中間件無法提供的能力（使用全局MVCC的強一致的分佈式事務、私有RPC協議帶來的性能提升、Follower上的一致性讀能力等等）。
本文帶大家從各個角度剖析下，PolarDB-X與DRDS的異同。
首先簡單說下她們相似的地方：
她們都能基於Share-Nothing的架構，具備極強的水平擴展能力
她們都基於MySQL的生態體系，具有很高的MySQL兼容性
她們使用同樣的SQL引擎，具備相似的SQL執行能力
她們均提供分佈式事務、全局索引等常見中間件不具備的高階能力
她們都在阿里巴巴內部廣泛使用，歷經多年雙十一的考驗，穩定可靠
接下來我們重點看下她們有哪些區別。
使用體驗
拋開技術原理，我們先看下最直觀的產品體驗上有哪些異同。
- 購買實例
由於DRDS是一箇中間件，所以其和MySQL的接線劃分得比較清晰，DRDS本身不包含MySQL（RDS）資源，MySQL由用戶單獨購買。你需要在兩個產品的控制檯上單獨進行購買，並在DRDS控制檯上將其組裝在一起。
PolarDB-X提供的是一個整體的數據庫服務，你只需要創建一個PolarDB-X實例即可，其中包含了所需要的計算資源、存儲資源。
- 建庫
DRDS中，建庫需要在控制檯完成，並且在建庫過程中需要選擇已有或者購買新的MySQL資源：
PolarDB-X中，你可以像使用單機數據庫一樣，使用你習慣的工具進行連接，然後使用CREATE DATABASE指令創建數據庫：
- 擴容
DRDS中，你需要評估每個MySQL的容量，並選擇將哪些分庫挪到新的MySQL存儲上。
PolarDB-X中，你只需要選擇節點數，數據將自動均衡地分佈在各個存儲節點上。
- 數據同步
如果你要將DRDS中的數據同步到下游，很多時候你需要使用DTS來訂閱其中的每一個MySQL實例，並仔細處理同一個邏輯表的不同分表之間例如表名的差異等細節，並且DDL操作會讓這個同步鏈路中斷。
PolarDB-X提供一個統一的binlog服務，你可以使用DTS像訂閱一個單機MySQL一樣來訂閱它。這個binlog服務完全兼容MySQL，其屏蔽了所有的分佈式的細節，讓下游服務認爲它是一個普通的單機MySQL（例如PolarDB-X支持包括SHOW BINLOG EVENTS在內的所有BINLOG相關的指令）。
- 讀寫分離
DRDS中，你可以使用只讀實例（備庫）來進行一些高消耗的SQL，避免對在線業務產生影響。但是，你需要手動來判斷這些SQL的類型，並通過HINT、不同的連接串等方式，將其放到正確的地方來執行。同時，你需要注意備庫上存在延遲，你需要改造你的業務系統，使其能夠容忍這種延遲。
PolarDB-X中，應用使用一個連接串即可，你無需關注這些SQL的類型和代價（用不着給它們加HINT），它的優化器會自動識別這些SQL的代價，並且使用正確的資源池來執行它們，盡最大可能避免AP的SQL影響到TP的SQL。
同時，PolarDB-X的存儲節點，支持Follower上的一致性讀，因此你不需要擔心在備庫上讀取數據會讀到老的數據，任何時候去讀，都能讀到最新的數據。
- 運維
由於DRDS允許使用你自己購買的MySQL實例進行組件，因此你擁有這些MySQL實例完整的運維權限，你可以對它們做任何你想做的事情，例如：
- 負載不均衡時，單獨對其中一個節點進行規格的升級
- 將其中的某個存儲節點給其他的業務使用
- 使用任意版本的RDS（5.6、5.7、8.0均可）
- 訂閱任意一個RDS的binlog
但是，這種靈活性也存在一定的風險，例如，我們沒有辦法阻止你直接刪除其中的一個分庫，這會導致DRDS無法正常訪問這個分庫上的數據。
PolarDB-X對用戶屏蔽了存儲節點，你不能、也不需要直接訪問其存儲節點，它將一個數據庫的整體視角呈現給用戶，它通過自動的負載均衡、邏輯binlog、混合負載的HTAP等能力來減少你對存儲節點直接訪問的需求。目前PolarDB-X DN主要基於的的MySQL版本爲5.7，後續8.0的支持也已經在規劃中。
架構差異
以上的差異，很多由其架構決定，我們看下PolarDB-X與DRDS在架構上的差異點。
這是DRDS的架構圖：
DRDS的架構中，大量功能依賴外圍管控系統完成，例如：
- 擴容，使用內部一個叫精衛的組件來進行。
- 元數據，一個地域內會共享一個叫Diamond的存儲
- 主備探活、切換，依賴一個叫ADHA的組件
- 等等
這是PolarDB-X的架構圖：
PolarDB-X中，核心功能全部內聚到內核。
PolarDB-X使用X-DB作爲其DN（數據節點）。X-DB使用Paxos做到了RPO=0。
PolarDB-X相比DRDS，引入了一個新的組件：GMS（Global Meta Service），他具備非常重要的作用：
- 提供分佈式事務所使用的全局自增的時間戳
- 根據負載情況，調度數據的分佈，使節點之間達到均衡
- 提供統一的元數據，例如INFORMATION_SCHEMA
- 對CN與DN進行管理，例如切換、上下線等
DRDS的擴容基於binlog，依賴外圍管控系統完成。PolarDB-X的擴容基於分佈式事務，由內核完成。
架構繼續往下細化，我們可以看一下其數據的分佈情況：
DRDS下的RDS是傳統的主備（或者三節點）架構，主備以實例級爲單位，正常情況下備庫不提供服務：
PolarDB-X下的DN，均爲三節點架構，Paxos組以分片爲單位，一個節點可以同時是一個分片的Leader與另一個分片的Follower，資源利用率更高：
事務模型
事務的實現機制，是一個數據庫最根本的特徵，PolarDB-X與DRDS上的事務機制，有着非常巨大的差異。
DRDS使用的是MySQL官方提供的XA事務。XA事務可以保證寫入操作的原子性。
但是，標準的XA存在一個問題是，可能會在一個分片讀到已提交的數據，再另一個分片讀到未提交的數據。
例如，有兩張空表t1(pk,name,addr) dbpartition by hash(pk)，t2(pk,name,addr) dbpartition by hash(name)。假如應用在事務1中對兩張表分別進行一個插入操作insert into t1 values (1,'sun','hz')，insert into t2 values (1,'sun','hz')：
begin;
insert into t1 (pk,name,addr) values (1,'sun','hz');
insert into t2 (pk,name,addr) values (1,'sun','hz');
prepare p1;
prepare p2;
commit p1;
commit p2;
同時，有另一個只讀事務，分別對t1與t2進行count操作，它們就可能讀到不一樣的結果。
如下的時間線：
其中t1時刻，在一個事務內對t1和t2表進行查詢，會得到不一樣的記錄數，這是一個不一致的結果。
DRDS中，爲了解決這個問題，使用的是加鎖的實現，在衝突多的情況下，有比較高的代價。
PolarDB-X使用自研的全局MVCC事務，在兩階段提交（2PC）的基礎上，增加了事務快照時間戳（snapshot_ts）和提交時間戳（commit_ts）的支持。時間戳來自於全局 TSO 的分配，因此能做到外部一致的事務保證，並且避免了額外的加鎖。在上述例子中，t1的時間由於比commit的時間晚，因此一定能讀到兩張表都是1的結果。
PolarDB-X的事務機制相對比較複雜，請大家參考：PolarDB-X 強一致分佈式事務原理。
性能提升
PolarDB-X的性能相對DRDS有很大的提升，主要體現在幾個方面。
- 精簡的網絡結構
DRDS連接RDS，使用的是RDS標準的訪問鏈路，中間需要經過SLB的中轉，會增加一跳的網絡延遲：
PolarDB-X的CN節點與DN節點均在一個物理網絡中，中間是點對點的直連，不經過任何SLB/LVS等中轉，具有最低的網絡延遲，下圖是一個CN到DN的網絡拓撲示意：
- 私有RPC協議
DRDS使用標準的MySQL協議連接RDS，發送標準的SQL語句。但這裏會有不少的開銷，例如：
SQL經過DRDS優化器的優化後，還需被MySQL的優化器再次優化，如果涉及到多個MySQL分片，重複的次數會更多。
MySQL協議中有很多的冗餘元素，例如結果集的頭，裏面存儲了結果集每一行的名字、類型等信息，這些是不需要的。
MySQL協議返回的數據與DRDS內部計算使用的數據並不是一個格式，這中間需要經過再次轉換。
DRDS使用連接池來連接MySQL，MySQL的連接與線程是綁定關係，同一個連接上同一時間只能執行一個SQL。這導致DRDS與RDS之間需要維持大量的連接。
PolarDB-X爲了解決DRDS存在的這些問題，對MySQL進入了大量定製，中間的通信才用了私有的RPC協議，與MySQL協議相比有以下幾個優勢：
傳遞的不再是SQL，而是執行計劃，避免MySQL重複對SQL進行解析、優化的代價。
使用異步模型，連接與線程、連接與會話不在是一一綁定的關係，使用比較少的連接即可滿足需求。
精簡了通信中不需要的信息，例如結果集的頭等。
傳輸的數據格式與CN計算使用的格式完全一致，避免數據的二次轉換。
通過使用私有的RPC協議，PolarDB-X相對於DRDS，在很多場景下得到了性能提升。
sysbench-select
1.6億行數據
300併發
計算節點和存儲節點規格均爲16c64g
+39%
sysbench-oltp
1.6億行數據
150併發
計算節點和存儲節點規格均爲16c64g
+14.4%
- MPP引擎對分析類查詢的加速
DRDS中使用的是SMP（單機並行）技術，PolarDB-X中使用的是MPP（多機並行）技術。這使得PolarDB-X相對於DRDS，在面對複雜分析查詢時，可以使用更多的資源來加速。這個性能差異體現在TPC-H上非常顯著。下面是同資源情況下，DRDS與PolarDB-X在TPC-H上的對比：
DRDS 總耗時386s，PolarDB-X總耗時274s。
小結
PolarDB-X與DRDS的差異是方方面面的，DRDS是分庫分表中間件的代表，PolarDB-X是雲原生分佈式數據庫。有一個形象的比喻，DRDS和PolarDB-X的關係相當於寶馬3系和5系，她們將長期共存，爲不同需求的用戶提供服務。