基础软件国产化替代系列之三：国产数据库的先行者依靠自身的技术实力，化解了Oracle数据库替代中的一道道难关，既以低成本实现数据库国产化的替代和迁移，又为用户提供高性能、稳定可靠、经济实用、自主可控的国产化数据库产品。
数据库的国产化替代是IT系统国产化“最顽固”的堡垒！对数据库领域应用广、市场份额大的Oracle数据库的替代更是一个攻坚战。
所幸的，不管是在传统的关系型数据库领域，还是新型的非关系型数据库领域，面对用户不断增加的新需求，国产数据库表现出更多的自信，开始慢慢替代不可一世的Oracle数据库。
这些国产数据库的先行者依靠自身的技术实力，化解了Oracle数据库替代中的一道道难关，既以低成本实现数据库国产化的替代和迁移，又为用户提供高性能、稳定可靠、经济实用、自主可控的国产化数据库产品。
星环科技自主研发的国产分布式交易型数据库KunDB，在替代国外数据库方面，以高度兼容MySQL和Oracle，提供完整的关系型数据库的能力和高性能，以及国产化生态，在节省大量人力成本的同时，实现快速、安全地替换Oracle的目标。
Oracle数据库的“四宗罪”，必然要被替代
2022年，海比研究院联合相关单位发布的一份研究报告认为，中国用户Oracle数据库替换有四个无法回避的问题。
第一，一旦Oracle数据库被禁用，可能会面临企业的ERP、财务等基于Oracle数据库的业务运营和管理系统无法使用，最终使企业业务无法正常开展的风险。
中美贸易战、科技战在未来相当长的时间内，将会成为IT领域的一个新常态。美国极有可能会以国家安全等为由，扩大制裁范围，包括禁止央企或其他中国企业使用美国厂商研发的数据库产品和技术。
Oracle数据库在国内应用广泛，且都应用于企业经营管理的核心系统，是属于“卡脖子”核心产品和技术。如果被禁止应用，将带来不可估量的损失。
第二，即使Oracle数据库没有被禁用，也会面临Oracle数据库许可费用大幅增加的风险。随着数字化应用的深入，很多企业已经或即将对Oracle数据库有数据仓库、BI等更深层次的应用，这必然会带来Oracle数据库许可费用的大幅增加。
同时年度服务费、扩容许可费等也是不小的负担。
第三，即使Oracle数据库没有被禁用，传统的Oracle数据库可能会面临无法支撑日益增加的特定场景应用需求的风险。
由于Oracle数据库诞生于三四十年前，其技术架构存在一定的局限性，如采用集中式架构无法线性扩展，稳定性、性能强依赖硬件等，对于越来越多的并发量大、峰值高等带有互联网场景的数字化应用系统，或者新的融合型数据类型处理的需求，Oracle数据库将无法支撑。
最后，更重要的是，如果Oracle数据库不替换，也可能会对企业和国家信息安全带来危害。
美国政府惯用国家安全武器，禁用、制裁大棒挥舞，一个国际版抖音TikTok就令其抓狂。而IT系统的自主可控与国产化替代就显得刻不容缓。
破解Oracle方言兼容性难题
Oracle数据库发展较早，一方面，企业基于Oracle开发了大量的业务系统；另一方面，Oracle在SQL语言、性能、实例形态、容灾方案等方面有很多积累与扩展。
因此，Oracle数据库替代第一大挑战就是如何兼容Oracle的大量SQL方言，尤其是Oracle的PL/SQL这一独特的广受欢迎的语法体系。
中国信通院《数据库发展研究报告》就认为，国内关系型数据库产品中多数是基于MySQL和PostgreSQL二次开发的，对MySQL、PostgreSQL兼容性较好，但没有体系化的兼容Oracle，尤其是PL/SQL方面。
要实现Oracle数据库的国产化替代，首先要解决的就是兼容Oracle的大量SQL方言。星环KunDB对Oracle语法各个方面高度兼容，成为业内领先的具备支撑Oracle业务迁移能力的国产数据库。
KunDB高度兼容Oracle语法与PL/SQL，支持VARCHAR2/NVARCHAR2、NUMBER等全部常用数据类型。
一方面，在PL/SQL语法上，KunDB支持控制语句、集合、动态SQL、子程序、预定义包、错误处理等全部PL/SQL语法。
另一方面，通过自主原创的PL/SQL编译器，KunDB支持复杂PL/SQL程序，执行性能比解释执行提升一个数量级，解决了Oracle业务迁移到国产化数据库的核心痛点，为其他兼容性完善提供了基础。
另外，在Oracle数据库对象、DML、函数、系统视图、内置包、驱动等方面，KunDB做到了常用功能的兼容，满足大部分业务的迁移需求，降低了企业业务迁移成本。
例如，在某省级社保系统数据库迁移过程中，KunDB仅用了3天，就完成了8万多行PL/SQL代码的迁移工作，高效、低成本、安全地保障了原数据库迁移，实现了数据库系统的国产化替代。
满足新需求，性能表现出更出色
在面对用户新业务需求时，星环KunDB性能表现出色，如拥有90%的水平性能扩展比，自研内存数据库引擎单机性能超过180万tpmC，支持百亿行级数据表的高并发查询与检索等。
能做到这些源于KunDB自研的创新过程语言编译技术及中间优化语言TIR，支持复杂PL/SQL程序，执行性能比解释执行提升一个数量级。
星环科技自主原创PL/SQL编译器 资料来源：星环科技
KunDB为PL/SQL定义了极其精简、通用的TIR指令集，其中6类指令可用于PL的解释，8条指令可用PL/SQL中的游标、游标遍历、静态SQL、动态SQL的解释，这些指令的组合可覆盖PL/SQL语法范围内所有语法组合的解释。PL/SQL被解析成抽象语法树后，PL和SQL被TIR指令集解释成相应的指令集合。
TIR指令支持LLVM编译器，可生成不同平台的Native code，即CPU指令集加速执行。在LLVM的编译过程中，还会自动同步完成部分代码的逻辑优化，如去除无效代码等。KunDB会将编译生成的执行指令集保存在元数据中，为相同PL/SQL文本提供可复用的指令集。而对于LLVM指令集中还不支持的PL/SQL指令，会保留为高级语言(Golang)的指令最终交由高级语言编译器编译执行。
因此，KunDB的PL/SQL执行是将大部分指令映射成CPU指令执行的，不需要重复编译，相较于每次编译成其它高级语言的方式有较大的性能优势。以类似TPCC中NewOrder处理的PL/SQL实现为例，不考虑SQL执行的情况下，纯PL的逻辑的执行，使用KunDB的动态编译执行速度是完全由高级语言编译执行的3倍以上。
另外，PL/SQL以及常规SQL语法中的表达式计算是影响性能的关键因素之一。借鉴了动态编译执行的思想，KunDB设计和实现了基于列存数据和动态执行的表达式引擎，对于数值类型的聚合计算，使用动态编译执行比普通解释执行速度要快10倍以上。
最后，查询优化和向量化执行引擎，助力实现高性能复杂SQL查询。KunDB基于火山模型的优化器和向量化执行引擎支持跨分片的查询，支持包含递归查询、嵌套子查询、别名等复杂SQL场景。针对聚合计算类SQL中性能消耗较高的表达式计算做了特别优化的表达式模块，逻辑优化可以用该模块进行如常量折叠、公共表达式提取等优化，执行器调用该模块进行表达式的计算。以TPCH为例，KunDB可高效跑完100GB规模内的全部22个复杂查询SQL。
国产化生态保障应用平滑迁移
星环KunDB适配Oracle应用开发生态，支持基于Oracle的业务直接或者通过中间件框架连接KunDB，包括Java、.NET、C/C++等语言开发的应用，尤其是针对C/C++应用提供兼容Oracle的OIC/OCCI驱动，来保障业务的平滑迁移。
KunDB还提供了开放的数据生态，通过全局事务日志可与异构系统实时同步，可应用在实时数仓建设、Oracle和KunDB双数据库系统并轨运行回切等场景。
以某大型医疗HIS系统适配为例，使用的.NET EFCore开发框架与星环KunDB连接，通过高兼容性和迁移服务，保障了多个核心业务系统的平滑迁移，业务全量功能测试中个别的核心数据库源系统数据类型、语法兼容问题仅经过少量调整便能达成应用适配，节省大量人力成本，保障了数据库无损切割，实现了快速、安全地替换Oracle的目标。
数据库作为提供数据存储与处理能力的基础软件，是信息系统的基础、信息安全的基石，因此，数据库自主可控和国产化替代已经刻不容缓。
星环科技分布式交易型数据库KunDB坚持自主研发，并以优异的成绩通过了工信部、央行、信通院等多项数据库权威测试认证，为用户提供高并发、高性能、高可靠的国产数据库产品。
同时，KunDB高度兼容Oracle PL/SQL和MySQL方言，可实现低成本数据库国产化替代，并且适配支持国产服务器、芯片、操作系统等软硬件生态，助力企业打造自主可控数据平台。
参考资料：
https://mp.weixin.qq.com/s/oBuzTUI_BBqnQ6R_pJyQKA
https://mp.weixin.qq.com/s/XZT75H15giF2o0db_STKyQ
春
游
踏
青
大数据应用，从现在开始
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