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何为云数据库-GaussDB

原创 Lucky 2023-12-15
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云数据库

概念:云数据库是通过云平台构建和访问的数据库服务。它具有许多与传统数据库相同的功能,兼具了云计算的的灵活性。用户可以在云基础架构上安装软件以使用数据库。

主要功能:

 1.提供通过云平台构建和访问的数据库服务

 2.支持企业用户托管数据库,无需购买专用硬件

 3.可以由用户管理或由供应商以即服务方式提供并进行管理

 4.可以支持 SQL 或 NoSQL 数据库

 5.可以通过 Web 界面或供应商提供的 API 进行访问

云数据库优势:易于访问、可扩展性、灾难恢复

云数据库的优势与改进空间

优点:低成本、高可用、易用性、动态可扩展、大规模并行处理

改进空间:数据质量、数据迁移、数据融合、性能优化、规范标准

云数据库GaussDB 简介

GaussDB是华为基于openGauss自研生态推出的企业级分布式关系型数据库。该产品具备企业级复杂事务混合负载能力,同时支持分布式事务强一致,同城跨AZ部署,数据0丢失,支持1000+的计算节点扩展能力,4PB海量存储。同时拥有云上高可用,高可靠,高安全,弹性伸缩,一键部署,快速备份恢复,监控告警等关键能力,能为企业提供功能全面,稳定可靠,扩展性强,性能优越的企业级数据库服务。

产品优势

GaussDB充分发挥华为在数据库内核研发能力积累,结合传统关系型数据库的企业级能力和互联网分布式数据库的优点,在高可用、数据安全、高扩展、高性能方面拥有极强的综合优势,同时配合华为强大的软硬件研发能力,能够做到全栈自主可控。

核心技术

高安全、健全的工具与服务化能力、全栈自研、开源生态

GaussDB 分布式架构

高性能 - 全并行分布式执行

1. 业务应用下发SQL给Coordinator ,SQL可以包含对数据的增(insert)、删(delete/drop)、改(update)、查(select)。

2. Coordinator利用数据库的优化器生成执行计划,每个DN会按照执行计划的要求去处理数据。

3.因为数据是通过一致性Hash技术均匀分布在每个节点,因此DN在处理数据的过程中,可能需要从其他DN获取数据,GaussDB 提供了三种stream流(广播流、聚合流和重分布流)来降低数据在DN节点间的流动。

4. DN将结果集返回给Coordinate进行汇总。

5. Coordinator将汇总后的结果返回给业务应用。

高性能 - 分布式GTM-Lite技术

GTM-Lite技术,在保证事务全局强一致的同时,提供高性能的事务处理能力,避免了单GTM的性能瓶颈。

1.CSN提交序列号代替活跃事务列表进行可见性判断,无需遍历事务列表,提升了事务可见性判断效率。

2.事务管理节点GTM,通过无锁原子操作提供CSN序号,不存全局单点瓶颈。

3.节点间事务交互仅需要一个CSN,大大降低各节点间事务状态同步的网络开销。

高性能 - 基于NUMA-Aware的事务处理

全局数据结构NUMA化改造

关键优化点

工作进程NUMA绑核、全局数据结(ProcArray/Buffer/B-Tree等NUMA分区化改造,减少跨核、跨处理器竞争冲突。

WAL和Clog等日志从串行改为多核并行,消除串行瓶颈。

多核原生指令级优化。

关键优化点

鲲鹏原生Atomic_LSE实现NUMA-Aware自旋锁,四个指令->1个指令,提升指令效率;

cache-line padding技术,将WAL等组件保护全局位置索引的两个cache-line原子操作->一个,提升指令和数据效率;

高扩展 - 混合负载高性能与弹性扩展

交易型事务处理性能领先

超低复杂查询时延

弹性扩展,性能线性提升

高可用 - 极致RTO

并行回放实现极致RTO

通过日志流水线、批量回放和Block级物理并行恢复等关键技术,日志回放效率大幅提升,实现大压力下RTO<10s的极致高可靠。

多层级冗余无单点故障

所有故障场景可检测、可恢复,通过硬件冗余、实例冗余、数据冗余,实现整个系统无单点故障。

高安全 - 金融级高可用与全密态安全

金融级两地三中心高可用

GaussDB提供了多种高可用方案,包括同城AZ内高可用、跨AZ高可用、异地跨Region的两地三中心容灾方案,满足金融级监管要求。

GaussDB通过独有的Switch Turbo技术,保障了同城AZ内单点故障能够快速切换,RPO=0,RTO<10s。

数据传输、计算、存储全链路加密

传统云数据库只能实现数据的传输与存储态加密,GaussDB作为业界首款纯软全密态数据库,还实现了内存中数据的运算态加密,从而实现数据全生命周期内的安全保护。


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