架构简介

PolarDB-X 采用 Shared-nothing 与存储分离计算架构进行设计，系统由5个核心组件组成。

• 计算节点（CN, Compute Node）
  计算节点是系统的入口，采用无状态设计，包括 SQL 解析器、优化器、执行器等模块。负责数据分布式路由、计算及动态调度，负责分布式事务 2PC 协调、全局二级索引维护等，同时提供 SQL 限流、三权分立等企业级特性。
• 存储节点（DN, Data Node）
  存储节点负责数据的持久化，基于多数派 Paxos 协议提供数据高可靠、强一致保障，同时通过 MVCC 维护分布式事务可见性。
• 元数据服务（GMS, Global Meta Service）
  元数据服务负责维护全局强一致的 Table/Schema, Statistics 等系统 Meta 信息，维护账号、权限等安全信息，同时提供全局授时服务（即 TSO）。
• 日志节点（CDC, Change Data Capture）
  日志节点提供完全兼容 MySQL Binlog 格式和协议的增量订阅能力，提供兼容 MySQL Replication 协议的主从复制能力。
• 列存节点 (Columnar)

列存节点负责提供列式存储数据，基于行列混存 + 分布式计算节点构建HTAP架构，预计24年4月份会正式开源

开源地址：[https://github.com/polardb/polardbx-sql]

版本说明

梳理下PolarDB-X 开源脉络：

• 2021年10月，在云栖大会上，阿里云正式对外开源了云原生分布式数据库PolarDB-X，采用全内核开源的模式，开源内容包含计算引擎、存储引擎、日志引擎、Kube等。
• 2022年1月，PolarDB-X 正式发布 2.0.0 版本，继 2021 年 10 月 20 号云栖大会正式开源后的第一次版本更新，更新内容包括新增集群扩缩容、以及binlog生态兼容等特性，兼容 maxwell 和 debezium 增量日志订阅，以及新增其他众多新特性和修复若干问题。
• 2022年3月，PolarDB-X 正式发布 2.1.0 版本，包含了四大核心特性，全面提升 PolarDB-X 稳定性和生态兼容性，其中包含基于Paxos的三副本共识协议。
• 2022年5月，PolarDB-X正式发布2.1.1 版本，重点推出冷热数据新特性，可以支持业务表的数据按照数据特性分别存储在不同的存储介质上，比如将冷数据存储到Aliyun OSS对象存储上。
• 2022年10月，PolarDB-X 正式发布2.2.0版本，这是一个重要的里程碑版本，重点推出符合分布式数据库金融标准下的企业级和国产ARM适配，共包括八大核心特性，全面提升 PolarDB-X 分布式数据库在金融、通讯、政务等行业的普适性。
• 2023年3月，PolarDB-X 正式发布2.2.1版本，在分布式数据库金融标准能力基础上，重点加强了生产级关键能力，全面提升PolarDB-X面向数据库生产环境的易用性和安全性，比如：提供数据快速导入、性能测试验证、生产部署建议等。

2023年10月份，PolarDB-X 正式发布 2.3.0版本，重点推出PolarDB-X标准版（集中式形态），将PolarDB-X分布式中的DN节点提供单独服务，支持paxos协议的多副本模式、lizard分布式事务引擎，同时可以100%兼容MySQL，对应PolarDB-X公有云的标准版：https://help.aliyun.com/zh/polardb/polardb-for-xscale/pricing-of-polardb-x

01 集中式与分布式

1. 架构形态

PolarDB-X V2.3.0新增了标准版（集中式形态），因此后续的PolarDB-X开源形态主要分为：

• PolarDB-X 标准版，主打集中式架构，支持单机MySQL形态（100%兼容MySQL），基于自研分布式共识算法（X-Paxos）提供RPO=0的数据库能力
• PolarDB-X 企业版，主打分布式架构，高度兼容MySQL生态，支持强一致分布式事务和分布式并行查询，支持分布式水平扩展，可以从最小1个节点（集中式）扩展到1024个节点（分布式），构建集中式和分布式一体化的架构能力，后续的开源版本会发布HTAP行列混存架构，支持一键构建列存副本，通过行列混合查询全面加速在线分析能力。

架构形态的特点和选型建议：

2. 快速部署和体验

PolarDB-X 标准版采用一主一备一日志的三节点架构，性价比高，通过多副本同步复制，确保数据的强一致性。面向具备超高并发、复杂查询及轻量分析的在线业务场景。

现在我们来快速部署一个 PolarDB-X 标准版集群，它仅包含 1 个由三副本组成的DN节点。执行以下命令创建一个这样的标准版集群：

2.1. 基于k8s部署标准版

echo "apiVersion: polardbx.aliyun.com/v1
kind: XStore
metadata:
  name: quick-start
spec:
  config:
    controller:
      RPCProtocolVersion: 1
  topology:
    nodeSets:
    - name: cand
      replicas: 2
      role: Candidate
      template:
        spec:
          image: polardbx/polardbx-engine-2.0:latest
          resources:
            limits:
              cpu: "2"
              memory: 4Gi
    - name: log
      replicas: 1
      role: Voter
      template:
        spec:
          image: polardbx/polardbx-engine-2.0:latest
          resources:
            limits:
              cpu: "1"
              memory: 2Gi" | kubectl apply -f -

你将看到以下输出：

xstore.polardbx.aliyun.com/quick-start created

使用如下命令查看创建状态：

$ kubectl get xstore -w
NAME          LEADER                    READY   PHASE     DISK      VERSION   AGE
quick-start   quick-start-4dbh-cand-0   3/3     Running   3.6 GiB   8.0.18    11m

当 PHASE 显示为 Running 时，PolarDB-X 标准版集群已经部署完成！

2.2. 基于pxd部署标准版

version: v1
type: polardbx
cluster:
  name: pxc_test
  dn:
    image: polardbx/polardbx-engine-2.0:latest
    replica: 1
    nodes:
      - host_group: [172.16.201.11,172.16.201.11,172.16.201.11]
    resources:
      mem_limit: 2G

执行如下命令，即可在集群内一键部署 PolarDB-X：

pxd create -file polardbx.yaml

部署完成后，pxd 会输出 PolarDB-X 集群的连接方式，通过 MySQL 命令行即可登录 PolarDB-X 数据库进行测试。

3. 性能测试

PolarDB-X 标准版集中式实例，基于Lizard分布式事务系统优化事务并发能力、相比于开源MySQL 8.0.34，在读写混合场景上有30~40%的性能提升。

详细性能测试情况如下：

场景1：sysbench，表16张，单张表大小1千万

场景2：TPC-C，1000仓

场景3：对比开源MySQL（采用相同的主机硬件部署）