GoldenDB 的自治运维技术

一、引言

随着信息技术的飞速发展，数据库系统在企业中的地位日益重要，而分布式数据库由于其能够处理大规模数据和高并发业务的优势，得到了广泛的应用。GoldenDB 作为一款金融级分布式数据库，其自治运维技术对于保障数据库的高性能、高可靠运行至关重要1.

二、GoldenDB 概述

GoldenDB 是由中兴通讯 2014 年立项开发的商用金融级分布式数据库，是业内第一家成功支撑国有大行核心业务系统的中国国产数据库1. 它具有强一致性、高可靠、线性扩展、超大规模集群、企业级数据库统一服务平台和智能运维等特点，能够满足大数据量的业务需求，解决了应用从主机迁移到分布式数据库的难题，并相继为国有大行、股份制银行、城商行及大型金融机构、电信运营商核心业务提供改造实践1.

三、GoldenDB 的自治运维体系架构

• 数据采集层：数据采集是自治运维的基础，GoldenDB 通过 Insight 智能运维平台的代理来采集各节点上产生的日志、性能等数据 。采集的内容包括操作系统层面的 CPU、内存、I/O 读写、网络资源信息，以及数据库实例状态、数据库内关键指标如内存、连接数、TPS、QPS、读写频率等，同时还包括审计日志、数据库日志和全量 SQL 流水等2.
• 数据计算层：该层主要提供数据存储、数据分析及元数据管理能力。数据存储可以使用多种数据源，如普罗米修斯、时序数据库、MongoDB、SQLite 等，DBMind 内置对接接口，方便 AI 模块与存储数据源进行交互以获取和处理数据 。此外，数据计算层还包括算法模型库和故障规则库，算法模型库存储自治管理服务生成的 AI 模型，故障规则库则记录数据库常见故障案例并生成规则引擎2.
• 自治服务层：这是 GoldenDB 自治运维的核心层，包含 SQL 诊断和调优、自治安全、数据库智能运维等主要部分。SQL 诊断和调优提供慢 SQL 发现、SQL 表现评估、智能索引推荐、智能查询重写等服务；自治安全通过 AI 技术实现敏感信息发觉、SQL 注入检测和异常行为分析；数据库智能运维功能实现在数据库系统、OS 系统和数据库集群层面的运维和调优，如数据库参数智能推荐、智能巡检、数据库分布键推荐、智能业务调度，以及操作系统层面的慢盘检测和恢复、网络丢包检测，数据库集群层面的自动扩缩容、异常节点修复服务2.
• 监控展示层：通过 WEB 形式为用户提供直观的运维管理界面，集成 Grafana 实现实时数据或指标的展示，并提供 AI 趋势预测，展示后续时段的数据走向。同时，告警界面会展示系统中可能存在的问题或故障，分为致命、严重、一般等级别，只显示致命问题。此外，还提供健康指数报告和详细综合报告，方便用户观察集群状态2.

四、关键自治运维技术

• 智能故障诊断与修复：利用数据采集层收集到的丰富数据，结合故障规则库和 AI 技术，GoldenDB 能够快速准确地诊断出数据库系统中出现的故障。例如，当系统出现性能下降或异常时，通过对数据库日志、性能指标等数据的分析，自动识别出可能的故障原因，如慢 SQL 语句、索引缺失、节点故障等，并根据预设的规则和策略进行自动修复或给出修复建议，大大缩短了故障排查和解决的时间，提高了系统的可用性。
• 自动性能优化：基于对数据库运行状态的实时监测和历史数据的分析，GoldenDB 的自治运维技术可以自动发现性能瓶颈，并进行相应的优化调整。比如，通过智能索引推荐功能，根据查询语句的执行频率和数据分布情况，自动为表添加或删除索引，以提高查询性能；还可以对数据库参数进行智能推荐和调整，确保系统在不同负载下都能保持最佳性能状态 。
• 容量规划与自动扩缩容：随着业务的发展，数据库的数据量和并发访问量会不断增加。GoldenDB 能够根据业务增长趋势和历史数据，预测未来的容量需求，并自动进行扩缩容操作。在负载高峰时，自动增加计算节点和数据节点的数量，以满足业务处理需求；在负载低谷时，合理收缩资源，降低成本。这种自动扩缩容能力不仅提高了系统的资源利用率，还确保了系统在面对业务波动时能够始终保持稳定的性能13.
• 安全管理与风险预警：通过自治安全模块，GoldenDB 可以实时监测数据库的访问行为，利用 AI 技术检测 SQL 注入、异常登录等安全威胁，并及时发出预警。同时，对敏感信息进行自动识别和保护，防止数据泄露风险。此外，还可以根据安全策略对用户权限进行动态管理，确保只有合法授权的用户才能访问相应的数据资源2.

五、自治运维技术的优势

• 提高运维效率：传统的数据库运维依赖于人工操作和经验判断，效率低下且容易出错。GoldenDB 的自治运维技术通过自动化和智能化的手段，大大减少了人工干预，提高了运维工作的效率和准确性。例如，自动的故障诊断和修复功能可以在短时间内解决问题，避免了长时间的系统停机和业务中断；自动性能优化和容量规划则可以让运维人员从繁琐的日常监控和调整工作中解脱出来，将更多精力投入到更有价值的工作中13.
• 提升系统可靠性：借助全面的数据采集、精确的故障诊断和快速的修复机制，GoldenDB 能够及时发现并解决潜在的问题，有效降低系统故障的发生率。同时，自动扩缩容和性能优化功能可以确保系统在各种负载条件下都能稳定运行，进一步提高了系统的可靠性和可用性，满足了金融等关键行业对数据高可用的严格要求13.
• 降低运维成本：减少了人工运维的工作量，降低了对专业运维人员的依赖，从而节省了人力成本。此外，通过合理的资源调度和自动扩缩容，提高了资源的利用率，避免了资源的过度配置和浪费，降低了硬件投资成本。同时，快速的故障解决和性能优化也有助于减少因系统故障和性能问题导致的业务损失，间接降低了企业的运营成本13.

六、应用案例

• 中信银行核心业务系统：GoldenDB 为中信银行的信用卡核心业务系统和账务核心系统提供了强大的支持。通过自治运维技术，实现了系统的高性能、高可靠运行，满足了银行核心业务对数据强一致性、高可用性和大规模并发处理的要求。在该项目中，自治运维技术自动完成了数据迁移、性能优化、故障诊断与修复等工作，大大缩短了项目的上线时间和运维成本，同时确保了系统的稳定运行，为中信银行的业务发展提供了有力保障1.
• 山东移动 CRM&BOSS 核心系统：面对 5G 时代下不断激增的用户数和并发量，山东移动的 CRM&BOSS 系统采用 GoldenDB 分布式数据库进行改造。GoldenDB 的自治运维技术在该项目中发挥了重要作用，实现了系统的自动化安装、日常运维监控及巡检扩容等操作，提高了运维效率，降低了应用改造成本。同时，通过性能优化和故障处理功能，确保了系统在高并发情况下的稳定运行，满足了山东移动业务对数据处理性能和准确性的严格要求1.

七、挑战与展望

• 面临的挑战：尽管 GoldenDB 的自治运维技术已经取得了显著的成果，但仍然面临一些挑战。例如，在面对复杂的业务场景和多样化的用户需求时，如何进一步提高故障诊断的准确性和性能优化的效果；如何更好地应对海量数据的处理和分析，提高自治运维系统的可扩展性；以及如何加强与现有运维工具和流程的集成，实现更加无缝的运维管理等。
• 未来发展方向：随着人工智能、大数据、云计算等技术的不断发展，GoldenDB 的自治运维技术将不断创新和完善。未来，有望进一步深化 AI 技术在运维中的应用，如引入深度学习算法提高故障预测的精度和性能优化的智能化水平；加强与云平台的融合，实现更加灵活的资源调度和弹性扩缩容；以及通过与其他新兴技术的结合，打造更加智能、高效、可靠的数据库运维生态系统，为企业的数字化转型提供更加强有力的支持 。

八、结论

GoldenDB 的自治运维技术为分布式数据库的运维管理带来了全新的思路和方法。通过构建完善的自治运维体系架构，结合先进的 AI、大数据等技术，实现了数据库的自动化、智能化运维，提高了运维效率、系统可靠性和资源利用率，降低了运维成本。在金融、电信等关键行业的成功应用案例表明，GoldenDB 的自治运维技术具有广阔的应用前景和巨大的商业价值。然而，面对不断变化的业务需求和技术挑战，仍需持续投入研发和创新，不断提升自治运维技术的性能和功能，以更好地满足企业数字化转型对数据库运维的要求。