GaussDB用户除使用关系数据库能力外，还会使用图数据库、时序等多模引擎能力。如公共安全场景下，用户会将MPPDB（Massively Parallel Processing DataBase，大规模并行处理数据库）数据，导出到图数据库中，使用图引擎提供的图遍历算法，查找同航班、同乘火车等关系。在类似应用场景下，存在数据转换性能低，使用多套系统维护和开发成本高，数据导出安全性差等问题。引入多模数据库统一框架（Multi-Model Database （MMDB） Uniform Framework），为用户提供关系数据库、图数据库、时序数据库等多模数据库统一数据访问和维护接口，简化运维和应用开发人员的学习和使用成本，提升数据使用安全性（数据无需在多个系统之间进行倒换，减少了数据在网络上暴露的时间）。

1. 系统逻辑架构

多模数据库统一框架基于GaussDB开发，通过类似领养（Linked）机制，快速扩展图、时序数据库引擎能力，对外提供统一的DML、DDL、DCL、Utilities、GUI访问接口。运维和应用开发人员可以将扩展的多模数据库与GuassDB无缝衔接起来，统一管理与运维当成一套系统，通过统一接口使用扩展引擎提供的能力，简化对新的数据库引擎的学习和使用成本。

扩展引擎（Extension Engine）包括图引擎、时序引擎、流引擎扩展采用统一机制、模块化设计，并提供类似领养（Linked）机制，具有扩展快速、对原系统无影响的优点。

统一DML（Uniform DML）提供关系数据库SQL语言、图数据库图遍历语言（Gremlin）、时序函数和操作等多语言的数据操作能力。用户可以使用统一的ODBC、JDBC、GUI接口访问MPPDB及扩展引擎。

统一DDL、DCL、Utilities均使用存储过程（API），为各扩展引擎维护专属的虚拟系统表（Pseudo Catalog），减少对MPPDB的影响和依赖。

统一DDL（Uniform DDL）为扩展引擎提供统一数据定义能力，包括扩展引擎创建、删除，扩展引擎对象的创建、销毁（如图5-18引擎的图、顶点、边的创建和删除）等DDL能力。

统一DCL（Uniform DCL）为扩展引擎提供统一数据控制能力，包括统一权限管理Grant、Revoke，性能统计Analyze能力。

统一Utilities（Uniform Utilities）提供备份恢复、安装卸载、集群管理等。

统一GUI在高斯Data Studio IDE基础上，扩展了对图数据库、时序数据库的支持。提供扩展引擎的基本数据访问接口及管理接口（备份、恢复等）。设计时尽量保持Data Studio原有系统设计及显示结构，减少对原有Data Studio改动量。

图5-18 多模数据库逻辑架构图（Multi-Model Database (MMDB) Uniform Framework）

在图5-18的多模数据库系统的逻辑架构中，除了统一的多模框架外，该系统架构使用了统一的数据存储，即关系型存储。据统计，当前大量的客户的数据产生源主要包括两大类：①关系型交易数据系统（如Oralce，DB2）等；②传感器，周期性的产生比较规则的数据。分布式关系数据库系统实现数据的统一存储与处理，可以大幅度的简化客户的数据处理，最终实现数据的强一致。

为了简化用户对数据的管理与处理，我们在数据统一存储（即关系型存储）的基础上提供了多类数据处理引擎，包括图数据处理引擎、时序数据处理引擎、空间数据处理引擎等，不仅可以提高对多类数据模型的处理效率，同时也提供了多类数据处理引擎的处理语言。比如，对于图引擎，我们提供了Gremlin图处理语言的支持；对于时序引擎，我们提供了业界标准的时序处理语言。

多模数据库系统中多模数据模型的任意组合。为了适应不同用户对不同类型数据处理的需求，GaussDB多模数据库系统提供了多种模型之间的任意组合。在整体架构上，我们将引擎的元数据独立出来，以实现任意时刻的启动和关闭新的多模引擎。

2. 系统物理架构

图5-19 GaussDB多模数据库的物理设计架构图

多模数据库是处理包含图、时序等多种数据模型的统一的数据库。图5-19给出了多模数据库的系统物理架构。多模数据库提供统一的DDL和DCL管理，用户可以方便地把外部引擎交给多模数据库进行管理。

多模数据库DML采用UDF（User Defined Function）的方式。提供统一的GUI、ODBC、JDBC等外部接口，输入相应的UDF进行对外部数据的查询分析。多模数据库接收到查询请求后，发送给对应的外部引擎执行，并将执行结果返回，借助GaussDB原有的方式呈现给用户。

多模数据库的系统表采用虚拟系统表（Pseudo Catalog）的方式管理。虚拟系统表都是用户表。这样，用户可以方便地添加和删除多模的能力，最小程度地对MPPDB施加影响。

多模数据库在GaussDB基础上进行设计。GaussDB引入多模框架后，需要在GaussDB内部进行扩展，用来适配多模数据的执行和管理流程。这里的扩展指的是GaussDB内部针对多模引擎所做的适配。它既可能是功能上的——包括多模数据对象和关系型数据对象的相互依赖关系，对异常处理、事务管理所做的适配，还有针对多模数据的执行流程在GaussDB内部所做的适配工作；又可以是性能上的——例如优化器等组件上提供对多模引擎的支持。

公共模块（Common Envelope）介于这些扩展和外部引擎之间，关键组件——公共模块封装（Common Envelope Wrapper）打包提供了GaussDB扩展针对不同引擎的具体实现。我们也可以把这部分内容叫作外部引擎封装（Foreign Engine Wrapper）。即针对不同的引擎，可以通过Foreign Engine Wrapper打包不同的实现过程。

此外多模数据库还提供其他统一框架管理，包括连接管理、轻量解析（Shallow Parse）、多模缓存管理等。