带你认识一下云原生数据库GaiaDB-S.pdf

小小亮

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2021-08-09

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云原生数据库 GaiaDB-S

数据库一直是应用开发中非常重要的一部分。从 MySQL 到亚马逊的 RDS（关系型数据库

服务，Relational Database Service），业界有很多数据库系统供开发者存储、查询和管

理数据。随着海量计算的持续发展，给传统数据库带来了不少挑战，而云原生数据库却可

以应对这些挑战。

什么是云原生数据库？数据库在云平台一般有两种形态，第一种形态就是将传统的数据库

（例如 MySQL、PostgreSQL）搬迁到云上，通过多租户的方式提供数据库服务，这种形

态的数据库我们一般统称“云数据库”，云数据库本质上没有解决传统数据库的诸多问题，

例如规模化、可靠性和平滑扩展等。第二种形态是基于云基础设施的特点打造的数据库，

架构上可实现计算资源和存储资源的灵活扩展，并具备高性能、强一致性、易于管理等特

性，这类数据库我们叫“云原生数据库”。

1. GaiaDB-S 是什么？

作为百度智能云自研的云原生关系型数据库，GaiaDB-S 可以 100%兼容 MySQL 语法，

存储容量最高可达 128TB，单库最多可扩展到 16 个节点，适用于大容量、高性能、高弹

行的应用场景。

GaiaDB-S 采用存储和计算分离的架构，所有计算节点共享一份数据，提供分钟级的配置

升降级、秒级的故障恢复、全局数据一致性和数据备份容灾服务。GaiaDB-S 既融合了商

业数据库稳定可靠、高性能、可扩展的特征，又具有开源云数据库简单开放、自我迭代的

优势，GaiaDB-S 性能最高可以提升至 MySQL 的 3-6 倍，而成本只有商用数据库的

1/10。

2. 为什么需要 GaiaDB-S ？

随着云计算 2.0 时代的来临和企业业务的快速扩展，用户对云端的核心基础服务（数据

库）提出了更高的要求，例如更高的性能，更高的稳定性和更低的成本等。在这种背景

下，简单的将传统数据库（例如大家熟悉的 MySQL）托管到云端是无法满足用户需求

的。

从 MySQL 的主流架构来看，主要由两种架构方式（如图），一种是一主多从集中式架

构，他通过多个 slave 来构建一个多可用区部署的数据库集群，提供一个较好的服务可用

性和数据可靠性等。另外就是分库分表这种方式，主要来解决集中模型中的扩展问题。这

两种架构能满足一些业务场景的要求，但随着业务的发展，在较多应用场景，尤其是企业

级比较苛刻的应用场景下，它天生的技术缺陷就凸显出来了。主要表现如下：

1、备份恢复慢

传统数据库的数据恢复需要依赖数据库在云上的备份，首先会从文件系统下载备份文件，

然后在目标数据库实例上恢复数据，如果业务数据比较大（例如 1TB），整个恢复过程需

要小时级别。

2、扩展效率低

数据库扩展一般包括水平扩展和垂直扩展，水平扩展是通过增加节点的数量实现容量和性

能提升，垂直扩展一般通过增加资源配置实现扩展。无论以上哪种方式都存在数据的复制

和搬迁，这时同样的问题有出现了，当业务有 TB 级别的数据，那么扩展的耗时也是小时

级别的。

3、资源利用率低

传统数据库的计算和存储资源是耦合在一起的，在实际业务中往往存在计算资源充足、存

储空间不足或者反之的情况，如果我们通过更高规格的机器满足计算或存储的需求，往往

会造成资源利用率低的情况。

4、可用性低

通常数据库利用多副本的方式保障集群的可用性，当主节点发生故障，可以触发故障切

换，同时集群会通过自愈机制保障集群整体拓扑的健康。传统数据库的逻辑复制机制可能

会导致主从数据延迟较大，且故障切换需要依赖从库数据追平，这时整个集群的 RTO 是

无法保障的。

5、兼容性低