什么是云原生數(shù)據(jù)庫(kù)PolarDB分布式版
本文介紹什么是云原生數(shù)據(jù)庫(kù)PolarDB分布式版，也稱為PolarDB分布式版，本手冊(cè)中簡(jiǎn)稱為PolarDB-X。
產(chǎn)品簡(jiǎn)介
PolarDB分布式版（PolarDB for Xscale，簡(jiǎn)稱“PolarDB-X”）。
PolarDB-X是阿里云面向高吞吐、大存儲(chǔ)、低延時(shí)、易擴(kuò)展和超高可用的云時(shí)代數(shù)據(jù)庫(kù)使用需求自主設(shè)計(jì)研發(fā)的高性能云原生分布式數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品。
PolarDB-X始終保持對(duì)阿里巴巴集團(tuán)"雙十一購(gòu)物狂歡節(jié)"所有相關(guān)業(yè)務(wù)的全面支撐。歷經(jīng)十余年淬煉，PolarDB-X具備了強(qiáng)數(shù)據(jù)一致性、高系統(tǒng)穩(wěn)定性、快速集群彈性等核心關(guān)鍵特性，并在司法財(cái)稅、交通物流、電力能源等公共事業(yè)領(lǐng)域有廣泛深入應(yīng)用。
PolarDB-X堅(jiān)定遵循自主可控、開(kāi)放生態(tài)的發(fā)展思路，持續(xù)圍繞MySQL開(kāi)源生態(tài)構(gòu)建分布式能力，以求最大程度降低用戶的學(xué)習(xí)使用成本。
PolarDB-X產(chǎn)品形態(tài)上，秉持的理念是“在業(yè)務(wù)無(wú)需分布式時(shí)，客戶不應(yīng)為此付出成本”，采用集中式和分布式一體化架構(gòu)，可以支撐業(yè)務(wù)從小到大的發(fā)展。
產(chǎn)品特性
PolarDB-X依托云資源和容器化部署能力，整體采用了基于存儲(chǔ)計(jì)算分離的Shared-Nothing系統(tǒng)架構(gòu)，該架構(gòu)可以方便用戶根據(jù)業(yè)務(wù)需要按需進(jìn)行分層容量規(guī)劃。全面兼容MySQL開(kāi)源生態(tài)，從SQL 語(yǔ)法、事務(wù)行為、生態(tài)工具等多個(gè)維度都做了深度兼容，應(yīng)用無(wú)需或者修改少量代碼即可從 MySQL 遷移到 PolarDB-X。
PolarDB-X聚焦云原生分布式數(shù)據(jù)庫(kù)，支持單機(jī)集中式到大規(guī)模分布式平滑演進(jìn)，最小1個(gè)節(jié)點(diǎn)、最大1024節(jié)點(diǎn)（PB級(jí)存儲(chǔ)）。
金融級(jí)高可用
PolarDB-X采用數(shù)據(jù)多副本架構(gòu)，為了保證副本間的強(qiáng)一致性（RPO=0），采用Paxos的多數(shù)派復(fù)制協(xié)議，每次寫(xiě)入都要獲得超過(guò)半數(shù)節(jié)點(diǎn)的確認(rèn)，即便其中1個(gè)節(jié)點(diǎn)宕機(jī)，集群也仍然能正常提供服務(wù)。Paxos算法能夠保證副本間的強(qiáng)一致性，徹底解決副本不一致問(wèn)題。
PolarDB-X提供多種高可用形態(tài)，比如同城單機(jī)房3副本、同城三機(jī)房3副本、兩地三中心5副本等，滿足不同金融級(jí)別的容災(zāi)訴求。
透明分布式
讓用戶以單機(jī)MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)使用體驗(yàn)操作分布式數(shù)據(jù)庫(kù)是PolarDB-X一貫追求的目標(biāo)。為此PolarDB-X提供簡(jiǎn)單易用的透明分布式能力：
默認(rèn)主鍵拆分，讓移植到PolarDB-X的數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)擺脫對(duì)設(shè)計(jì)"分區(qū)鍵"的依賴。
高性能強(qiáng)一致分布式事務(wù)，PolarDB-X采用自研的X-Paxos協(xié)議保證數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在故障切換過(guò)程中RPO=0的基礎(chǔ)上，使用TSO策略和分布式的MVCC能力保證了分布式事務(wù)的隔離性和一致性。
分布式線性擴(kuò)展，PolarDB-X基于一致性Hash的分區(qū)策略有效地進(jìn)行負(fù)載均衡和熱點(diǎn)抑制，且在擴(kuò)展過(guò)程中保持計(jì)算下推和數(shù)據(jù)一致性的同時(shí)實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)零感知。并行和流控能力為擴(kuò)展期間業(yè)務(wù)連續(xù)性提供了有力保障。
全局Binlog和全局一致性備份，分別解決分布式數(shù)據(jù)庫(kù)各節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)向下游流轉(zhuǎn)的難題，以及各節(jié)點(diǎn)備份時(shí)間差造成的恢復(fù)一致性問(wèn)題。
集中式和分布式一體化
PolarDB-X全面構(gòu)建集中式和分布式一體化的架構(gòu)能力（簡(jiǎn)稱“集分一體”），兼具分布式數(shù)據(jù)庫(kù)的擴(kuò)展性和集中式數(shù)據(jù)庫(kù)的功能和單機(jī)性能，兩種形態(tài)可以無(wú)縫切換。在集分一體化數(shù)據(jù)庫(kù)中，數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)被獨(dú)立出來(lái)作為集中式形態(tài)，完全兼容單機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)形態(tài)。當(dāng)業(yè)務(wù)增長(zhǎng)到需要分布式擴(kuò)展的時(shí)候，架構(gòu)會(huì)原地升級(jí)成分布式形態(tài)，分布式組件無(wú)縫對(duì)接到原有的數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)上進(jìn)行擴(kuò)展，不需要數(shù)據(jù)遷移，也不需要應(yīng)用側(cè)做改造。
PolarDB-X提供兩種產(chǎn)品形態(tài)：標(biāo)準(zhǔn)版（集中式架構(gòu)）和企業(yè)版（分布式架構(gòu)），支持從標(biāo)準(zhǔn)版原地升級(jí)為企業(yè)版。
HTAP一體化
隨著云原生技術(shù)的不斷普及，以Snowflake為代表的新一代云原生數(shù)倉(cāng)、以及數(shù)據(jù)庫(kù)HTAP架構(gòu)不斷創(chuàng)新，行列混存HTAP會(huì)成為數(shù)據(jù)庫(kù)的標(biāo)配能力。
PolarDB-X 提供列存索引的形態(tài)（Clustered Columnar Index，CCI），行存表默認(rèn)有主鍵索引和二級(jí)索引，列存索引是一份額外基于列式結(jié)構(gòu)的二級(jí)索引（覆蓋行存所有列），一張表可以同時(shí)具備行存和列存的數(shù)據(jù)。同時(shí)，全面構(gòu)建面向行列混合場(chǎng)景的代價(jià)優(yōu)化器、以及向量化執(zhí)行算子，通過(guò)一套SQL引擎支持行列混合查詢。
開(kāi)源與多云
為滿足不同行業(yè)客戶對(duì)部署形態(tài)的需求，PolarDB-X提供公共云、專有云、DBStack、開(kāi)源軟件版四種部署形態(tài)：
公共云：高速迭代，穩(wěn)定服務(wù)，完全托管。目前面向世界范圍內(nèi)13個(gè)地區(qū)提供高性能云原生分布式數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)。
專有云（ApsaraStack）：集成阿里云核心產(chǎn)品，滿足對(duì)安全性、隔離型有合規(guī)要求的行業(yè)客戶。注：由于部署資源差異，專有云和公共云的軟件版本或有差異。
DBStack：輕量級(jí)數(shù)據(jù)庫(kù)管理服務(wù)平臺(tái)，集成阿里云核心數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品，滿足構(gòu)建高性能、高可用、低成本的全場(chǎng)景數(shù)據(jù)庫(kù)解決方案用戶需求。
開(kāi)源軟件版（PolarDB-X Lite）：在Lite版本中，用戶可體驗(yàn)最新的產(chǎn)品特性并以最小資源構(gòu)建一個(gè)分布式數(shù)據(jù)庫(kù)集群。
安全與穩(wěn)定
PolarDB-X通過(guò)多項(xiàng)國(guó)家級(jí)別的安全認(rèn)證，在安全屬性較高的行業(yè)，比如金融、運(yùn)營(yíng)商等行業(yè)的核心系統(tǒng)，有比較多的交付成功案例。
在數(shù)據(jù)庫(kù)安全方面，PolarDB-X提供全方位的安全防護(hù)，比如：IP白名單/SSL、TDE落盤(pán)加密、備份加密、全密態(tài)、全量SQL審計(jì)和鏈路跟蹤、三權(quán)分立和標(biāo)簽權(quán)限等。
PolarDB-X提供金融級(jí)的高可用容災(zāi)能力，可以滿足在機(jī)房故障時(shí)數(shù)據(jù)不丟，確保RPO=0，提供兩地三中心架構(gòu)形態(tài)，可以滿足金融行業(yè)的五級(jí)容災(zāi)要求。
典型業(yè)務(wù)場(chǎng)景
高負(fù)載低延時(shí)交易
場(chǎng)景描述：
交易場(chǎng)景廣泛存在于互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)系統(tǒng)中，是信息系統(tǒng)中最為核心的組件之一。業(yè)務(wù)連續(xù)性、事務(wù)一致性和系統(tǒng)安全性是交易系統(tǒng)正常運(yùn)行的基礎(chǔ)，長(zhǎng)時(shí)間高負(fù)載低延時(shí)的運(yùn)行是互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代交易系統(tǒng)的發(fā)展方向。
產(chǎn)品能力：
金融級(jí)高可用、透明分布式。
數(shù)據(jù)集中存儲(chǔ)
場(chǎng)景描述：
該場(chǎng)景也稱"數(shù)據(jù)大集中"或"數(shù)據(jù)歸集"，屬企業(yè)數(shù)據(jù)架構(gòu)中的ODS層，具有承擔(dān)各垂直業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)匯總功能。高并發(fā)寫(xiě)入、大容量存儲(chǔ)、多維度查詢、低成本流出是該場(chǎng)景的主要訴求。
產(chǎn)品能力：
透明分布式、HTAP一體化、安全與穩(wěn)定。
業(yè)務(wù)端分庫(kù)分表
場(chǎng)景描述：
當(dāng)前業(yè)務(wù)已采用開(kāi)源組件實(shí)現(xiàn)分庫(kù)分表架構(gòu)，屬于核心場(chǎng)景，數(shù)據(jù)規(guī)模大、并發(fā)量高、以及穩(wěn)定性是該場(chǎng)景的主要訴求，同時(shí)受限于開(kāi)源組件的限制，缺少有效的分布式運(yùn)維能力，比如：分布式DDL、擴(kuò)縮容等。
產(chǎn)品能力：
透明分布式。
分布式快速改造
場(chǎng)景描述：
當(dāng)業(yè)務(wù)體量即將突破單機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)承載極限和單表過(guò)大導(dǎo)致性能和維護(hù)問(wèn)題時(shí)，分布式改造是解決上述問(wèn)題的高性價(jià)比方案。數(shù)據(jù)庫(kù)作為分布式改造的重點(diǎn)難點(diǎn)，"和使用單機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)一樣使用分布式數(shù)據(jù)庫(kù)"一直是廣大用戶的核心訴求。
產(chǎn)品能力：
透明分布式、集中式和分布式一體化。
單元化容災(zāi)改造
場(chǎng)景描述：
金融、運(yùn)營(yíng)商等行業(yè)，當(dāng)達(dá)到一定業(yè)務(wù)量之后，需要保證核心服務(wù)可以連續(xù)提供，避免業(yè)務(wù)連續(xù)性風(fēng)險(xiǎn)。目前，逐步嘗試分布式服務(wù)化改造來(lái)實(shí)現(xiàn)單元化架構(gòu)，每個(gè)單元都是活躍且同時(shí)承載各自業(yè)務(wù)流量，滿足數(shù)據(jù)中心級(jí)別的故障隔離，實(shí)現(xiàn)異地多活的效果。
產(chǎn)品能力：
金融級(jí)高可用、透明分布式、安全與穩(wěn)定。
混合負(fù)載訪問(wèn)
場(chǎng)景描述：
互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的實(shí)時(shí)化、智能化趨勢(shì)催生了事務(wù)數(shù)據(jù)與分析數(shù)據(jù)在相同數(shù)據(jù)源內(nèi)進(jìn)行混合訪問(wèn)（HTAP）的需求。數(shù)據(jù)一致性、訪問(wèn)便捷度和訪問(wèn)安全性是混合負(fù)載訪問(wèn)場(chǎng)景的主要訴求。
產(chǎn)品能力：
HTAP一體化。
業(yè)務(wù)降本增效
場(chǎng)景描述：
當(dāng)前業(yè)務(wù)體量趨向于穩(wěn)定，期望通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)優(yōu)化來(lái)實(shí)現(xiàn)整體的降本訴求，比如：MySQL一鍵平遷、數(shù)據(jù)壓縮、流量合并等。
產(chǎn)品能力：
集中式和分布式一體化、HTAP一體化、開(kāi)源與多云。
多云容災(zāi)
場(chǎng)景描述：
業(yè)務(wù)有自建跨云容災(zāi)的訴求，比如：擔(dān)心云廠商綁定、技術(shù)自有可控、故障逃逸能力等，期望一套數(shù)據(jù)庫(kù)適配多樣化的場(chǎng)景。
產(chǎn)品能力：
開(kāi)源與多云。