分享嘉宾：白超（大窑） OceanBase解决方案架构师、前蚂蚁团体数据库团队DBA专家
整顿：墨天轮社区

导 读

大家好，我是白超（花名：大窑），在过来的几年中，作为蚂蚁团体数据库SRE团队成员，经验了历年的双11大促，深度参加了交易领取、数字金融、国内站点等多个业务的数据库存储架构降级工作。明天分享的内容蕴含两个方面，一是介绍OceanBase的技术架构特点，另一方面也想从蚂蚁团体本身业务演进倒退的角度来谈谈，为什么OceanBase是互联网行业海量数据并发业务需要的必然选择。

互联网行业数据库面临的挑战

以后互联网行业对于数据库提出了很多挑战，随着业务状态的倒退演进，数据增长速度越来越快。不论是公有部署，还是云数据库，也都同样面临着规模越来越大，实例数越来越多的状况。

首先从效率上，因为DBA须要运维的实例数更多了。不同的业务线，不同的利用，面临不同问题的时候，DBA 的幸福感是很低的，工夫是碎片化的。对于业务来说，感知就是数据库自身的容量防御能力有余，应急时效也难以保障，比方电商大促、直播、秒杀等场景上，很多时候撑持能力是不够的。

其次在老本上，数据增长的速度是十分快的。尤其从疫情产生以来，很多场景线上化的趋势更加显著。包含线上领取，线上购物等场景越来越多。从而引发的订单数量，以及用于实时剖析的场景数据增速显著放慢。在此场景下，体现到数据库资源上会发现机器需要增多，与之对应的存储需要增大，但CPU利用并不充沛。尤其遇到节日促销或相似双11，618等并发场景备战时，是须要提前做扩容，往往须要提前很长时间就开始筹备机器资源。

第三，传统的单机数据库，比方Oracle或者互联网行业罕用的MySQL都有一些痛点，是不得不面对的。比方数据量太大时，很多时候就要抉择拆库，在这个过程中又要引入中间件，自身减少了肯定的复杂度会侵入业务，对于DBA又增加了一些新的挑战。比方随业务倒退表变得很大，须要做一些DDL表构造的变更。在传统数据库的场景下，这些变更都会存在较大的危险，甚至有阻塞业务的可能。

再比如说缓存穿透，高连接数达到数据库极限；主备切换看似胜利了,其实只是集群层面胜利，DNS或者虚构IP等并没有切换胜利；容灾场景下的脑裂，丢数据问题等这些都是在过来应用传统数据库时面临的常见问题。


图1 互联网行业下数据库的挑战

蚂蚁数据库架构的三代降级史

随着互联网行业的倒退，对数据库提出了越来越高的要求——除了“提效率”与“降老本”，还有“解痛点”。 传统数据库在解决业务需要时遇到了很多的问题，这些问题在蚂蚁也都经验过，首先我来简略讲讲蚂蚁团体数据库的演进过程。

第一代数据架构是构建在IOE的根底之上——IBM的小型机、Oracle的商业数据库，还有EMC的共享存储。随之带来的运维老本十分高，同时稳定性的挑战也十分大的。随着业务的疾速倒退，这套架构曾经齐全没有方法适应业务倒退的增速。

以过后的支付宝为例，因为它自身金融交易的属性，领有十分大规模的Oracle RAC集群，然而这种架构自身的扩容是有下限的，当扩容肯定规模的状况时，数据库性能的边际效应曾经非常明显了，无奈再晋升数据库的容量，这些都是业务增长状况下必须要面对的问题。
因而从支付宝业务倒退的角度登程，为了解决这些问题，蚂蚁数据库整体架构演进到第二阶段：中间件+拆分+单元化。

随之诞生的是第二代架构，第二代架构的主体依然是传统单机数据库——也就是Oracle和局部MySQL，加上蚂蚁自研的分布式中间件，某种程度上解决了业务的程度和垂直的扩大能力。但即便如此依然有不少难题亟待解决，例如：机房级故障的疾速复原和强一致性保障、跨库跨分片事务、全局一致性、主动负载平衡以及简单SQL的执行能力。

业务井喷式的倒退对底层的数据库提出了更高的要求，这些要求包含更高的稳定性，疾速恢复能力和极致的弹性能力等，为了解决这些问题，咱们须要的是一套全新的计划和架构，也就最终演进到了以OceanBase为外围的第三代数据存储底盘。


图2 蚂蚁数据库的三代演进

OceanBase 集群架构

ceanBase 是不基于任何开源产品，齐全自研的原生分布式关系数据库。上面我将进一步介绍OceanBase是如何在高速增长业务中，在一个个实在的业务需要下不断创新和打磨的，首先咱们来看OceanBas的集群架构。

OceanBase是一个存储无共享的架构，如下图例子所示，这个OceanBase集群中有6台OBServer被分成了3个Zone，在理论部署中可能这三个Zone会存在于三个机房，其中Zone1、Zone2、Zone3的数据是齐全对等的，这样设计的可能实现当任意一个机房不可用时，呈现断电或者网络“孤岛”景象时，也不会影响OB整体对业务利用的服务。因而第一个特点是OceanBase集群架构中所有的节点都是对等的，每个节点有独立的管控、SQL、事务以及存储引擎，整个零碎没有任何单点。

OceanBase中的数据以分布式的形式进行存储，这样为数据库的线性扩展性提供了实践根底，主动实现拜访路由、策略驱动负载平衡。同时OceanBase的集群架构还具备高可用和强统一的个性，通过multi-Paxos分布式协定的工程实现，确保数据（日志）长久化在多数派节点胜利，少数派故障时可能做到数据不失落，故障转移主动实现。


图3 OceanBase 集群架构

OceanBase 如何撑持海量并发的互联网业务？

1、OceanBase 的个性与劣势

OceanBase的第一个个性是多租户+存储压缩，可能大幅提高资源利用率，降低成本。

大集群将长尾利用的多实例MySQL/Oracle对立进行治理，无效进步资源密度，打消存储碎片。同时多租户的个性实现数据库内核级虚拟化，满足数据安全隔离的同时，提供基于业务画像的可伸缩计算资源、同时通过Leader打散实现混部。


图4 OceanBase 个性：多租户+存储压缩

OceanBase 数据库应用基于 LSM-Tree 的存储引擎，可能无效地对数据进行压缩，并且不影响性能，能够升高用户的存储老本。

在撑持支付宝某业务从Oracle迁徙到OceanBase中，实现了数据库占用存储区空间由100TB缩小到33TB。


图5 OceanBase 基于LSM Tree的存储

此外，OceanBase可能原生的实现程度有限扩大与迁徙平衡流控。

在程度扩大过程中仅需OCP发动操作，内核负责数据迁徙和外部强校验，当平衡实现后新的节点主动开始提供服务。同时OceanBase的数据平衡迁徙速度远高于传统数据库逻辑迁徙的速度。


图6 OceanBase 个性：程度有限扩大+迁徙平衡流控

在下面的内核个性撑持下，OceanBase得以实现疾速的弹性扩缩容。如下图所示，当须要扩容时，可能疾速地将数据程度负载平衡至下方的新增加三个节点，由此实现集群翻倍的读写能量，过程中对利用通明，区别于传统数据库单点写的架构，OceanBase能够实现全副本的leader 打散，这也为超高并发写入的业务提供了根底。


图7 OceanBase 个性：疾速弹性扩容

不仅如此，OceanBase在多正本上实现的读写拆散的能力，大大晋升了数据库读扩大能力的同时，AP类的报表剖析不影响在线业务。


图8 OceanBase 实现读写拆散

OceanBase 的稳定性高可用个性，帮忙业务实现强统一主动容灾、宕机主动复原。当业务从传统数据库迁徙至OceanBase后，数据库相干故障频率均匀降落80%，同时遇到异样抖动和基础设施故障，真正实现“先复原、后诊断”。


图9 OceanBase 个性：稳定性&高可用

2、一站式治理平台OCP 实现智能化运维

接下来想谈一谈ob在智能化运维的一些能力。OCP是OceanBase提供的面向DBA的一站式治理平台，让分布式的数据库治理变轻松，实现衰弱巡检、全集群日志在线剖析、监控下钻剖析以及智能运维体系 SQL诊断。

其中重点值得强调的是基于OB内核对在线SQL的管控能力，联合OCP的智能诊断性能，DBA能够在问题产生期间疾速定位问题SQL，并执行一系列并发限流、熔断、执行打算绑定等操作，大大提高数据库应急的效率。


图10 OCP 助力效劳晋升

OceanBase 互联网行业利用案例

1、案例一：Gcash电子钱包全站迁徙

Gcash电子钱包全站迁徙到OceanBase，实现存储空间降落70%，故障业务不中断、老本升高30%的可观成果，同时在云控制台的加持下，DBA运维效率大幅晋升。


图11 案例：Gcash电子钱包全站迁徙

2、案例二：某交通出行行业HTAP架构

在某交通出行行业HTAP架构的案例中，迁徙至OceanBase帮忙性能容量晋升3倍，帮忙客户解决了随着业务倒退着断拆库的苦恼，大幅晋升存储可扩展性等痛点。


图12 案例：某交通出行行业HTAP架构

3、案例三：菜鸟发货工作台简单业务实时查问

在菜鸟发货工作台的利用案例中，依靠OceanBase的HTAP个性，助力客户晋升海量存储下的写入和更新性能；同时依靠OceanBase分布式并行执行引擎，通过简略的扩容操作即可近似线性晋升简单剖析查问的性能。


图13 案例：菜鸟发货工作台简单业务实时查问

作为原生分布式数据库的开拓者，OceanBase 致力于从根本上解决海量数据管理的外围问题。将来，OceanBase 将一直冲破关键技术瓶颈，一直发明数据管理技术的新将来。

下图是OceanBase在泛互行业的最佳实际汇总。很多面向理论业务的优良个性例如自适应限流、大查问队列、疾速自愈等等，因为工夫关系，不在明天一一开展，大家有趣味欢送在咱们的官网社区展开讨论。


图14 案例：OceanBase在泛互行业的最佳实际汇总

我明天的分享就到这里，谢谢大家！

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