openGauss持續(xù)構(gòu)筑企業(yè)級內(nèi)核能力,使能行業(yè)技術(shù)創(chuàng)新

企業(yè)級數(shù)據(jù)庫openGauss開源一年以來, 社區(qū)迅速壯大,生態(tài)蓬勃發(fā)展,圍繞企業(yè)級性、企業(yè)級安全、企業(yè)級可靠等方面持續(xù)加強(qiáng),并在行業(yè)加速落地。目前openGauss成功支撐郵儲銀行新一代分布式金融核心系統(tǒng)上線,并成功打造同業(yè)領(lǐng)先的金融核心系統(tǒng);幫助中華人壽團(tuán)險核心系統(tǒng)使用鯤鵬全棧替換,實(shí)現(xiàn)性能倍增;openGauss基于鯤鵬4路服務(wù)器的中國移動數(shù)據(jù)庫性能測試排名絕對領(lǐng)先。面向未來,openGauss將從國計(jì)民生行業(yè)數(shù)據(jù)庫應(yīng)用的最緊迫問題和長遠(yuǎn)需求出發(fā),不斷在核心技術(shù)上進(jìn)行突破,將根扎深,共同打造枝繁葉茂的數(shù)據(jù)庫主流生態(tài)。

openGauss面向企業(yè)核心業(yè)務(wù)場景持續(xù)創(chuàng)新

推出面向核心業(yè)務(wù)場景的高可靠特性

金融與運(yùn)營商在社會經(jīng)濟(jì)運(yùn)行中處于關(guān)鍵基礎(chǔ)位置,其核心業(yè)務(wù)場景,對數(shù)據(jù)庫的性能和穩(wěn)定性有苛刻的要求。openGauss 將于6月30日發(fā)布軟硬協(xié)同的高可靠特性-RAS故障感知功能,該特性基于鯤鵬最新4路高端服務(wù)器和openEuler操作系統(tǒng),支持在硬件內(nèi)存發(fā)生故障前,及時通知上層OS與數(shù)據(jù)庫,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫故障隔離與快速切換,在核心業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫場景業(yè)務(wù)運(yùn)行故障無感知,數(shù)據(jù)安全可控?zé)o丟失。

openGauss持續(xù)構(gòu)筑企業(yè)級內(nèi)核能力,使能行業(yè)技術(shù)創(chuàng)新

圖1:openGauss基于RAS的高可靠原理圖:故障隔離、快速切換

推出多款重量級企業(yè)級特性,數(shù)據(jù)庫更快、更穩(wěn)、更強(qiáng)

此外openGauss社區(qū)將持續(xù)為企業(yè)級用戶打造高可用、高性能內(nèi)核,openGauss將在9月30日的版本中,面向開發(fā)者和企業(yè)用戶發(fā)布In-place Update存儲引擎、基于Paxos協(xié)議的DCF高可用組件以及兼顧TP業(yè)務(wù)和AP業(yè)務(wù)的HTAP特性。

In-place Update中文意思為原地更新,是相對于openGauss行引擎當(dāng)前所采用的Append Update(追加更新)模式的升級。追加更新對于業(yè)務(wù)中的增、刪以及HOT UPDATE(即同一個頁面內(nèi)更新)有很好的表現(xiàn),但對于跨數(shù)據(jù)頁面的非HOT UPDATE場景,垃圾回收不夠高效。而原地更新模式將最新版本的“有效數(shù)據(jù)”和歷史版本的“垃圾數(shù)據(jù)”分離存儲:最新版本的“有效數(shù)據(jù)”存儲在數(shù)據(jù)頁面上,單獨(dú)開辟一段UNDO空間,用于統(tǒng)一管理歷史版本的“垃圾數(shù)據(jù)”,因此數(shù)據(jù)空間不會由于頻繁更新而膨脹,垃圾回收效率更高(參見圖1)。同時可實(shí)現(xiàn)基于NUMA-Ware架構(gòu)的高可擴(kuò)展UNDO子系統(tǒng)以及基于多版本的索引技術(shù)。在這種設(shè)計(jì)思路下,用戶可徹底拋棄原有垃圾數(shù)據(jù)清理機(jī)制,從而使整體系統(tǒng)運(yùn)行更加平穩(wěn),適應(yīng)更多業(yè)務(wù)場景和工作負(fù)載。

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圖2:In-place Update數(shù)據(jù)存儲示意圖:數(shù)據(jù)在原page頁,undo通過指針單獨(dú)管理

Paxos是一種強(qiáng)一致、高可用的分布式一致性協(xié)議。對于存在宕機(jī)風(fēng)險的分布式系統(tǒng)來說,在不要求可靠的消息傳遞下可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)強(qiáng)一致,且可容忍消息丟失、延遲、亂序及重復(fù)。基于多數(shù)派機(jī)制的Paxos協(xié)議保證了2F+1的容錯能力,即2F+1個節(jié)點(diǎn)的系統(tǒng)最大允許F個節(jié)點(diǎn)同時出現(xiàn)故障。更進(jìn)一步,Paxos協(xié)議具備自仲裁,多數(shù)派選主及日志復(fù)制能力,使得openGauss在保證數(shù)據(jù)一致性的同時,在高可用方面可進(jìn)一步得到增強(qiáng),包括:

(1)通過自仲裁、多數(shù)派選主能力擺脫第三方仲裁組件,極大縮短RTO時間,且可預(yù)防任何故障下的腦裂雙主;

(2)支持節(jié)點(diǎn)同步、同異步混合部署的多集群部署模式;

(3)提升主備間節(jié)點(diǎn)日志復(fù)制效率,提升系統(tǒng)的最大吞吐能力。借助openGauss的DCF高可用組件,用戶不僅可以免去系統(tǒng)腦裂的風(fēng)險,還可以提升系統(tǒng)性能。

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圖3:Paxos原理示意圖

HTAP代表了一類數(shù)據(jù)庫應(yīng)用場景,核心思想在基于一套內(nèi)核提供TP和AP的混合負(fù)載能力,而混合負(fù)載的兩個核心要素是性能和資源控制。從性能維度,openGauss將基于現(xiàn)有的能力進(jìn)一步挖掘系統(tǒng)并行執(zhí)行能力(如SMP),提升CPU利用率(如動態(tài)編譯執(zhí)行),實(shí)現(xiàn)內(nèi)存內(nèi)計(jì)算(如內(nèi)存引擎),這些不同引擎或能力支撐openGauss從容應(yīng)對不同的負(fù)載請求。而資源控制方面通過資源管理流機(jī)制實(shí)現(xiàn)不同負(fù)載間的資源隔離,即彼此間互不影響且資源足夠,該方法讓各自負(fù)載在滿足SLA的基礎(chǔ)上,有非常好的實(shí)時性。HTAP實(shí)現(xiàn)了單個系統(tǒng)的多業(yè)務(wù)負(fù)載處理能力,一套數(shù)據(jù)底座,應(yīng)對兩套業(yè)務(wù)模型,省去數(shù)據(jù)遷移的代價。

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圖4:HTAP即能進(jìn)行事物處理,又能行業(yè)分析處理

openGauss除了在內(nèi)核能力上不斷推出新特性,同時在社區(qū)和生態(tài)建設(shè)上,攜手伙伴一起打造面向分布式場景的高競爭力解決方案。

openGauss通過ShardingSphere分布式中間件,實(shí)現(xiàn)線性擴(kuò)展,最高可達(dá)6400數(shù)據(jù)分片,可以滿足業(yè)務(wù)不斷增長的數(shù)據(jù)規(guī)模要求;結(jié)合業(yè)務(wù)流量,可以靈活平滑進(jìn)行數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)的擴(kuò)縮容,智能讀寫分離,實(shí)現(xiàn)分布式數(shù)據(jù)庫的自動負(fù)載均衡。而標(biāo)準(zhǔn)化鏡像機(jī)制確保多環(huán)境一致性交付,不僅能夠支持多云場景,還能有效降低企業(yè)對平臺的依賴性。同時這套分布式方案,還能支持強(qiáng)有力的集群管理、運(yùn)維能力以及多地多中心靈活部署。

共建、共治、共享、共贏,打造數(shù)據(jù)庫主流生態(tài)

生態(tài)是開源庫數(shù)據(jù)庫成功的關(guān)鍵因素,openGauss一直就秉持共建、共治、共享的生態(tài)策略,攜手產(chǎn)業(yè)鏈伙伴,最終實(shí)現(xiàn)生態(tài)共贏。openGauss不僅代碼開源,還通過開源社區(qū)運(yùn)營,讓業(yè)界的開發(fā)者、伙伴能公開透明的參與進(jìn)來,通過技術(shù)委員會、SIG組的形式廣泛匯聚業(yè)界的技術(shù)專家,為openGauss發(fā)展提供源源不斷的智力支持和思想輸入。據(jù)悉,openGauss社區(qū)理事會正在籌備中,預(yù)計(jì)于下半年成立,是openGauss開源社區(qū)主要治理機(jī)構(gòu)。

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圖5:30+企業(yè)加入openGauss社區(qū)(排名不分先后)

開源近一年,openGauss得到業(yè)界伙伴的強(qiáng)烈的響應(yīng)和支持,已有6家數(shù)據(jù)庫企業(yè)基于openGauss發(fā)布商業(yè)發(fā)行版,下半年會有更多新的企業(yè)發(fā)布商業(yè)發(fā)行版。目前,民生銀行、中國電信云公司、深信服等30多家企業(yè)級用戶已加入社區(qū),并在多個關(guān)鍵特性上積極貢獻(xiàn)。openGauss還與行業(yè)解決方案軟件伙伴緊密合作,針對行業(yè)場景的特點(diǎn),聯(lián)合推出對應(yīng)解決方案:與深信服推出高性能安全數(shù)據(jù)庫一體化方案、聯(lián)合SharingSphere社區(qū)推出全棧開源的分布式中間件解決方案、聯(lián)合頭部廠商面向降本增效場景推出存算分離方案等,相關(guān)聯(lián)合解決方案均已在行業(yè)核心場景實(shí)現(xiàn)商用落地。

智能基座、產(chǎn)教融合,為產(chǎn)業(yè)界提供豐沛的人才

創(chuàng)新之道,唯在得人。得人只要,必廣其途以儲之。高校是人才培養(yǎng)的根據(jù)地,是人才發(fā)展的未來。openGauss聯(lián)合高校,通過產(chǎn)、學(xué)、研、用,打通人才體系建設(shè),通過基礎(chǔ)理論對接產(chǎn)業(yè)和市場需求構(gòu)建知識體系,從理論到實(shí)踐到應(yīng)用相結(jié)合,構(gòu)建良性人才生態(tài),激發(fā)產(chǎn)業(yè)持續(xù)活力。

目前清華、北大、復(fù)旦等50余所著名高校已開設(shè)openGauss課程,覆蓋數(shù)萬名學(xué)生,另有超過30所院校已確定將在年內(nèi)開課,未來一年,預(yù)計(jì)將有超過200所院校在教學(xué)中使用openGauss,真正實(shí)現(xiàn)產(chǎn)教融合。據(jù)悉,openGauss已進(jìn)入全國計(jì)算機(jī)等級考試。

openGauss逐漸成為數(shù)據(jù)科學(xué)的學(xué)術(shù)創(chuàng)新平臺,清華大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)、西安電子科技大學(xué)等數(shù)十所高校,均已基于openGauss進(jìn)行創(chuàng)新型基礎(chǔ)研究工作,如AI-native的數(shù)據(jù)庫技術(shù)、面向新硬件(ARM多核、TPU/GPU、RDMA、NVM/SCM等)新型數(shù)據(jù)庫技術(shù)、云數(shù)據(jù)庫架構(gòu)研究、面向行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的數(shù)據(jù)及隱私保護(hù)、面向嵌入式設(shè)備場景的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)等方向研究。

從基礎(chǔ)研究、高校合作到產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新,openGauss社區(qū)匯聚高校、產(chǎn)業(yè)界的智慧和力量,共同開展數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)軟件創(chuàng)新突破。openGauss持續(xù)聚焦數(shù)據(jù)庫根技術(shù),以開源協(xié)作創(chuàng)新,為業(yè)界帶來持續(xù)領(lǐng)先的數(shù)據(jù)庫技術(shù)與產(chǎn)品;以開放繁盛生態(tài),聯(lián)合產(chǎn)業(yè)鏈上下游伙伴,讓openGauss落地千行百業(yè),助力客戶加速數(shù)字化轉(zhuǎn)型,共促產(chǎn)業(yè)發(fā)展和生態(tài)繁榮。

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