如何基于云场景设计高性能分布式数据库？

在云时代，企业 IT 业务走向跨地区、全球化部署，IT 应用软件逐渐云化、分布式化。数据库作为承载企业业务和应用的重心，具备跨地区分布式部署能力的需求日益凸显。也因此，华为云技术专家带来的主题演讲《基于云场景架构设计的分布式数据库》广受好评。

一切都会运行在云端，好的架构是包容所有好技术的重要前提。本次演讲不但总结了传统数据库上云或云服务化中遇到的问题，而且深入介绍了华为云原生分布式数据库的技术原理和最佳实践，与众多参会者共同探讨了云数据库在新时期的使用和发展方向。

传统架构下的“数据孤岛”

传统数据库架构源于 30 多年前的硬件设计，硬件上使用单处理器、小内存、慢速磁盘，技术上采用双机热备提供高可用（HA）。这意味着主库完成所有操作，传送日志到从库后，从库才重放日志更新本地数据副本。因此，数据库发生主库宕机、需要主备切换时系统依赖第三方仲裁。且主备实例间仅交互日志，这对于新型的互联网业务和高并发场景而言，严重制约了数据可用性和可靠性。

传统数据库架构

当前，中国有 70% 的新型企业的业务因数据挑战而受影响，其面临的主要问题包括了高成本和低效率。受数据“大爆炸”影响，新型企业的数据像孤岛一样散落分隔在各处，数据备份、数据挖掘和问题排查需要大量资源。企业负担不起商业 license 和专业工程师高昂的费用，因此存储、转移、分析并使用这些数据非常困难。

在此背景下，高可用、易用易维、高扩展、高性能、与大数据相辅相成的云数据库，尤其是基于云场景架构设计的云原生分布式数据库，成为企业上云最佳选择。其中计算与存储分离、能充分发挥最新硬件性能、利用 AI 和 ML（深度学习） 等功能成发展趋势。

Gartner 报告显示

到 2019 年，90% 的云数据库架构采用计算与存储分离, 剩下 10%没有分离的，也会被市场逐步淘汰。此外， NUMA 架构的多核 CPU、Optane SSDs 存储、RDMA 网络、GPU/ FPGA 专有硬件等最新硬件的性能也能被新架构下的云数据库吸收，并结合人工智能和深度学习加快自身进化。

云原生分布式数据库技术原理

值得一提的是，华为云得益于 30 多年的技术积累，已经完成新一代的云原生数据库服务进化。以华为云将推出的高性能云原生分布式数据库为例，其设计正是基于新硬件性能，围绕解耦、近数据计算下推（NDP）、引入 AI 和 ML 等功能特性展开。

华为云原生分布式数据库架构

华为云原生分布式数据库将实现计算与存储分离、主从解耦；将 IO 密集型负载下推到存储节点完成，比如 redo 处理，页重构；多租户支持；引入 AI 和 ML 打造自治系统自扩展、自调优等功能。

华为云原生分布式数据库还充分利用云存储的能力,实现存储层独立容错和自愈服务、单写多读的共享访问。发挥 SSD 优势，充分利用 SSD 的随机读性能，避免随机写带来的写放大，减少磨损，减小时延。并采用 RDMA 等新网络技术和硬件，让网络不再是瓶颈，从而使整体性能得到很大提升。

此外，华为云原生分布式数据库还拥有即开即用、弹性伸缩、轻松管理、经济实用等特点，可以让用户不用关心底层架构和基础运维，只专注业务发展。这与发展云计算技术最主要的目的不谋而合。

在中国通信院对已经使用和有计划使用云计算技术的企业调查中，67.81% 的公司认为缩短应用部署时间是应用云计算最重要的目的，62.56% 的公司认为节约成本是应用云计算技术最重要的目的。

用户应用云计算技术的目的

（数据来源：中国信息通信研究院）

本文转载自 华为云产品与解决方案 公众号。

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