POLARDB v2.0 技術解讀

回顧POLARDB 1.0

POLARDB 1.0 主要的改進包括采用了計算存儲分離的架構，完全兼容MYSQL，性能是原生MySQL的6倍。一個用戶集群可以在分鐘級彈性擴展到16個計算節點，對業務完全透明的計算和存儲分離代理，從庫延遲僅毫秒級。存儲為分布式塊存儲，可以彈性擴展至100TB的規模。存儲層面采用多副本技術，使得數據庫的RPO做到了0，完全沒有丟失數據的風險。

POLARDB 1.0 完美的解決了傳統數據庫的如下痛點：

1、升級硬件需要遷移數據，升級周期長，無法從容應對突如其來的業務高峰。

（POLARDB的計算節點可以分鐘級擴容，任何時刻發現業務量突變即可快速擴容。）

2、金融級可靠性要求RPO=0，傳統架構使用實例層同步多副本，性能損耗巨大。

（POLARDB的存儲為多副本，底層使用RDMA、Parallel Raft、3D Xpoint等最新的軟硬件技術，性能比傳統架構最高提升6倍。）

3、實例層復制HA架構，主從切換時間長，無法滿足金融級連續性要求。

（POLARDB采用共享存儲，主從切換可以做到秒級，同時在計算與業務層之間有一層代理層，代理層可以幫助用戶識別計算節點的異常，自動切換，在大多數時候業務感知不到計算節點的切換，保證了業務連續性。）

4、傳統HA架構采用主從異步復制，切換后從庫可能需要重建，耗費資源多，重建時間長，存在長時間單點故障。

（POLARDB采用共享存儲架構，主從切換不需要數據重構。）

5、每個只讀節點都需要一份與主完全一樣的副本，成本高。

（POLARDB采用共享存儲架構，增加計算節點，不需要增加存儲副本數，使得整體成本相比傳統架構低很多。）

6、讀寫分離采用邏輯REDO復制，主從延遲高。

（POLARDB的數據存儲為共享存儲，不需要同步REDO數據，只需要同步REDO的位點，主從延遲在毫秒級。）

7、sharding架構沒有想象的好，功能閹割、對業務有巨大侵入（限制SQL較多）。

（POLARDB完全兼容MYSQL，對業務沒有任何侵入，用戶不需要修改一行代碼即可使用POLARDB。）

8、TB以上實例備份慢，往往數十小時。

（POLARDB使用快照備份技術，無論數據量多大，秒級備份）

POLARDB 1.0 已經發布兩年以來，贏得了很多企業級客戶的青睞。POLARDB 1.0已經很完美了，我們為什么還要研發2.0呢？

為什么要研發 2.0

1、用戶的去O需求旺盛，卻屢試屢敗

為什么很多用戶去O會屢試屢敗呢？

1、企業有非常嚴重的歷史包袱

1.1、企業通常技術棧為Oracle技術棧(團隊)，適應其他產品的周期長，調頭難

1.2、遷移如果涉及大量代碼改造，周期長、風險高、收益低

1.3、通常目標引擎數據庫Oracle兼容性非常差，用戶需要大量的改造

2、缺乏有效的遷移方法、工具

2.1、遷移改造工作量很難評估，遷移周期很難評估，周期通常非常長（別人的成功去O經驗無法復制）

2.2、沒有有效的數據遷移、數據校驗、仿真工具。拍腦袋去O風險非常大。

3、目標數據庫引擎眾多、選擇難

3.1、有些企業為了去O而去O，沒有產生業務價值，企業沒有動力

3.2、目標引擎的可靠性、安全性、擴展性、兼容性、穩定性、性能、可用性等指標可能無法達到用戶的需求

2、數據庫的企業要求，既要，又要？

企業要求數據庫既要SQL通用性，又要NoSQL擴展性，還要多模數據處理便捷性。既要高并發、又要實時復雜分析。然而傳統數據庫無法滿足既要又要還要的需求。傳統數據庫往往采用數據同步多份(就像蜘蛛網)，不同場景使用不同產品解決的方案。導致的問題非常多，用戶苦不堪言：

1、軟硬件成本高，同步延遲，同步數據不一致，

2、開發成本高，排錯復雜等頭痛的問題阻礙企業業務發展！

3、企業的歷史數據象五指山一樣壓得喘不過氣。

企業的數據庫通常生命周期非常的長，在整個生命周期的過程中，會產生很多被遺忘的“臨時”數據(例如業務的歷史數據庫，開發或DBA在數據庫中操作或產生過的臨時數據，這些臨時數據歷經數年，可能已經無法分辨是屬于什么業務的，還要不要被用到，還能不能刪除等等。）慢慢就像“雞肋”一樣食之無味、棄之不行。大量“雞肋”一樣的冷數據占用大量空間，又不能刪。逐漸成為數據庫沉重的包袱。

(數據庫存儲價格昂貴、備份消耗大、大量占空間、恢復慢)。

4、專業的GIS處理場景，使用開源版本性能、功能無法滿足？

隨著物聯網、智能終端、移動互聯網的發展，越來越多的移動數據接入，應用對GIS數據的處理需求會越來越旺盛，據分析GIS已經是千億級的市場規模，然而開源的GIS產品可能無法滿足日漸豐滿的需求。

5、高級DBA太難找、且價格昂貴

高級DBA是大型企業才會設置的職位，價格昂貴、人才缺失。他們的日常可能是喝喝茶、聊聊人生，一切盡在掌握中，問題已經防范于未然。而且這種DBA通常可遇不可求。

大多數的企業通常是SA或開發兼職DBA的工作，他們的日常可能是既要又要還要了。往往是數據庫出了事情再來處理，所謂術業有專攻，SA或開發人員處理數據庫問題（不管是性能問題還是管理問題），通常時間也可能很久。

2.0 重磅發布新特性

POLARDB 2.0 完全繼承了1.0的架構體系，同時兼容了另外兩個流行數據庫Oracle與PostgreSQL

POLARDB for PostgreSQL

完全兼容PostgreSQL，支持計算與存儲分離、獨立伸縮，存儲按量付費。適合中大型企業核心業務。

【OLTP+OLAP混合負載】

支持混合負載業務，支持百萬級高并發，支持并行計算，支持會話級資源隔離。

一個實例，一份數據，同時支持在線業務、實時分析混合業務。

原來用戶需要將數據從在線數據庫同步到數倉，問題非常多，POLARDB v2.0解決了跨產品數據同步帶來的延遲、一致性、成本、使用習慣等問題。

1、技術指標：

最多支持16個計算節點，每個階段節點88核；

每計算節點可提供百萬級QPS；

支持對業務完全透明的并行計算，平均提速20倍以上，無懼復雜SQL；

【多模計算】

多模計算全面覆蓋GIS、時空、時序、全文檢索、圖像識別、多維查詢、向量相似、機器學習。

原來用戶需要諸多產品來解決以上不同業務場景遇到的問題，數據需要在各個產品之間同步，異構同步帶來延遲、一致性、成本、使用習慣等問題。

POLARDB v2.0新增引擎解決了以上問題。

1、技術指標：

ganos專業級時空組件，兼容GIS標準，MOD模型比PostGIS 50-100倍性能提升；

內置全文檢索、圖像識別、多維查詢、向量計算、工業時序等多模組件；

內置schemaless、KV等nosql特性；

支持多達8種索引接口(btree,hash,gin倒排索引,GiST空間索引,SP-GiST空間分區索引,BRIN時序索引,rum全文索引,bloom布隆索引)，滿足

各種多模數據的高速檢索需求；

POLARDB for Oracle

高度兼容Oracle，降低Oracle遷移風險、縮短遷移周期，助力企業快速替換Oracle，進入云智能時代。

【深度Oracle兼容】

大幅降低用戶去O風險、縮短去O周期。用戶去O從數年降低到數周。

1、技術指標：

• SQL語法、類型、函數、PL/SQL、包、系統視圖、OCI、PRO*C等全方位兼容Oracle；
• 兼容Oracle分區表、異構查詢、HINT等高級功能；
• 支持3155個函數，26個包，317種包內方法，88個系統視圖；

【智能駕駛】

POLARDB v2.0 for Oracle版，內置SQL防火墻。可以防SQL注入與SQL誤操作。解決企業的數據庫安全問題。

POLARDB v2.0 for Oracle版，內置索引推薦功能。是企業數據庫優化的好幫手，一鍵解決索引優化難題

POLARDB v2.0，支持AAS性能洞察。在沒有專業DBA的情況下，可以一鍵洞悉宏觀、微觀業務問題。幫助企業及時發現業務問題。

1、技術指標：

• SQL學習模式，防SQL注入與SQL誤操作；
• 索引推薦，一鍵解決索引優化難題；
• AAS性能洞察，一鍵洞悉宏觀、微觀業務問題；

【云原生】

使用POLARDB v2.0替代ORACLE，可以獲得POLARDB強大的云原生能力。通過oss_fdw接口可以讀寫OSS數據，支持冷熱分離，對接云端海量算力(函數計算、MAXCompute)，獲得強大的數據處理能力。企業加快推向DT時代。

1、技術指標：

• OSS外部表，冷熱數據分離存儲，歷史數據想存多久都可以；
• 無縫對接云端海量算力(ADB、MaxCompute、OSS函數計算等)；

2.0 適合哪些業務場景和客戶

1、適用場景

• 替換Oracle數據庫
• 企業核心數據庫
• GIS時空數據庫

2、適合客戶

企業級客戶（黨政軍、醫療、新零售、新制造、科研機構、金融、互聯網、物聯網、交通、航空、地圖，氣象，測繪，LBS，國土，GIS等專業領域）

2.0 關鍵技術點解讀

1、智能駕駛

1、SQL防火墻，防SQL注入，防誤操作。

SQL防火墻背后的原理，POLARDB v2.0 for Oracle 通過開啟SQL學習模式來學習業務發起的SQL請求，數據庫將SQL請求變量化，轉換為SQL HASH，存儲起來作為SQL白名單。

當學習模式結束后，可以開啟permission模式，如果有非白名單內的SQL請求，則發出警告。DBA可以關注到這個警告，判斷是否為異常請求。

用戶也可以將模式改為強制模式，如果有非白名單內的SQL請求，則會拒絕這樣的請求，從而根本上防止SQL注入，防止用戶誤操作。

除此以外，POLARDB v2.0 for Oracle 還支持規則配置，例如可以拒絕不帶WHERE條件的DML請求，拒絕WHERE 條件始終為TRUE的DML請求，從而防止SQL注入攻擊或人為的誤操作。

2、索引推薦，即使是數據庫小白用戶，也能一鍵優化數據庫。

用戶可以在會話中開啟索引推薦的模塊，一旦開啟，這個會話發起的SQL請求會被后臺分析，在運行一段時間后，調用索引推薦函數，我們可以看到數據庫已經對到當前會話執行過的SQL進行了索引推薦的優化。

3、性能洞察，這個功能是非常強大的，通過等待時間的采集，打點，我們可以觀察到數據庫在過去的任意時刻是否遇到性能瓶頸，性能瓶頸是什么？即使企業中沒有專業的DBA，也能輕而易舉的發現數據庫的性能問題。

2、并行計算，多達幾十種場景，平均20倍性能提升

• 并行計算解決了復雜查詢慢的問題，在企業中，我們通常會有數據分析的需求，以往由于關系數據庫的分析計算能力差，需要將關系數據庫的數據同步到大數據平臺進行分析，而同步會有延遲、會有成本開銷、會有同步問題等等。用戶苦不堪言。
• POLARDB v2.0 內置了并行計算的功能，并行度會根據SQL的成本（復雜度的衡量）來規劃，復雜SQL會啟用并行計算，同時并行度也是自動計算的。使得用戶不需要將數據同步到外部，也能實現實時分析。
• POLARDB v2.0 的并行計算覆蓋了數十種場景，實測性能提升平均20倍以上。

3、會話級資源隔離

• 當用戶有OLTP業務同時混合了OLAP業務時，OLTP的并發高，要求的RT低。OLAP的并發低，但是對計算要求很高，跑OLAP業務會占用大量的資源。
• POLARDB 支持16個計算節點，我們可以采用不同的計算節點來隔離OLAP，OLTP業務。
• 但是，如果用戶的TP、AP業務在同一個計算節點時，還有更好的方法，會話級資源隔離，目前支持CPU和IO的資源隔離。

4、ganos時空多模組件

ganos是阿里巴巴自研的3S引擎，兼容GIS標準，支持平面幾何模型、球面幾何模型、柵格模型、時空軌跡模型、點云模型、拓撲網絡模型等。

ganos相比開源GIS的優勢也非常明顯。

5、云原生的冷熱分離

• POLARDB v2.0 可以將OSS作為數據存儲，用戶通過創建oss_fdw外部表插件，建立OSS外部表，可以將數據寫入OSS，也可以從OSS讀取。采用標準的SQL接口。
• 因此對于訪問較少的冷數據，用戶可以將數據存儲在OSS，降低數據庫的分布式塊存儲的成本，得到無限的存儲空間。
• 同時由于OSS與云端的MAXCompute, ADB, 函數計算等都是打通的，所以當用戶是非常大型的企業，需要對多個數據庫實例進行橫向的大數據分析時，OSS_FDW無疑是一種非常好的數據共享方法，將多個實例的數據通過OSS進行分析，打通大計算。

6、為什么2.0支持多模

1、傳統數據庫通常只支持1種索引，而POLARDB v2.0 支持8種索引

• btree、hash、gin、brin、gist、spgist、bloom、rum

2、傳統數據庫通常僅支持幾種數據類型，而POLARDB v2.0支持大量數據類型

時間、字符串、數值，貨幣，字節流，比特，枚舉，布爾，幾何，網絡，全文檢索，UUID，JSON，XML，數組，復合，范圍，域，圖像，樹，多維立方，GIS，rb，HLL，K-V，還支持擴展類型

3、POLARDB v2.0 還支持了非常多的多模插件，大幅度的幫助用戶提高開發生產效率。

小結

POLARDB v2.0 for Oracle，高度兼容Oracle，同時支持了SQL防火墻、自動索引推薦、性能洞察、資源隔離等智能駕駛功能，支持了冷熱分離的云原生能力，解決了企業去O難題，幫助企業快速去O。

POLARDB v2.0 for PostgreSQL，完全兼容PostgreSQL，支持并行計算，混合負載，GIS時空等多模計算，具備冷熱分離的云原生能力，是企業級客戶（黨政軍、醫療、新零售、新制造、科研機構、金融、互聯網、物聯網、交通、航空、地圖，氣象，測繪，LBS，國土，GIS等專業領域）核心數據庫上云的很好選擇。

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