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中國IT實驗室专访 | 优炫雲數據庫或成未来雲數據庫支撑者

2018-03-14

国内外雲數據庫的发展差异

雲數據庫的概念在国外是在2011年的时候提出的NewSQL,而这种分类是针对大數據如何能够像传统數據那样给最重的客户提供标准的SQL的支持,同时又可以像NoSQL這樣的數據存储横向扩展的支撑更多的數據,主要是为了解决两方面的问题:

  一、傳統數據庫將數據和處理是綁定在一起的,無法做到橫向擴展,當數據膨脹達到一定程度時,無法進行有效的處理。

  二、很多的數據分析人員(Data Scientist),大多習慣使用SQL這樣的第四代這樣的编程语言进行數據分析,在传统數據库不能满足业务需要的时候,自然的,采用了NoSQL来处理和分析數據,但由于NoSQL不是面向这些最终數據分析人员二设计的,这就使得數據分析人员本身和數據之间产生间隙,为弥补这些间隙需要借助很多的IT人员为他们去编写程序获取想要的數據,这里面是存在时间成本的,而數據分析人员基本不懂编程,如何拿取最有效數據就变得很困难在国外有很多类似的开源的云數據的项目,而在国内目前还很少。

 

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优炫软件雲數據庫专家张健

    

本土雲數據庫的发展空间

數據库未来的发展一定是雲數據庫的发展趋势。例如阿里,它是国内最大的數據应用者,同时也是數據的制造者,如何融合和使用传统的數據库和NoSQL,对阿里来讲是一个非常大的挑战,阿里必须寻求新的數據库架构,才有可能去支撑它的业务发展;同时雲數據庫在其他企业例如政府、智慧城市建设等同样重要,这些应用均需要大量的數據吞吐量、计算以及海量數據的支持,从而保证整个业务的正常运行,这也就是我们现在所谈到的雲數據庫发展空间,这个空间是巨大的。

 

    优炫雲數據庫(UXDB)的特色

优炫雲數據庫UXDB是一种基于上述观点研发的雲數據庫的产品,从研发到现在已经经历了两年多的时间,而它的存在是志在解决各类目前企业在數據应用中的各类问题。

    

它有以下幾點特點:

1)按需分配的伸縮性

在提及數據库扩展性时,人们就会想到相对低成本的、高性能的 NoSQL(不仅是 SQL)數據库,它包含一些非常有用的特性:

分布式存储打破數據库數據的上限

分布式存储,是将數據分散存储在多台独立的设备上。传统的网络存储系统采用集中的存储服务器存放所有數據,存储服务器成为系统性能的瓶颈,也是可靠性和安全性的焦点,不能满足大规模存储应用的需要。分布式存储采用可扩展结构,利用多台存储服务器分担存储负荷,利用位置服务器定位存储信息,它不但提高了系统的可靠性、可用性和存取效率,还易于扩展。

分布式存储提升數據访问性能

磁盘的I/O一直是數據库产品的软肋(这里提及的磁盘是HDD、SSD),尤其当數據增加到TB甚至PB级别之后,这种I/O的延迟将变得更为明显。分布式系统将數據访问分散在不同的數據服务节点上,其效果是多个硬盘的同时读写操作(并发处理),该方式将传统數據库的磁盘I/O的压力转化为网络I/O,从而提升整体性能。

 

2)高可用性

數據库服务和很多工业服务在高可用技术方案是相通的,为了实现高可用首先实现服务的“冗余”,即服务的集群化,如果服务有冗余备份,宕机后还有其它备份服务(热备和冷备)可以顶上,所以实现數據库服务的“冗余”也是高可用數據库的核心准则;而有了“冗余”备份后还不够,如果每次宕机都需要人工恢复切换至备份服务,恢复时间得不到保证,同时人为的故障恢复过程中可能会引入新的风险(人为事故),从而降低了服务的可用性,因此必须还具备“自动故障转移”功能。而數據库服务相比于其它系统的高可用,在以上两个关键技术点的实现上会更加的困难,因为传统RDMS对數據和事务的持久性和稳定性是要求非高的,从也提高了对冗余數據的一致性的要求和实现难度。

UXDB是将數據处理(數據库引擎)和數據存储(分布式存储)分离的數據库系统,數據库引擎不再参与數據的复制(replication),该工作将由分布式存储接管,UXDB的分布式存储系统支持:无复制(none replication)、读复制(read only replication)和读写复制(read-write replication)。当启动了复制功能后,同一份數據会分别存储在不同的數據内容服务节点上(缺省为3份replication的副本),当集群中任何一台數據内容服务结点失败时,分布式存储都将能够提供完整的數據,这将不会影响數據库引擎的正常工作。

此外,分布式存储还包括DIR-目录服务器、元數據和复制服务器,这两种服务器均支持Hot-Standby的集群。

數據库引擎支持Hot-Standby集群方式,该方式是通过以流方式实时复制WAL(write ahead log)实现的。

流复制传递日志的方式有两种,一种是异步方式,一种是同步方式。异步方式是事务提交后不必等日志传递到Standby即可返回,所以Standby數據库通常比Primary數據库落后很少;同步方式在Primary數據库提交事务时,一定会等到WAL日志传递到Standby后才会返回,这样当主备库切换时可以做到零數據丢失。

 

3)數據一致性

使用Paxos分布式算法用来解决NoSQL數據一致性的问题的方法,也越来越被人们所接受,诸多产品也被应用到生产环境当中,UXDB也采用该算法保证數據在分布式存储上的一致性,并在此基础上UXDB还支持:

    ACID

    ACID是指數據库事务正确执行的四个基本要素的缩写,包含:原子性(Atomicity)、一致性(Consistency)、隔离性(Isolation)和持久性(Durability)。UXDB支持事务的这四种特性,可以使开发人员的开发工作得到最大限度的简化,不必考虑过于复杂的并发问题,有易于保证程序在并发状态下的正确性。

    MVCC

    MVCC(Multi-Version Concurrency Control)即多版本并发控制,它可以避免读写事务之间的互相阻塞,与通常的封锁技术相比极大的提高了业务的并发性能。

     WAL (Write-Ahead Log)

     當系統意外宕機後,恢複時需要回退未完成事務所做的更改,並確保已提交事務所作的更改均已生效。

 

4)支持多租戶

基于數據库的多租戶

UXDB支持基于數據库的多租戶,采用该种方式的多租戶使得數據库的隔离较为彻底,从认证层面就开始隔离,數據库与數據库之间无法直接访问,必须登陆到对方的數據库中才能访问记录。

同时,UXDB支持进一步的通过预先配置的方式进行来源IP控制,即只允许某些IP白名单中的IP访问數據库。

基于SCHEMA的多租戶

UXDB支持基于SCHEMA的多租戶方式,该方式是单库多SCHEMA的方式,通过UXDB的权限体系进行隔离用户,访问不同的SCHEMA。

基于數據和访问的多租戶

除了上述两种传统的方式之外,UXDB还可提供第三种基于數據和访问的多租戶模式,该方式是在同一个數據库,同一个SCHEMA下,针对每个用户建立一个不同的角色,对需要进行隔离的數據库表,设置针对角色和操作的行级數據访问控制(参见“(5)安全性-行级數據访问控制”)来达到多个用户在同一个數據库中的數據访问和操作范围的控制和隔离。

 

5)安全性

让數據更安全,并非是让网络更安全,“安全可信是建立大數據的一个基础”數據产生于系统中,运行在软件中,最终靠硬件支撑,通过确保最基础架构的可信安全性可以提高整个设备的安全水平。

     全數據库级别加密

     UXDB支持全數據库级别數據加密,即數據在持久化到分布式存储之前就进行了數據加密。

     列數據加密

     UXDB支持对关键表的关键列进行加密设置,该设置将在该列數據持久化到分布式存储之前就进行了數據加密。

     表級訪問控制

     UXDB支持基于用戶級別的對象訪問控制。

     行级數據访问控制

     UXDB支持对行级數據的访问授权,这是一种基于用户的访问控制,用来根据用户权限来进行數據访问的控制。

     通信信道加密

     UXDB支持全程通信信道的加密,全程通信信道指的是从客户端到數據库处理引擎,數據库处理引擎到分布式存储的所有通信信道。

     基于會話的訪問隔離

     UXDB采用多進程的方式處理請求,這確保了每個連接會話都將由一個獨立的UXDB服務進程來處理。

     内置數據库审计

     UXDB提供可定制的基于会话和操作的數據库审计功能,实时记录數據库活动,对數據库操作进行细粒度审计(谁在什么时候做了什么以及结果)。它通过对用户访问數據库行为的记录、分析和汇报,用来帮助用户事后生成合规报告、事故追根溯源,同时加强内外部數據库网络行为记录,提高數據资产安全。

    二次开发和扩展

    UXDB是基于扩展设计的雲數據庫系统,该系统提供了针对扩展外部數據源和自定义數據处理的二次开发和扩展的框架。

 

优炫雲數據庫(UXDB)的行業應用

优炫雲數據庫UXDB是一种为云而打造的數據库,在审核數據库的架构上,以及设计上是为了完全适应于云环境而做的,而最直接的应用场景就是大數據,大數據包括两类,一种是大规模的联机交易,例如“双11”此类數據联机交易,第二类是大數據分析,例如統計行業每年要做的宏观统计,面对庞大的數據量必须要使用到雲數據庫来协助处理,从而节省成本,同时避免传统數據带来的各种问题

具體的應用場景如下:

    大數據处理:智慧城市、日志分析、數據仓库、商业智能、机器学习、科学模拟等。

    大型聯機交易系統:銀行系統、賬務系統、高頻聯機交易系統。

    大型Web應用:在線系統、在線查詢平台、在線交易平台。

    數據业务分析:分布式分析处理,适用于商业分析、大數據挖掘等场景。

    數據异地容灾:灾备解決方案,防止硬件故障导致數據丢失。

 

优炫高科技研发成果的展示无异于给雲數據庫市场带来了一股新风,优炫科技先后在北京、西安、成都三个国内一线城市设立了研发中心,并且基于市场和研发需要,今年在北美也建立了研发中心。通过四地联动的方式在操作系統安全、數據庫安全、業務安全、運維安全及边界防护、雲數據庫等六大领域,为国内外参会嘉宾充分展示了核心數據保护产品的魅力。

不论是国内国外,雲數據庫的应用必然是企业应用的未来的首选,而对于安全问题,我们还是交由专业的公司来做吧!

內容來源:中國IT實驗室