“Database Plus”，是近期比較火熱的一個(gè)理念，其最早是由我前同事、現(xiàn)SphereEx公司CEO張亮率先提出的，并通過(guò)開(kāi)源項(xiàng)目 ShardingSphere(下文簡(jiǎn)稱SS) 做了工程化實(shí)現(xiàn)。作為一名數(shù)據(jù)庫(kù)領(lǐng)域從業(yè)者，對(duì)這一理念有著自己的一些解讀。

1、對(duì) Database Plus 的解讀

作為數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施的核心，數(shù)據(jù)庫(kù)扮演著愈發(fā)重要的作用。從數(shù)據(jù)庫(kù)承擔(dān)的最為樸素的職能來(lái)看，可大致分為兩個(gè)部分即存儲(chǔ)和計(jì)算。作為數(shù)據(jù)的主要載體，數(shù)據(jù)庫(kù)的一大職能是完成數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，保證數(shù)據(jù)安全可用;第二大職能為數(shù)據(jù)計(jì)算，即在存儲(chǔ)基礎(chǔ)上提供數(shù)據(jù)的上層計(jì)算。這里所說(shuō)的計(jì)算具有非常寬泛范疇，既包括對(duì)數(shù)據(jù)簡(jiǎn)單的CRUD，也包括對(duì)數(shù)據(jù)的高階分析、挖掘及更為廣闊的其他計(jì)算場(chǎng)景。隨著近些年數(shù)字化轉(zhuǎn)型深化，數(shù)據(jù)被提到更高層面得到重視，數(shù)據(jù)種類、規(guī)模迅速膨脹，同時(shí)企業(yè)對(duì)數(shù)據(jù)使用呈現(xiàn)多樣化特點(diǎn)且針對(duì)特性能力提出更高要求。相應(yīng)的也對(duì)數(shù)據(jù)底層基礎(chǔ)設(shè)施之一的數(shù)據(jù)庫(kù)提出了相應(yīng)的要求。這里可集中表現(xiàn)在實(shí)時(shí)性、敏捷性、安全性、可用性、經(jīng)濟(jì)性、智能化、高性能、強(qiáng)管控、自主化、開(kāi)放性、融合化及創(chuàng)新性等諸多方面。這部分可參考之前文章數(shù)字化轉(zhuǎn)型下數(shù)據(jù)庫(kù)面臨的12個(gè)挑戰(zhàn)

而Database Plus 理念的核心定位，正是基于上述現(xiàn)狀，創(chuàng)造性地提出在底層數(shù)據(jù)庫(kù)不變的情況下，通過(guò)在其上層構(gòu)建增強(qiáng)計(jì)算引擎，突破原有數(shù)據(jù)庫(kù)功能局限，提升數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施整體功能上限。通過(guò)對(duì) Database Plus 理念產(chǎn)品 ShardingSphere功能研讀，其對(duì)數(shù)據(jù)計(jì)算做了三層劃分。一是原生數(shù)據(jù)庫(kù)的計(jì)算能力，根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)的不同，其原生計(jì)算能力各有差異。SS 實(shí)現(xiàn)與底層數(shù)據(jù)庫(kù)的解耦，可靈活對(duì)接多種數(shù)據(jù)源，充分復(fù)用原生數(shù)據(jù)庫(kù)提供的基礎(chǔ)能力。二是基礎(chǔ)計(jì)算的增強(qiáng)能力，這部分主要是指對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)自有核心能力的增強(qiáng)。受限于宿主數(shù)據(jù)庫(kù)的功能缺失，可通過(guò)此方式增強(qiáng)其能力。比較典型的能力如數(shù)據(jù)分片、分布式事務(wù)、分布式查詢優(yōu)化等。三是數(shù)據(jù)應(yīng)用計(jì)算的增強(qiáng)能力，數(shù)據(jù)最終是要參與到應(yīng)用中才能發(fā)揮價(jià)值，在這一過(guò)程中需要對(duì)數(shù)據(jù)產(chǎn)生大量業(yè)務(wù)計(jì)算。很多原生數(shù)據(jù)庫(kù)是不具備或不擅長(zhǎng)處理這種應(yīng)用類計(jì)算。可通過(guò)這一模式擴(kuò)展增強(qiáng)計(jì)算。比較典型的能力如數(shù)據(jù)加密、數(shù)據(jù)脫敏、數(shù)據(jù)壓測(cè)、訪問(wèn)審計(jì)等。

過(guò)去針對(duì)這三類需求，通常有兩種路徑。一種路徑是通過(guò)不斷增強(qiáng)數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)核，不斷疊加功能滿足一、二類訴求，很多功能強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)，但也不可避免面臨內(nèi)核的復(fù)雜、龐大及臃腫，同時(shí)也大幅抬高工程化實(shí)現(xiàn)難度和復(fù)雜度。第二種路徑是構(gòu)建很多垂直的數(shù)據(jù)應(yīng)用滿足第三類訴求。這種方式不在數(shù)據(jù)庫(kù)自身實(shí)現(xiàn)，而是通過(guò)完全獨(dú)立的應(yīng)用系統(tǒng)完成。當(dāng)然在企業(yè)中就會(huì)面臨運(yùn)維繁多技術(shù)產(chǎn)品和大量豎井式的應(yīng)用而無(wú)法整合的窘境。我們從 SS 的實(shí)現(xiàn)上看，其提出可插拔理念及上層插件化應(yīng)用，可用一種形象的比喻來(lái)概括就是“雙擎動(dòng)力+渦輪增壓“。這一從汽車(chē)領(lǐng)域衍生過(guò)來(lái)的概念，可很好地詮釋其實(shí)現(xiàn)理念。原生的數(shù)據(jù)庫(kù)提供的基礎(chǔ)算力引擎，如傳統(tǒng)的汽油發(fā)動(dòng)機(jī);SS提供的基礎(chǔ)計(jì)算增強(qiáng)可比喻為渦輪增壓部分，其在原生數(shù)據(jù)庫(kù)計(jì)算引擎之上，增強(qiáng)其能力;第三部分應(yīng)用計(jì)算的增強(qiáng)則可理解為第二引擎，如新興的電力引擎。通過(guò)這種混合動(dòng)力+渦輪增壓的配置，可大幅提升原有動(dòng)力系統(tǒng)，滿足用戶更好的動(dòng)力要求。但同時(shí)有一點(diǎn)不可忽視，就是無(wú)論怎么增強(qiáng)對(duì)用戶是無(wú)感的，用戶可見(jiàn)的只是動(dòng)力增強(qiáng)了。還原到真實(shí)場(chǎng)景下，就是用戶依然會(huì)使用數(shù)據(jù)庫(kù)，依然通過(guò)SQL語(yǔ)句計(jì)算數(shù)據(jù)和管理數(shù)據(jù)庫(kù)，但對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)庫(kù)自身已經(jīng)是一個(gè)“Super Database”了。

除此之外，Database Plus 理念還有一點(diǎn)不容忽視。這里談到的plus的概念，是非常多元的，可以在其上疊加大量的功能。這些功能是靈活的、發(fā)散的，甚至是個(gè)性化。而作為傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的定位是標(biāo)準(zhǔn)的、統(tǒng)一的基礎(chǔ)軟件，很難滿足上述要求。而作為 Database Plus 理念實(shí)踐產(chǎn)品 SS，率先提出了“插件化、可插拔”思想，可滿足對(duì)靈活多變的計(jì)算支持，同時(shí)借助平臺(tái)層提供的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的訪問(wèn)方式，旨在打造數(shù)據(jù)庫(kù)上層應(yīng)用、管理的標(biāo)準(zhǔn)。用戶及生態(tài)合作伙伴，完全可根據(jù)自身場(chǎng)景需求豐富插件能力，提升產(chǎn)品功能外延。打造出屬于自己的“DIY DB”或“組件化DB”的產(chǎn)品。SS 本身也是希望能吸引到更多的共享者，打造完整的數(shù)據(jù)庫(kù)使用生態(tài)。

2、外部挑戰(zhàn)及Db Plus解決之道

上文談到了數(shù)字化轉(zhuǎn)型深化中對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)提出的若干挑戰(zhàn)，這里我們就若干挑戰(zhàn)內(nèi)容稍微展開(kāi)說(shuō)明并談?wù)勛鳛镈atabase Plus理念的實(shí)踐者 SS 是如何解決這些問(wèn)題的。

• 大規(guī)模

數(shù)據(jù)規(guī)模爆炸式增長(zhǎng)是目前面臨的痛點(diǎn)問(wèn)題之一。為解決這一問(wèn)題，比較常規(guī)的就是數(shù)據(jù)分片，即通過(guò)數(shù)據(jù)的打散降低單體數(shù)據(jù)處理規(guī)模，因而可承載更大的數(shù)據(jù)量。目前分布式數(shù)據(jù)庫(kù)的處理思路基本都是這種。這其中的難點(diǎn)問(wèn)題在于數(shù)據(jù)分片的規(guī)則是什么?一種方式是采用內(nèi)置的分片策略，用戶無(wú)需感知。這種方式的用戶體驗(yàn)很好，用戶可完全按照一個(gè)“BIG DB”來(lái)使用它。很多在數(shù)據(jù)分片下的能力，完全可以系統(tǒng)內(nèi)置。很多原生分布式數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品就是這種策略，它的功能上限很高，比較符合使用者對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的定位。但這一方式有不可回避的問(wèn)題在于，分布式架構(gòu)的引入所造成穩(wěn)定性、高性能及其他功能缺失。第二種方式是開(kāi)放分片策略，用戶可根據(jù)業(yè)務(wù)需求干預(yù)分片的位置。這種方式對(duì)用戶有一定浸入性，但也做到更好掌控。很多基于中間件演進(jìn)的分布式數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品基于此類。這類產(chǎn)品穩(wěn)定性相對(duì)更好，可滿足高性能要求等。ShardingSphere 的策略與第二種方式類似，只是做的更為極致，其原生提供了更為豐富和強(qiáng)大的分片能力的同時(shí)，還提供給用戶充分的自主權(quán)，可完成精細(xì)粒度的用戶定制工作。

• 實(shí)時(shí)性

實(shí)時(shí)性對(duì)企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型尤為重要，實(shí)時(shí)鮮活的數(shù)據(jù)對(duì)企業(yè)尤為重要。傳統(tǒng)單機(jī)/集中式數(shù)據(jù)庫(kù)通過(guò)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)優(yōu)化、緩存的引入、執(zhí)行計(jì)劃優(yōu)化、軟硬件結(jié)合等方面很好地滿足了實(shí)時(shí)性要求。但在分布式條件下，上述優(yōu)化手段不再有效。此外，分布式架構(gòu)下數(shù)據(jù)庫(kù)需要跨組件參與計(jì)算也拖慢數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性反饋。如何復(fù)用單機(jī)/集中式數(shù)據(jù)庫(kù)的能力，在分布式場(chǎng)景下滿足需求成為關(guān)鍵。SS提供的Driver模式，給人眼前一亮的感覺(jué)。其將增強(qiáng)計(jì)算能力上移到應(yīng)用側(cè)，縮短訪問(wèn)鏈路，提升整體性能，滿足對(duì)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性的要求。當(dāng)然，這一方式有天然缺陷，僅限于Java應(yīng)用可使用。

• 安全性

數(shù)據(jù)安全，是近些年來(lái)的熱門(mén)話題。從監(jiān)管方的頻頻出臺(tái)各項(xiàng)政策，可見(jiàn)一斑。作為承載數(shù)據(jù)的主體，數(shù)據(jù)庫(kù)首當(dāng)其沖將更為重視安全問(wèn)題。從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)訪問(wèn)、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)應(yīng)用等多角度解決數(shù)據(jù)安全問(wèn)題。傳統(tǒng)的處理方式是通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)與安全系統(tǒng)配合來(lái)完成上述要求，用戶需要依賴引入外部安全應(yīng)用軟件并去適配多種數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)完成。SS 的插件化理念，可通過(guò)引入多種安全插件能力來(lái)完成，并且對(duì)外提供標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)接口。針對(duì)多數(shù)據(jù)庫(kù)棧的問(wèn)題，也可通過(guò)靈活的適配能力來(lái)解決，甚至在上層提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)視角，完成高階的數(shù)據(jù)安全治理行為。

• 可用性

可用性，是數(shù)據(jù)庫(kù)需提供的基本保障。之前單機(jī)架構(gòu)或集中式架構(gòu)，一般是通過(guò)高可用硬件+軟件來(lái)解決;對(duì)于新興的分布式架構(gòu)來(lái)說(shuō)，其組件更多也更為復(fù)雜，且對(duì)于硬件也無(wú)較多要求，這就要求軟件本身提供更高要求。SS 的處理思想是利用底層數(shù)據(jù)庫(kù)原生高可用能力，并打通與后者的感知能力。充分利用成熟數(shù)據(jù)庫(kù)的自身能力完成。當(dāng)然，這種方式存在局限，針對(duì)全局的可用性是無(wú)法解決的，目前只能在單體層面解決。

• 經(jīng)濟(jì)性

隨著數(shù)據(jù)存儲(chǔ)規(guī)模越來(lái)越大，對(duì)數(shù)據(jù)計(jì)算要求越來(lái)越高，整體數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和計(jì)算的成本也整體提高。特別是在現(xiàn)有分布式架構(gòu)下，對(duì)資源消耗尤為明顯。上述都造成用戶較高的經(jīng)濟(jì)成本。SS 走了另一條道路，它通過(guò)計(jì)算邏輯上移，將計(jì)算資源和應(yīng)用合并部署，減少對(duì)底層資源新的需求，可提高經(jīng)濟(jì)性。當(dāng)然這里需要考慮資源沖突問(wèn)題，它的最新版本似乎解決了這個(gè)問(wèn)題。

• 簡(jiǎn)化融合

數(shù)字化深化帶來(lái)的技術(shù)需求的多元化，與之對(duì)應(yīng)的產(chǎn)品方案也呈現(xiàn)同樣的態(tài)勢(shì)，對(duì)于數(shù)據(jù)庫(kù)方面尤為明顯。雖然可以通過(guò)統(tǒng)一管理角度去簡(jiǎn)化管理，但對(duì)于用戶而言仍然不得不去面對(duì)復(fù)雜的使用問(wèn)題。如果通過(guò)統(tǒng)一接口提供能力，無(wú)疑對(duì)用戶非常有吸引力，這就是簡(jiǎn)化融合訴求的來(lái)源。Database Plus 倡導(dǎo)的在數(shù)據(jù)庫(kù)上層構(gòu)建統(tǒng)一、標(biāo)準(zhǔn)、開(kāi)放的生態(tài)，正契合這一訴求。未來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的使用，完全可根據(jù)上層統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)來(lái)實(shí)施。針對(duì)如數(shù)據(jù)安全、訪問(wèn)審計(jì)、訪問(wèn)控制等訴求，都可考慮在上層解決。當(dāng)然這里面難點(diǎn)不少，如何抽象屏蔽下層復(fù)雜細(xì)節(jié)值得深思。

• 自主可控

對(duì)基礎(chǔ)軟件來(lái)說(shuō)，自主可控非常關(guān)鍵。作為數(shù)字化的載體，數(shù)據(jù)庫(kù)的自主可控能力尤為重要。近些年國(guó)產(chǎn)化訴求日益高漲，也有著這方面的考慮。這其中值得關(guān)注的一點(diǎn)是關(guān)于開(kāi)源的使用。SS 作為Apache開(kāi)源的頂級(jí)項(xiàng)目，在這里無(wú)疑是有優(yōu)勢(shì)的。通過(guò)頂級(jí)、權(quán)威開(kāi)源基金會(huì)的扶植，會(huì)使得開(kāi)源項(xiàng)目更加健康發(fā)展。

3、對(duì) Database Plus 的發(fā)展暢想

Database Plus，作為一種新的數(shù)據(jù)使用思想，還處在相對(duì)早期階段。但通過(guò)這一理念落地的成果-SS，已展示出不錯(cuò)的發(fā)展態(tài)勢(shì)。在底層成熟的數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施之上，以開(kāi)放、標(biāo)準(zhǔn)、可插拔為指導(dǎo)原則，構(gòu)建面向增值能力的數(shù)據(jù)應(yīng)用基礎(chǔ)平臺(tái)。幫助用戶快速提升數(shù)據(jù)應(yīng)用水平，構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字化基礎(chǔ)設(shè)施，其前景未來(lái)可期!

作者介紹

韓鋒，51CTO社區(qū)編輯，CCIA（中國(guó)計(jì)算機(jī)協(xié)會(huì)）常務(wù)理事，前Oracle ACE，騰訊TVP，阿里云MVP，dbaplus等多家社群創(chuàng)始人或?qū)＜覉F(tuán)成員。有著豐富的一線數(shù)據(jù)庫(kù)架構(gòu)、軟件研發(fā)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、團(tuán)隊(duì)管理經(jīng)驗(yàn)。曾擔(dān)任多家公司首席DBA、數(shù)據(jù)庫(kù)架構(gòu)師等職。在云、電商、金融、互聯(lián)網(wǎng)等行業(yè)均有涉獵，精通多種關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)NoSQL及大數(shù)據(jù)相關(guān)技術(shù)也有涉足，實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)豐富。曾著有數(shù)據(jù)庫(kù)相關(guān)著作《SQL優(yōu)化最佳實(shí)踐》、《數(shù)據(jù)庫(kù)高效優(yōu)化》。