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数据库,成为率先突围的关键技术。: ~( R1 v+ }/ C6 ~) k
文 | 华商韬略 熊剑辉
- _& c; u- ~0 N2023年“两会”期间,最新组建的“国家数据局”,引发了人们的特别关注。
$ m) V% Y5 F/ @1 v; n8 B有人认为,它的成立意味着“数字中国”将进入快车道;更有人认定,以数据库技术为核心的数据安全领域,有望迎来“大提速”。
; [4 G' B9 h- u2 Q+ g$ m显然,中国数据库正迈出“关键一步”。/ Z4 @% C* |, ~% m) n
【从集中式到分布式 数据库革命悄然爆发】
. _. n- q' H2 d. M1 o. j) t作为数字经济的“根技术”,数据库的重要性不亚于芯片。
+ S$ _9 c& [8 V' j0 r+ E3 ~& p一切数据,都必须在数据库中奔跑。
/ }" J7 h- p! D+ w4 y/ F+ O人们每天社交、餐饮、游戏、支付、打车等日常活动,离不开各种各样的程序应用。它们的背后,都离不开数据库。
# V$ j3 m6 P: s) S r而数据库技术的诞生与发展,即便顺应了时代的召唤,也充满了斗争与艰辛。
8 {- m# E/ k+ s* K. j# H上世纪70年代,IBM的天才研究员科德,率先提出关系型数据库的理论、模型,甚至把查询语言SQL也琢磨了出来。4 s: p6 c4 l, I( ]8 a: ]
但当时的“蓝色巨人”,沉浸在大型计算机巨大的商业成功里,对数据库软件兴趣寥寥。
1 k8 t: b) a: n: p# ]: r# ?. q5 t结果,“硅谷大忽悠”拉里·埃里森,抓住了逆天改命的机会。
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他认真研究了科德的论文,觉得极富商业价值,并在1977年创立了数据库公司甲骨文(Oracle)。早期的Oracle相当不靠谱,但在埃里森的巧舌如簧下,美国海军、中情局、国家航天局等一帮“冤大头”,依然为Oracle买了单。
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▲1977年中国第一届数据库年会+ g. T# F, z' X: N
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彼时,神州大地万物复苏,中国计算机学会敏锐把握到了科技的脉搏,在黄山召开了第一届数据库年会。0 i! K+ B5 q! l
可惜的是,这个时代中国的数据库技术,始终囿于高校和科研机构里。
+ Q5 s7 G2 l( Y- ~+ o9 p但拿到“第一桶金”的甲骨文,很快走上了正轨。# A) V6 g7 `5 Z8 w5 V6 S
80年代,美国数据库市场迎来井喷,甲骨文的Oracle、IBM的DB2、微软的SQLServer等,如雨后春笋般冒了出来。
1 W& e! [( _4 K. P5 G产业的风口,让甲骨文迎来了发展的春天。它不但创造了连续12 年销售翻番的奇迹,成长为全球第二大软件公司;连埃里森本人也一度问鼎“硅谷首富”,与比尔·盖茨不相伯仲。
$ _, O2 }4 R" L" h不过1996年,诞生在瑞典的免费数据库MySQL,给巨头们带来了一丝挑战。但在霸主甲骨文坚持不懈的猎杀下,2009年MySQL也臣服在甲骨文麾下。6 `; d1 [# F6 ^( W$ n
美国的数据库产业在高歌猛进,中国的数据库技术却尘封在象牙塔里。结果90年代,当甲骨文们来到中国,基本是大杀四方的状态。
( _2 U& f' L4 w2 j5 Q1995年,邮电部提出“九七工程”,使得国内第一批数据库企业有了发展的土壤,在少数大学和国家机关得到应用。
6 Z9 M. P1 I" q* c6 T7 D$ m但最终,还是甲骨文乘着工程的东风,接连拿下东北邮电、中国电信等超级大单。6 ~" ^8 o2 l) y3 ?! e$ g8 E B3 \
至此,中国的金融、电信、航空等领域,逐渐被“IOE”(即IBM的小型机、Oracle的数据库、EMC的存储设备)横扫。9 b8 W" d- l3 {& T, K: n3 i2 I4 v
据全国人大代表、合肥工业大学应用数学所所长檀结庆调研统计,2020年之前,甲骨文、IBM、微软等巨头把持了87.7%的全球份额,处于绝对垄断地位。
* S" n- m; Y0 a2 C( ]: h* Q关系型数据库统治全球40余年,成就了甲骨文们的黄金时代。& ?, A4 g( ^* x
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5 g# L4 U9 ^3 O0 ^' u* x# I4 y但2008年,时代的洪流突然急转,NoSQL(非关系型数据库)诞生了。
0 R n% Z9 |4 n7 C$ {驱动这场变革的,是亚马逊、阿里等互联网电商的崛起。. y8 o: e/ V, n3 R3 J+ {# b3 a+ l
2009年,淘宝跃升为Oracle全球居前的超级应用集群。但集群的CPU跑得冒了烟,依然抵挡不住“双十一”的超级洪流。
5 k% X8 U) V2 q. u/ c与此同时,通信技术不断向3G、4G、5G演进,让图片、语音、视频等非结构化数据,呈现指数级规模的暴涨。
) B1 S1 C5 g- f6 c, b' W战无不胜的Oracle,怎么就扛不住了?这来自于关系型数据库和非关系型数据库的区别。
$ k; B* h. l' h6 d/ q+ _4 M/ f我们可以把关系型数据库,看成一家“火锅店”。在Oracle支持下,它每天能招待1000位客人,很不错了。
* H/ u$ W, K! k) l/ E' x2 L但现在,店里突然涌进了1000万客人。他们不但要吃火锅,还要泡温泉、做美甲、放烟花、坐过山车……
w" W6 f3 K5 Z3 U1 o在天量的、爆发式增长的非结构化数据面前,传统的关系型数据库的天花板被冲破了。* s7 Q( `6 e4 ]% J/ c1 H
“火锅店”,必须升级成云端的超级“游乐场”。
$ I9 e3 O; p; M于是,一场由关系型向非关系型、由集中式向分布式转型的数据库革命,爆发了!
7 ?7 D7 Z$ D3 ~在分布式数据库的世界里,数据库不会再集中于单机或一地,而会将查询、存储、事务管理等核心功能,扩展到多机或多地。! X8 @3 @2 ~9 k1 K
于是,200万人在A区吃火锅,300万人在B区泡温泉,400万人在C区做美甲……$ r5 b( t, }8 R7 ~( X; @; q
另外,云计算还能通过存算分离、弹性分配等手段,打破资源瓶颈,让分布式数据库自由伸缩、无限扩展。
+ r7 y4 p& [( e也就是说,哪怕“游乐场”突然闯进1亿人,分布式数据库“遇强更强”,照样能铺开。. _: Y+ h; v( ^4 ] D
这是传统的关系型数据库,根本无法比拟的。
: O, m% G, F) o/ E% l# S6 n6 L因此在Gartner看来,云化、分布式数据库将主导未来,引领数据库技术的新趋势。预计2023年,75%的数据库会运行在云端;2024 年,全球数据库市场规模突破千亿美元,分布式数据库将成为最主要的市场增量。0 R* u) a( D0 Q8 L9 q2 L3 `
如今,再造一个Oracle,做不到也没必要。云化、分布式数据库,成为中国数据库“换道超车”的唯一机会。
0 i7 [2 w& O- |5 L【率先破局的关键技术 造就数据库断代史】; `9 h6 L2 @ O/ V5 f5 y9 S7 G
机会永远属于敢于破局的人。
: z8 W" w0 [0 A! x% X* |9 n2022年4月,中国邮政储蓄银行(以下简称“邮储银行”)的新一代个人业务分布式核心系统成功上线。6 @; o7 v6 g7 S' m% M; g. z5 j
这一出手,就建成了全球最大的银行分布式新核心系统。其中,华为云GaussDB功不可没。
3 o# Z4 w1 [, U8 |: M众所周知,核心系统是银行的“大脑”和“心脏”,不但承担至关重要的任务,而且在亿万次存储、计算中不容丝毫闪失。
S; A9 Y1 U7 ]2 z {以往,这是只有Oracle才能染指的“禁区”。
" d& K/ j& ?% P- S8 X邮储银行的老核心系统,使用的正是关系型、集中式Oracle数据库。但伴随金融服务在线化,交易频次越来越高,容量瓶颈、性能支撑、业务负载的挑战越来越大。一旦碰到交易高峰,系统资源缺乏弹性,拥堵成了家常便饭,严重影响用户体验。
1 l. M, {( B% S9 ~* C1 T2 o如今,以华为云GaussDB等为代表的中国分布式数据库打破了这个“铁律”。
# i" M+ @0 e6 ]0 M新系统上线后,邮储银行一举实现日均20亿笔、峰值6.7万笔/秒的超强交易处理能力。即便面对6.5亿客户、4万多个网点的数据冲击,依然游刃有余。
: k" c X! u8 s Y全天联机平均耗时从93毫秒减少到65毫秒,批处理时间从4.5小时缩短到3小时,较老核心系统提升30%以上性能。
3 E' v3 c* `4 [/ @( Z2022年三季度,邮储银行迎来结息大考。过去耗时140分钟的任务,新核心系统仅用25分钟完成,性能、效率大幅提升,充分验证了中国数据库在安全可控上的承载能力。
7 _* V( X" A# n/ N. [实际上,在海量数据、任务并发的情况下,要实现数据处理“不出错”,是一件非常非常困难的事情。
V+ A. P% v1 T, ]这就像在1000万人涌动的“游乐场”里,要求游客不踩掉鞋、不走丢人、不传错菜。+ ]5 @ Y6 c p0 R$ F
听起来,这是一个几乎不可能完成的任务。+ i. h! V" v* }7 x
但在银行、电信、电力、航空等系统中,就是苛求“不出错”、“稳定压倒一切”。
8 J5 f8 h( B) [1 e" E8 i0 v& l5 ?华为云GaussDB做到了。" W* r5 a5 @4 m7 u: {. W
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- P0 g/ t3 w+ s; y+ ]# ]1 f2022年,中国首个数据库行业最高安全认证-国际CC EAL4+,花落GaussDB;同年,高分通过北京国家金融科技认证中心的“分布式数据库金融标准验证”测试。9 j% e, e/ p7 K8 Y* ^
与此同时,GaussDB再次通过中国信通院防篡改、智能化、分布式事务基础能力三大专项严苛评测。
4 P1 u; q; B/ m4 [9 \* ^所谓防篡改,就是在极端情况下,数据库依然要具备识别风险、防止篡改、备份还原的能力。2 @& c. ^ ^+ c
所谓智能化,就是数据库不但要提供智能运维,而且通过趋势预测算法,帮管理者智能决策、推理预警,让系统更加安全可靠。
( d4 X& q% a% p; {所谓分布式事务型数据库基础能力,就是一旦出现大规模数据需求,数据库要能迅速反应,就近调集分布式的CPU、内存、存储等系统资源,高效处理海量数据的能力。
: G; }8 M2 G- M# {$ q如此强悍实力的背后,则是华为云GaussDB在全球范围内累计获得的700多件专利,在提供有力的支撑。# N* h w1 y. z) ^4 q7 B! }
即便在数据库综合要求最严苛的金融业,GaussDB在包括工商银行、邮储银行、建设银行、华夏银行等规模落地,以及拥有永安保险、甘肃医保、一汽集团等重点行业客户。
+ k3 W" k( v, e1 j8 X1 i$ E, z华为云GaussDB的崛起,同步带动了中国自研数据库影响力的提升。6 E, j+ Z/ y3 K( @4 F, Y
IDC发布的《2021年上半年中国关系型数据库软件市场跟踪报告》显示,在传统部署模式市场中,华为、阿里、达梦、人大金仓的市占率,分别为14.7%、5.7%、5.7%、5.0%。: ^2 N: c _2 n1 ?
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在IDC最新发布的《2022年上半年中国关系型数据库软件市场跟踪报告》中,在本地部署模式市场中,华为云数据库凭借GaussDB以16.59%的份额排名国内第一。自2020H1以来,GaussDB已经连续五次蝉联第一,在国内关系型数据库市场持续领跑。% r; U4 z! h1 m% O# b j
今天,中国的分布式数据库正趋于成熟,获得市场认可。只要假以时日,就有望在时代的大潮中崛起。1 F/ F( Z% _6 S* Q1 b) M
【积于跬步,方能行至千里】
7 _4 q+ r5 u) D6 z; k7 w8 F数字时代的蓬勃发展,也将中国的分布式数据库不断推向前台。# r2 G7 C/ T' |
IDC数据显示,全球每年的数据量呈现爆发式增长,预计从2018年的33ZB增至2025年的175ZB。
. Q0 X3 ?( A; G+ x. c& c# M, I中国的数据量增速更领跑全球,预计从2018 年的7.6ZB猛增至2025年的48.6ZB。
# r* Q: m$ s, ~数据的计算载体,早就从大型机、小型机、PC,演变成云、边、端的联网计算,高并发、低时延的交互计算。6 P# m. R+ Z4 T* ~
面对这样的未来,华为云GaussDB早有准备。
% C" g4 J/ `& U0 a8 i' A! u比如,大部分云数据库,只能在数据的传输态、存储态中进行加密。
2 Z7 t. |8 ?3 n而华为云GaussDB却实现在内存中的运算态加密,从而成为业界第一款纯软全密态的数据库,实现了对数据全生命周期的完整保护。) h0 z& S- y* O' ], V' w2 O
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' O$ D4 g& p, i3 \8 J4 q6 ~1 \( P另外,在原生分布式数据库领域,中国数据库也更顺应企业的诉求和发展的趋势。' h$ [2 y& z4 O4 F; U1 ?# j. C) G
比如有的互联网企业,坐拥海量数据,极易患上数据库性能不足“恐惧症”。
: F# p3 O( [7 R但华为云GaussDB,直接打通了软硬件“任督二脉”,将数据库性能发挥到极致。
+ T0 e5 d. y+ ^( {6 w# ^硬件上,GaussDB拥有鲲鹏处理器的多线程、原子指令、SCM的字节寻址持久化等能力;软件上,又实现了动态编译、SQL By Pass等。
% r% i, b4 f/ h- a于是,基于鲲鹏两路服务器,GaussDB 32节点处理能力达到了惊人的1500万tpmC(即每分钟系统处理新订单个数),百亿数据量查询“秒级响应”。( c. t) X7 d4 j
有的企业,依然对数据迁移心存顾虑,担心到最后才发现数据库不合适。
8 [- T( }; Y* A对此,GaussDB开发出一系列强悍的迁移工具。如数据库迁移工具UGO,实现了异构数据库对象和应用迁移,语法转化率达90%以上;数据在线迁移工具DRS,可实现数据的在线迁移、数据校验。" \3 `1 @6 R) a) x" I$ R2 D8 {
此外,由于是“自己人”,GaussDB完全能够为企业量身打造“数据库架构+应用+数据”一体化的迁移方案。: d0 z f5 S+ G! B0 Z, j& t
这才是以华为云GaussDB为代表的中国数据库真正的机遇所在。 P" B' P1 \' o& e; y$ G( Z2 h
而伴随大国崛起,国人对中国数据库更应该抱有一种开阔、包容、自信的气度。
' W, b/ X0 A& _; f9 B因为历史证明,好数据库是用出来的。
% R( E+ T) {0 L' v) ?1978年,Oracle在美国第二次石油危机引发的“滞胀”下诞生,草创之初Bug频出、骂声一片。美国海军、CIA、NASA硬是顶着“被骗”的压力,让Oracle闯过了生死关。3 @+ c3 W* b5 O U" B, N
此后,又经过全球用户40多年不断的实践、反馈、打磨、培训,Oracle才拥有了成熟、稳定的口碑。
' k; ~0 V9 V! ^显然,中国数据库不可能一夜成熟,也必然要经历漫长打磨的过程。但只要今天播下宽容、创新的种,对襁褓中的中国数据库多采购、多使用、多呵护,明天才能收获卓越、成熟的果。' p& `4 y; Y7 n+ `
积于跬步,方能行至千里。
R8 y3 ~1 M) n5 D# `$ c6 w7 B9 r在新一轮科技革命的大潮中,这条漫漫长路显然才刚刚开始。
7 L3 x0 N! q9 j& y( m; c欢迎关注【华商韬略】,识风云人物,读韬略传奇。
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