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数据库,成为率先突围的关键技术。
/ N, K6 }0 i! N0 r! t8 v* ^文 | 华商韬略 熊剑辉
7 s' \2 z l# w! W$ r9 [9 \; P- u1 x2023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。
: D0 ^% |! o6 H" `0 }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”。
2 p5 e2 b5 m+ i8 b/ r# x显然,中国数据库正迈出“关键一步”。8 t" o0 y+ @# h* L2 S3 V
【从集中式到分布式 数据库革命悄然爆发】8 b* m# k) a7 M( p/ m! e! T; Z
作为数字经济的“根技术”,数据库的重要性不亚于芯片。" d( k3 U% b! b+ b4 O
一切数据,都必须在数据库中奔跑。
+ S Z& u% D9 D; L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。
# [" [7 w! A! ]5 R" I+ b; N5 d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。& l' K, x5 A7 X) }7 D3 c; b6 L
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。
+ E: V/ ^0 B6 f8 _6 f3 w- T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。, c, E; Q D8 K! N s; R N2 q" r
结果,“硅谷大忽悠”拉里·埃里森,抓住了逆天改命的机会。5 R1 b. ^% b ?
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, B4 R' ^" T0 L) p% Y3 U6 [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
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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。
& F1 ~% d# w+ p- F, r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。) i% h/ i* J8 r/ s/ o! P1 l" I2 \7 K9 H! C
但拿到“第一桶金”的甲骨文,很快走上了正轨。
" p0 K" G+ e2 B% c) `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。# Q% E1 v# `1 b# N# h! P
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。* J. G% F4 ]: T
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。$ Q2 n9 V5 g) T5 o( I' _
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。
$ T9 D4 U2 E% M0 [8 u1995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。4 Z3 E6 \& A& O
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。0 n8 G0 P6 C* {) `7 Q1 s n$ a
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。
& Q' D* ^0 z$ h+ A0 F; e, E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。* Y; N' V5 k, E1 i8 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。
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7 R: t& a% ~/ k i& Q但2008年,时代的洪流突然急转,NoSQL(非关系型数据库)诞生了。
) ^% \: @( i ` V( {' V驱动这场变革的,是亚马逊、阿里等互联网电商的崛起。) W1 Z* Z7 j$ `0 |6 s0 E
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。
$ m3 U2 y/ P! ]) A5 }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。! \" z( [9 R4 q* @1 V3 o
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。4 {2 u8 z* l0 f7 H- h# D+ ]
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。# S1 m# ?! p. C4 W
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……, a) u8 u1 R3 { O0 b8 {( I3 z2 D
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。; U& H6 Z$ e5 B" ^% Y5 r4 M
“火锅店”,必须升级成云端的超级“游乐场”。 P6 u. s! g7 @7 @+ n* h3 b
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!
+ U0 A: z% j Q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。/ A# Q+ ]# J( m' m u( k8 ]
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……& l, M3 m$ ?7 ? N, Z6 R2 G" a
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。
' l, c Z' U( X, ?9 O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。% ^% o1 J2 v$ c- ?% |7 a
这是传统的关系型数据库,根本无法比拟的。. Q' @' T3 w$ w% @# g# H* M
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。2 |3 F8 r1 p0 X. [8 J+ S" I- f q: p
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。
6 i$ h: N4 ?; j【率先破局的关键技术 造就数据库断代史】
' e% {8 f- S( x0 q机会永远属于敢于破局的人。* M5 {$ a% ^2 g( U/ D. R
2022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。 S) G" e: D2 ]5 w% o) e) S% ~
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。7 n3 C8 W+ g( K) P( v' x" K6 j4 `) D
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。
* T/ N0 q8 i8 U, Z5 t: t以往,这是只有Oracle才能染指的“禁区”。
$ C( p; |/ Q0 s5 b' n3 j. n/ _; d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。
0 R% @4 k: g4 r$ I |2 V) b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”。
e* {' g Q* F9 A1 { k6 A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。9 d- [! G+ [% W! }
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。$ L/ ^: |7 i( Z, `! U
2022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。
, D1 U8 Y; n: Q; D/ _4 I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。! \- J% Y0 |5 L7 }/ i0 c
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。8 q6 a( ?3 r0 G9 {+ z+ n5 ]3 t
听起来,这是一个几乎不可能完成的任务。, q3 q! q, _5 J4 C6 ^8 ~
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”。; u6 {4 b Y& p% X5 L7 z/ `* Y9 n' p
华为云GaussDB做到了。% F0 z Z: `2 u4 N" u0 @( s
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( Y" Z: [) _8 Y" 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。5 H8 ?5 K& c8 P5 a% L) G3 b0 \
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。
2 g+ x& A9 x( @- f# }. U% e( _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。4 Q4 Y7 b4 S/ r; d$ B
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。; L1 s# Y/ h# }0 ^
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。
1 T2 b" o& \1 M( z" [4 a! N+ C" X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。& {8 u! R3 l) B: a
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。- D' P/ w7 P8 K) E9 B Y: d
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。
+ a, \+ c6 n6 g1 _" c0 n3 FIDC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%。
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+ \) |3 J* m/ q$ N, E v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。
. I+ } `7 M V7 G1 y9 o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 z2 ~6 s) z/ |# i! [8 E- R: H# K【积于跬步,方能行至千里】7 ~9 t2 n0 c# t* e
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。
0 V3 h3 S. \' V4 K3 }* s- wIDC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。
& s+ z/ k1 p1 } Z4 {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。1 v- o$ k0 }' J' i9 z2 g& x
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。
" O1 F! J( s: c+ F8 M+ a2 @面对这样的未来,华为云GaussDB早有准备。
9 @& m0 v# h" r- k1 }( @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。
! W7 z, k" ]# ?" G/ [4 V# K; ?7 w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。
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! G; c* Z1 f( E9 Z7 T& t& n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。' b, G. K, j+ q; j1 X7 Q
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”。
/ U$ g) M$ j2 t* m J' f5 I; [9 A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。$ j! I" g' O* m% [) z% n
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。
& f! Z5 C" r2 ^ K9 W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”。+ G4 T8 i. R' q- d2 e; i( _
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。
& s, J) {& z. T: Y7 X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。, `2 W) M: t3 n. a
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。
! B2 G' ]) }& R8 k这才是以华为云GaussDB为代表的中国数据库真正的机遇所在。
& C( Y( e; [: t* N+ z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。# j `! M: |( |& [1 B
因为历史证明,好数据库是用出来的。
" T7 r+ ^5 h% B3 |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。
5 {. K2 h) L+ @# h- c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。) i! F H1 {0 v% t+ a3 U
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。
8 ], ^# Z7 p/ Z8 b1 p- L# V积于跬步,方能行至千里。
5 B; x* T0 k: \# \' 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。/ a- h/ }# K& _! E8 o# G0 I% ?0 ]
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