“多写多读集群”被攻克，中国数据库产业“越过山丘”

    2020年全国两会期间，合肥工业大学应用数学研究所所长檀结庆在媒体采访中提到：“国产数据库只占据不到7%的市场份额，尤其在数据库最核心的交易业务中，鲜有能跟甲骨文同台竞争并实现替换的产品。”
    彼时“去IOE”浪潮已经兴起十多年的时间，但囿于性能、稳定性等客观因素，银行、能源、电信等传统业务，对国产数据库依然是“不敢用、不愿用、不想用”的态度，无形中为国产数据库产业制造了一个天花板。
    现在，这样的景象正在成为过去式。
    华为数据存储与优炫软件日前联合发布“数据库存算分离联合解决方案”，同时推出了高可靠、高性能共享存储多写多读集群数据库解决方案，旨在通过先进的存储技术和创新的设计，满足金融、运营商、能源、制造、政务等传统业务场景下的数据库替代需求。
    放在数智化转型的语境下，这样的合作到底意味着什么，能否打破国产数据库产业的天花板？
    01 国产数据库：百花齐放，多而不强
    和操作系统、中间件等基础软件相比，数据库是国产替代最为迅猛的市场。然而外界对国产数据库的印象，看起来并不太乐观，用一句话来形容的话：数量上百花齐放，市场竞争力却只能说“多而不强”。
    为何会出现这样的局面？外界的讨论有很多，并产生了两种主流观点。
    一种说法是国产数据库的起点比较晚。
    早在1978年，Oracle就推出了第一版数据库，那时候中国的信息化转型进程还无从谈起。2000年前后，国内出现了第一批数据库企业，但全球数据库产业已经走完了竞争、并购、退出的过程，形成了典型的IOE格局，I是指服务器提供商IBM，O是指数据库软件提供商Oracle，E则是指存储设备提供商EMC。
    2014年后，在政策和市场红利的驱动下，国产数据库产业百花齐放，却未能改变Oracle、IBM等主导市场的格局，国产数据库只能占领一些缝隙市场。国产数据库的数量越来越多，结果却是高度的碎片化。
    
    图：2023年墨天轮中国数据库排行榜每月收录数量
    按照信通院与墨天轮的统计，目前国内有280多个数据库产品。可稍微再深挖一些，超过60%的国产数据库厂商不足100人，超过500人的企业不到10%，再加上协同合作的不足，原本就相对薄弱的研发能力无法形成合力，难以进入金融、能源等“稳定性大于天”的业务场景，生存环境一直比较艰难。
    另一种解释是国产数据库的架构问题。
    2008年左右，在阿里等互联网巨头的倡导下，“去IOE”浪潮如火如荼。当时中国互联网已经进入到高速增长期，出现了双11购物节等数据量和用户量激增的场景，而IOE架构欠缺横向扩展能力，无法满足激增的性能诉求和灵活扩容诉求，一些企业开始使用通用服务器打造灵活易扩展的分布式数据库。
    在数据库的架构上，为了消除不必要的数据搬移延迟和功耗，看似提高效率并降低了成本的存算一体架构，逐渐被互联网企业所追捧。存算一体的优势很明显，短板也同样明显。为了实现高可靠，通常采用一主多从的架构，多个从节点大部分时间都处于闲置状态，导致CPU资源利用率极低。而且服务器出现故障后，无法自动切换，需投入大量人力和时间手工恢复数据。
    即使达梦、南大通用等老牌国产数据库厂商，仍在坚持存算分离架构，可当整个市场的注意力转向时，一两家企业无法左右行业的风向。像银行这样对稳定性要求苛刻的传统业务，由于国产化数据库无法满足需求，不得不把订单交给国外厂商。
    当存算一体架构被越来越多人诟病，数据传输性能的短板被填补后，存算分离的架构再度被推向台前。华为数据存储与优炫软件的合作，就是新背景下的叙事，试图用软硬结合的方式闯出一条新路。
    02 多写多读集群：难题背后的新解法
    存算分离的概念不难理解，简单地说就是分别构建计算资源池和存储资源池，全局共享一份数据，一些不必要的消耗可以被避免，进一步提升了数据库的性能，即使某个服务器出现了故障，也不会导致数据丢失。
    在存算分离的架构下，华为数据存储与优炫软件共同发布了“数据库存算分离联合解决方案”，主要包含三个子方案：
    一是主备集群部署方案，采用数据库一主一从架构，保证业务高可用，并具备易部署、易管理等特点，适用于OA、门户、邮箱、订单管理等业务系统；
    二是读写分离集群部署方案，采用一主多从架构，通过存算分离＋主从数据强一致性技术确保从节点可读，具有高性能、易扩展、高可靠等优势，适用于金融账务系统、ERP系统、CRM系统、生产制造、研发系统等中大型关键交易应用；
    三是多写多读集群部署方案，采用多主架构，通过共享存储＋SRAC技术确保全局节点数据读写强一致性，并达成多写多读、负载均衡、脑裂控制等效果，具备极高的可靠性与性能扩展潜力，适用于金融、电信、能源、交通、财税、生产制造等行业中对可用性、性能要求极高的大型核心交易系统。
    
    三个子方案对应着不同的业务场景，其中最为瞩目的正是多写多读集群部署方案，在很大程度上关系着国产数据库能否在最核心的交易业务中实现对Oracle RAC的替代。
    以一个常见的支付场景为例：当银行拒绝用户的支付请求时，需要快速查询用户过往的支付习惯，判断支付请求是否有风险，同时以弹窗的方式进行风险提示。这就需要数据库有很高的处理复杂事务的能力，业务的连续性要求高、绝对的高可用性、业务和数据的一致性，以及一定的可扩展性。
    国内对RAC的替代由来已久，大多采用三种方式：中间件模拟、分布式数据库以及类似RAC的技术路线。优炫软件的“多写多读集群部署方案”，采用的就是RAC的路线，可以直接进行国产替代。
    除了优炫软件持续10年时间的高压投入，存储性能在攻克多写多读集群的难题中扮演了至关重要的角色。
    想要实现多写多读集群，存储环节面临着多个节点并发读写、极高的并发吞吐量、高可靠性等挑战，华为OceanStor Dorado全闪存存储50μs的极致时延、2100万IOPS和极致稳定的 SmartMatrix 全互联架构，让整体性能比同等配置的普通存储提升了30%，可满足不同类型的交易型业务诉求。
    数据库系统遵循“木桶理论”，硬件和软件任何一环存在短板，都将制约数据库的发展。华为数据存储和优炫软件的合作，无疑为整个数据库行业提供了新的解题思路：优炫数据库的软件优势和华为OceanStor闪存存储的硬件优势融合后，原先横亘在国产数据库头上的“魔咒”悄然被解除。
    03 越过山丘：行业已经形成了新共识
    如果说十几年前的“去IOE”浪潮中，过于聚焦互联网业务的需求，选择性忽略了传统业务的诉求。华为数据存储和一众数据库厂商的联合创新，目的正是为了关键行业的核心系统上，不断缩小与国际领先梯队在性能、可靠性上的差距，提升国产数据库的综合竞争力。
    特别是在“存算分离”架构上，不只是优炫软件，华为数据存储已经和不少数据库厂商推出联合解决方案，在不少领域实现了跨越式升级。
    比如万里数据库与华为数据存储联合发布的“存算分离&多主架构联合创新方案，突破了数据库多读多写的业界难题，大幅提升了数据库性能，同时降低系统的建设成本。以性能为例，通过数据库跨节点缓存池化技术，实现了全局表并发读写、事务并发处理能力，相比于传统的主备数据库和分片数据库，性能在不同场景下可提升10倍。
    再比如华为数据存储与南大通用共同发布的“金融核心级数据库高可用解决方案”，基于存算分离+共享存储架构，联合GBase南大通用数据库和华为OceanStor闪存存储，提供了满足金融核心系统要求的高性能、高可用数据库解决方案。
    其中一个不可小觑的创新是双重容灾机制，在应用层实现了基于逻辑复制的数据库容灾、备库可读，在存储层依托OceanStor闪存存储HyperMetro A-A双活能力，确保数据高效、完整复制到容灾站点，且不影响工作站点性能，确保RPO=0，确保数据不丢失、业务快速恢复，满足金融核心系统的业务要求。
    
    国产数据库以往被频频诟病各自为战，对比IOE这样的“黄金组合”，国内数据库市场可谓一盘散沙。不同厂商间缺少密切的合作，无法构建一个良性生态系统，无法脱离国外品牌为主导的生态圈，导致多而不强的市场格局。
    优炫软件、万里数据库、南大通用、海量数据……华为数据存储就像是一条纽带，把不同数据库厂商凝聚在了一起，也许现阶段的生态协作还不是特别紧密，但“存算分离+共享存储架构”已经是一种行业共识。
    借用一位数据库从业者的说法：国内数据库行业并不缺少优秀的工程师，重要的是找到正确的问题与正确的方向去发力。
    沿循这样的逻辑，随着越来越多的数据库厂商选择华为作为伙伴，和华为数据存储进行联合方案创新，一个有利于国产数据库产业崛起的良性生态，已经初具雏形。在自主创新的道路上默默苦行了十几年的中国数据库产业，正在越过山丘，等待他们的，将是一个繁荣的数据库生态。
    04 写在最后
    市场咨询机构Gartner曾在2022年发布的《数据库中国市场指南报告》中预测：到2025年，中国分析型数据库市场来自海外厂商的将只剩下30%，交易型数据库市场海外厂商市场也只会剩下50%左右。
    可能在一年多以前，不少人还会对Gartner的预测数据表示怀疑，毕竟IOE在交易型数据库市场还是不可替代的存在。伴随着“存算分离+共享存储架构”的不断创新、突围，Gartner的预测离现实已经越来越近。