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PolarDB分布式版产品架构

2023-09-13作者:gwwp168来源:www.gwwp168.com

PolarDB有三种引擎,其中MySQL版和PostgreSQL版的PolarDB有着相同的产品架构:Share Storage,计算存储分离,PolarDB分布式版使用的是另外一种产品架构:Share Nothing,分布式。

PolarDB分布式版采用了基于计算存储分离的Share Nothing系统架构,该架构使用户可以根据业务需要进行分层容量规划,实现大规模扩展。

核心组件

元数据服务(Global Meta Service,GMS),主要提供分布式的元数据,提供全局授时服务(TSO),维护Table/Schema、Statistic等Meta信息、维护账号、权限等安全信息。

计算节点(Compute Node,CN),主要提供分布式SQL引擎,包含核心的优化器和执行器。基于无状态的SQL引擎提供分布式路由和计算,解决分布式事务2PC协调、分布式DDL执行、全局索引维护等。

存储节点 (Data Node,DN),主要提供数据存储引擎,基于多数派Paxos共识协议提供高可靠存储、分布式事务的MVCC多版本存储,另外提供计算下推能力满足分布式的计算下推要求(比如Project/Filter/Join/Agg等下推计算),可支持本地盘和共享存储。

日志节点(Change Data Capture,CDC),主要提供兼容MySQL生态的主备复制协议,兼容Binlog协议和数据格式、支持主备复制Replication的协议和交互。

架构优势

高可用:经过阿里巴巴多年双十一验证的X-DB(X-Paxos共识协议能力),提供数据强一致,保证节点故障切换时RPO=0。另外支持多样化的部署和容灾能力,比如基于Paxos强同步的同城三机房、三地五中心,另外搭配Binlog异步复制的两地三中心、异地灾备、异地多活等。尤其在异地长距离传输上,基于Batching&Pipelining进行网络优化来提升性能。

高兼容:PolarDB分布式版主要兼容MySQL,包括SQL、函数类型等,技术上引入全局时间授时服务,提供全局一致性的分布式事务能力,通过TSO+2PC提供数据库完整的ACID能力,满足分布式下的Read-Committed/Repeatable-Read的隔离级别。同时在分布式事务的基础上,提供全局二级索引能力,通过事务多写保证索引和主表数据强一致的同时,引入基于代价的CBO优化器实现索引选择。除此以外,在元数据和生态对接层面,PolarDB分布式版基于Online DDL的技术提供了分布式下元数据的一致性。同时硬件层面,兼容主流国产操作系统和芯片认证,比如麒麟、鲲鹏、海光等。另外在业界主流的分布式数据库里,分布式下的Redolog/Binlog等数据库变更日志其实一直被厂商所忽视,从关系数据库的发展历史来看,生态和标准对于市场规模化非常重要,PolarDB分布式版支持Binlog日志服务,兼容和拥抱MySQL数据库生态,可以将PolarDB分布式版当做一个MySQL库,采用标准的Binlog dump协议获取Binlog日志。

高扩展:PolarDB分布式版基于Share Nothing的架构支持水平扩展,同时支持数据库在线扩缩容能力,在OLTP场景下可支持千万级别的并发、以及PB级别的数据存储规模,同样在OLAP场景下,引入MPP并行查询技术,扩展机器后查询能力可线性提升,满足TPC-H等的复杂报表查询诉求。

HTAP:随着移动互联网和IoT设备的普及,数据会产生爆炸式的增长趋势,传统的OLTP和OLAP的解决方案是基于简单的读写分离或者ETL模型,将在线库的数据以T+1的方式抽取到数据仓库中进行计算,这种方案存在存储成本高、实时性差、链路和维护成本高等缺陷。PolarDB分布式版设计中支持OLTP和OLAP的混合负载的能力,可以在一个实例里同时运行TPC-C和TPC-H的benchmark测试,保证AP的查询不影响TP流量的稳定性。核心技术层面也有所创新,比如在计算层精确识别出TP和AP的流量,结合多副本的特性和多副本的一致性读能力,将TP和AP智能路由到不同的副本上,同时在AP链路上默认开启MPP并行查询技术,从而在满足隔离性的基础上,线性提升AP的查询能力。

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