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中國IT實驗室專訪 | 優炫云數據庫或成未來云數據庫支撐者

2018-03-14

國內外云數據庫的發展差異

云數據庫的概念在國外是在2011年的時候提出的NewSQL,而這種分類是針對大數據如何能夠像傳統數據那樣給最重的客戶提供標準的SQL的支持,同時又可以像NoSQL這樣的數據存儲橫向擴展的支撐更多的數據,主要是為了解決兩方面的問題:

  一、傳統數據庫將數據和處理是綁定在一起的,無法做到橫向擴展,當數據膨脹達到一定程度時,無法進行有效的處理。

  二、很多的數據分析人員(Data Scientist),大多習慣使用SQL這樣的第四代這樣的編程語言進行數據分析,在傳統數據庫不能滿足業務需要的時候,自然的,采用了NoSQL來處理和分析數據,但由于NoSQL不是面向這些最終數據分析人員二設計的,這就使得數據分析人員本身和數據之間產生間隙,為彌補這些間隙需要借助很多的IT人員為他們去編寫程序獲取想要的數據,這里面是存在時間成本的,而數據分析人員基本不懂編程,如何拿取最有效數據就變得很困難在國外有很多類似的開源的云數據的項目,而在國內目前還很少。

 

   圖片關鍵詞  

優炫軟件云數據庫專家張健

    

本土云數據庫的發展空間

數據庫未來的發展一定是云數據庫的發展趨勢。例如阿里,它是國內最大的數據應用者,同時也是數據的制造者,如何融合和使用傳統的數據庫和NoSQL,對阿里來講是一個非常大的挑戰,阿里必須尋求新的數據庫架構,才有可能去支撐它的業務發展;同時云數據庫在其他企業例如政府、智慧城市建設等同樣重要,這些應用均需要大量的數據吞吐量、計算以及海量數據的支持,從而保證整個業務的正常運行,這也就是我們現在所談到的云數據庫發展空間,這個空間是巨大的。

 

    優炫云數據庫(UXDB)的特色

優炫云數據庫UXDB是一種基于上述觀點研發的云數據庫的產品,從研發到現在已經經歷了兩年多的時間,而它的存在是志在解決各類目前企業在數據應用中的各類問題。

    

它有以下幾點特點:

1)按需分配的伸縮性

在提及數據庫擴展性時,人們就會想到相對低成本的、高性能的 NoSQL(不僅是 SQL)數據庫,它包含一些非常有用的特性:

分布式存儲打破數據庫數據的上限

分布式存儲,是將數據分散存儲在多臺獨立的設備上。傳統的網絡存儲系統采用集中的存儲服務器存放所有數據,存儲服務器成為系統性能的瓶頸,也是可靠性和安全性的焦點,不能滿足大規模存儲應用的需要。分布式存儲采用可擴展結構,利用多臺存儲服務器分擔存儲負荷,利用位置服務器定位存儲信息,它不但提高了系統的可靠性、可用性和存取效率,還易于擴展。

分布式存儲提升數據訪問性能

磁盤的I/O一直是數據庫產品的軟肋(這里提及的磁盤是HDD、SSD),尤其當數據增加到TB甚至PB級別之后,這種I/O的延遲將變得更為明顯。分布式系統將數據訪問分散在不同的數據服務節點上,其效果是多個硬盤的同時讀寫操作(并發處理),該方式將傳統數據庫的磁盤I/O的壓力轉化為網絡I/O,從而提升整體性能。

 

2)高可用性

數據庫服務和很多工業服務在高可用技術方案是相通的,為了實現高可用首先實現服務的“冗余”,即服務的集群化,如果服務有冗余備份,宕機后還有其它備份服務(熱備和冷備)可以頂上,所以實現數據庫服務的“冗余”也是高可用數據庫的核心準則;而有了“冗余”備份后還不夠,如果每次宕機都需要人工恢復切換至備份服務,恢復時間得不到保證,同時人為的故障恢復過程中可能會引入新的風險(人為事故),從而降低了服務的可用性,因此必須還具備“自動故障轉移”功能。而數據庫服務相比于其它系統的高可用,在以上兩個關鍵技術點的實現上會更加的困難,因為傳統RDMS對數據和事務的持久性和穩定性是要求非高的,從也提高了對冗余數據的一致性的要求和實現難度。

UXDB是將數據處理(數據庫引擎)和數據存儲(分布式存儲)分離的數據庫系統,數據庫引擎不再參與數據的復制(replication),該工作將由分布式存儲接管,UXDB的分布式存儲系統支持:無復制(none replication)、讀復制(read only replication)和讀寫復制(read-write replication)。當啟動了復制功能后,同一份數據會分別存儲在不同的數據內容服務節點上(缺省為3份replication的副本),當集群中任何一臺數據內容服務結點失敗時,分布式存儲都將能夠提供完整的數據,這將不會影響數據庫引擎的正常工作。

此外,分布式存儲還包括DIR-目錄服務器、元數據和復制服務器,這兩種服務器均支持Hot-Standby的集群。

數據庫引擎支持Hot-Standby集群方式,該方式是通過以流方式實時復制WAL(write ahead log)實現的。

流復制傳遞日志的方式有兩種,一種是異步方式,一種是同步方式。異步方式是事務提交后不必等日志傳遞到Standby即可返回,所以Standby數據庫通常比Primary數據庫落后很少;同步方式在Primary數據庫提交事務時,一定會等到WAL日志傳遞到Standby后才會返回,這樣當主備庫切換時可以做到零數據丟失。

 

3)數據一致性

使用Paxos分布式算法用來解決NoSQL數據一致性的問題的方法,也越來越被人們所接受,諸多產品也被應用到生產環境當中,UXDB也采用該算法保證數據在分布式存儲上的一致性,并在此基礎上UXDB還支持:

    ACID

    ACID是指數據庫事務正確執行的四個基本要素的縮寫,包含:原子性(Atomicity)、一致性(Consistency)、隔離性(Isolation)和持久性(Durability)。UXDB支持事務的這四種特性,可以使開發人員的開發工作得到最大限度的簡化,不必考慮過于復雜的并發問題,有易于保證程序在并發狀態下的正確性。

    MVCC

    MVCC(Multi-Version Concurrency Control)即多版本并發控制,它可以避免讀寫事務之間的互相阻塞,與通常的封鎖技術相比極大的提高了業務的并發性能。

     WAL (Write-Ahead Log)

     當系統意外宕機后,恢復時需要回退未完成事務所做的更改,并確保已提交事務所作的更改均已生效。

 

4)支持多租戶

基于數據庫的多租戶

UXDB支持基于數據庫的多租戶,采用該種方式的多租戶使得數據庫的隔離較為徹底,從認證層面就開始隔離,數據庫與數據庫之間無法直接訪問,必須登陸到對方的數據庫中才能訪問記錄。

同時,UXDB支持進一步的通過預先配置的方式進行來源IP控制,即只允許某些IP白名單中的IP訪問數據庫。

基于SCHEMA的多租戶

UXDB支持基于SCHEMA的多租戶方式,該方式是單庫多SCHEMA的方式,通過UXDB的權限體系進行隔離用戶,訪問不同的SCHEMA。

基于數據和訪問的多租戶

除了上述兩種傳統的方式之外,UXDB還可提供第三種基于數據和訪問的多租戶模式,該方式是在同一個數據庫,同一個SCHEMA下,針對每個用戶建立一個不同的角色,對需要進行隔離的數據庫表,設置針對角色和操作的行級數據訪問控制(參見“(5)安全性-行級數據訪問控制”)來達到多個用戶在同一個數據庫中的數據訪問和操作范圍的控制和隔離。

 

5)安全性

讓數據更安全,并非是讓網絡更安全,“安全可信是建立大數據的一個基礎”數據產生于系統中,運行在軟件中,最終靠硬件支撐,通過確保最基礎架構的可信安全性可以提高整個設備的安全水平。

     全數據庫級別加密

     UXDB支持全數據庫級別數據加密,即數據在持久化到分布式存儲之前就進行了數據加密。

     列數據加密

     UXDB支持對關鍵表的關鍵列進行加密設置,該設置將在該列數據持久化到分布式存儲之前就進行了數據加密。

     表級訪問控制

     UXDB支持基于用戶級別的對象訪問控制。

     行級數據訪問控制

     UXDB支持對行級數據的訪問授權,這是一種基于用戶的訪問控制,用來根據用戶權限來進行數據訪問的控制。

     通信信道加密

     UXDB支持全程通信信道的加密,全程通信信道指的是從客戶端到數據庫處理引擎,數據庫處理引擎到分布式存儲的所有通信信道。

     基于會話的訪問隔離

     UXDB采用多進程的方式處理請求,這確保了每個連接會話都將由一個獨立的UXDB服務進程來處理。

     內置數據庫審計

     UXDB提供可定制的基于會話和操作的數據庫審計功能,實時記錄數據庫活動,對數據庫操作進行細粒度審計(誰在什么時候做了什么以及結果)。它通過對用戶訪問數據庫行為的記錄、分析和匯報,用來幫助用戶事后生成合規報告、事故追根溯源,同時加強內外部數據庫網絡行為記錄,提高數據資產安全。

    二次開發和擴展

    UXDB是基于擴展設計的云數據庫系統,該系統提供了針對擴展外部數據源和自定義數據處理的二次開發和擴展的框架。

 

優炫云數據庫(UXDB)的行業應用

優炫云數據庫UXDB是一種為云而打造的數據庫,在審核數據庫的架構上,以及設計上是為了完全適應于云環境而做的,而最直接的應用場景就是大數據,大數據包括兩類,一種是大規模的聯機交易,例如“雙11”此類數據聯機交易,第二類是大數據分析,例如統計行業每年要做的宏觀統計,面對龐大的數據量必須要使用到云數據庫來協助處理,從而節省成本,同時避免傳統數據帶來的各種問題

具體的應用場景如下:

    大數據處理:智慧城市、日志分析、數據倉庫、商業智能、機器學習、科學模擬等。

    大型聯機交易系統:銀行系統、賬務系統、高頻聯機交易系統。

    大型Web應用:在線系統、在線查詢平臺、在線交易平臺。

    數據業務分析:分布式分析處理,適用于商業分析、大數據挖掘等場景。

    數據異地容災:災備解決方案,防止硬件故障導致數據丟失。

 

優炫高科技研發成果的展示無異于給云數據庫市場帶來了一股新風,優炫科技先后在北京、西安、成都三個國內一線城市設立了研發中心,并且基于市場和研發需要,今年在北美也建立了研發中心。通過四地聯動的方式在操作系統安全、數據庫安全、業務安全、運維安全及邊界防護、云數據庫等六大領域,為國內外參會嘉賓充分展示了核心數據保護產品的魅力。

不論是國內國外,云數據庫的應用必然是企業應用的未來的首選,而對于安全問題,我們還是交由專業的公司來做吧!

內容來源:中國IT實驗室

 
 
 
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