一、基礎設施和資料庫的演化趨勢
（一）資料庫演化趨勢
資料庫可以分為三個時代，第一個時代是IT時代的商業資料庫時代，經典産品有Oracle和DB2，計算的基礎設施是IOE，主要客戶是大中型企業。
第二個時代是網際網路時代的開源資料庫，當時許多公司的資料庫主要是LAMP，目前行業的許多資料庫技術也是從這個時代積累而來。
第三個時代是萬物互聯時代的雲原生資料庫，有了共享雲存儲，做了存儲計算分離，以前高端的硬體慢慢在普适化。
無論是部署量還是規模上，開源生态正在超越商業資料庫的生态。目前不斷湧現的資料庫，通常都會相容開源生态或者自己開源。
資料庫的發展演進從最初在雲下，後來慢慢到了雲上，如今又有走向雲下的趨勢。我們發現，原來商業資料庫的一些東西又回來了，如很多大客戶喜歡的特性，是開源資料庫不具備，而商業資料庫所擅長的。如何在開源資料庫上做好企業級特性，我們在這上面做了大量的工作。
（二）基礎設施演化趨勢
- 本地雲
1）公共雲控制台
2）網絡互通
3）新購+利舊
4）彈性極強
從本質上看，公共雲像一個大機房，本地雲是一個小的機房，小機房和大機房體驗基本一緻。
- 專有雲
1）獨立控制台(飛天标準底座)
2）網絡可隔離，可控性更強
3）官方+夥伴托管
4）100~1000台，彈性強
專有雲規模較大一些，和公共雲網絡是弱連接配接，通常情況下選擇這種形式的客戶對安全性保密性要求比較高。
- 靈活專有雲
1）DBStack(飛天靈活底座)
2）網絡可隔離，産品可選配
4）10~100台，彈性适中
阿裡雲有一款産品叫DBStack（飛天靈活底座），可以脫離硬體存在。
比如客戶要做去O，去完之後剩下的硬體可以直接部署DBStack(飛天靈活底座)，上面運作RDS，ADB，ADS等，是一套完整的資料解決方案。
- 被內建
1）第三方內建(無底座)
2）嵌入客戶解決方案
3）軟體/軟硬一體
4）官方+夥伴托管
通過線下內建商的分發管道，我們可以将資料庫技術包裝在他們的産品中，直接對外分發。比如像超圖，其核心能力就是阿裡雲的産品PolarDB。
二、PolarDB企業級特性解讀
（一）PolarDB-X 2.0整體架構
PolarDB-X是PolarDB的分布式版，我們在2021年3月份對PolarDB-X進行架構更新到2.0版本，更新後的架構如下所示。
PolarDB-X 2.0整體架構圖
PolarDB-X 2.0主要有以下特性：
1. 中繼資料服務（Global Meta Service，GMS）
- 提供全局授時服務(TSO)
- 維護Table/Schema、Statistic等Meta資訊
- 維護賬号、權限等安全資訊
2. 存儲節點 （Date Node，DN）
- 基于多數派Paxos共識協定的高可靠存儲
- 處理分布式MVCC事務的可見性判斷
3. 計算節點（Compute Node，CN）
- 基于無狀态的SQL引擎提供分布式路由和計算
- 處理分布式事務的2PC協調、全局索引維護等
4. 日志節點（Change Data Capture，CDC）
- 提供相容MySQL生态的binlog協定和資料格式
- 提供相容MySQL Replication主從複制的互動
要特别強調的是，在一個分布式資料庫裡面Binlog分為許多份，日志節點可以和全局授時服務相結合，把分布式的多份Binlog合成一份，這對MySQL使用者非常友好。
（二）PolarDB-X 2.0強一緻MVCC事務
有了全局授時時鐘之後可以做全局強一緻MVCC事務。雖然它是一個分布式的資料庫，但是無論從性能、産品體驗還是生态工具上，使用體驗接近于一個單機MySQL，而且可以無限線性擴充。
（三）PolarDB-X 2.0 CDC
在2.0架構之前，很多客戶抱怨在雲上用PolarDB時，如果要把日志同步到線下機房做資料分析，無法搭起鍊路。
2.0架構上線之後這個問題可以通過CDC特性解決。隻要一條網絡鍊路，就能把資料全部同步，并且我們做了一個聚合，保證全局事務的順序。
CDC特性如下：
1. 全局 binlog
- 相容事務 (分布式事務全局排序)
例：基于TraceId、TSO資訊對Binlog全局排序
- 相容分布式DDL
例：可支援DDL同步到下遊，比如ADB
- 相容分布式擴縮容
例：屏蔽内部分片遷移、廣播表、索引等資料幹擾
2. 主備 Replication
- 相容MySQL生态的主備複制
例：MySQL作為PolarDB-X的備庫，支援資料回流能力
- 相容DTS的上下遊生态
例：打通Oracle/DB2/PolarDB/ADB等資料庫生态
如上圖所示，PolarDB-X的兩個叢集可以互相做主備，MySQL和PolarDB-X也可以做主備切換，具備很好的生态相容性。
（四）PolarDB HTAP
在過去的這段時間，PolarDB在分析能力上也做了很大的提升，下方是PolarDB單機并行的架構圖。
并行查詢特性如下：
- 通過分割B+Tree來配置設定任務，每個線程(Worker)關注一部分分區。
- 通常上層Server層計算的線程數遠遠小于分區數，使得每個線程可以得到的資料計算分區很多。
- “Fast”的worker線程可以處理更多的較小資料分區，“slow”的線程處理較少的但是比較大的資料分區，進而達到整體計算無差别。
- 每個工作線程可以自動去擷取下一個要處理的資料分區（Round Robin模式）。
上方講的是單機的SMP，我們還在多機上并行執行，如下圖所示。
目前單機的加速效果将近15倍，如果上方的MTP這個架構出來，整體還會有一個更大的提升。
TPCH 加速效果顯著
- TPCH 100G 32core/512G (BP 170 GB) (32 并發 vs 不開并發)；
- TPCH 100% SQL 可被加速，73%加速比超過8倍，總加速近15倍。
（五）PolarDB Global Database
如上圖所示，PolarDB Global Database分為三個地方，張北、香港和美國矽谷。
PolarDB Global Database四大特性：
- 全球部署（Global Deployment）
資料跨地域同步，提供全球跨地域的容災能力。RPO=0 SLA為99.99%
- 就近讀加速（Accelerate by Reading the Nearest Node）
讀操作就近讀取資料，适合不同地域讀多寫少的場景。
- 多通道實體複制（Multi-Channel Physical Replication）
提供資料跨地域的高速同步，大壓力場景下全球同步延遲確定在2秒以内。
- 多點跨地域寫（Write to Multi Zones and Regions）
提供多點跨地域寫功能，提供業務的多地部署能力。
傳統的MySQL部署三地模式一般用Binlog同步，Binlong存在的問題是遇到大事務容易卡住。PolarDB用Redo做實體複制，而且它是多通道的，可以做并行複制與延遲同步。延遲同步的好處是存在更改餘地，比如和美國矽谷做近實時同步，和香港做半天延遲同步，防止删庫等誤操作，安全系數非常高。
（六）PolarDB 熱備
PolarDB還有一個非常好的特性，那就是PolarDB熱備。
HRO特性：
1）記憶體和Redo實時同步；
2）主備切換秒級；
3）升降級切換不可用時間控制在5秒以下；
4）通過voting disk 進行主動故障切換。
Oracle的Rock主要是做高可用，一般超過兩個節點的使用者很少，四個節點更是鳳毛麟角。通常情況下，使用者的兩個節點一個做寫的負載均衡，還有一個做高可用，這在電信場景裡面非常常見。
PolarDB的為寫節點提供熱備，這個熱備會同步Buffer Pool，然後會把記憶體和Redo實時同步，在發生切換時，可以在極短的時間完成，保證業務穩定運作。
（七）PolarDB 多租戶
PolarDB還有一個特性是多租戶多寫。
多寫的意思是每個寫節點負責不同的表，比如在某個SaaS場景中，一個資料庫服務100個使用者，這100個使用者的資料互相隔離，每個使用者可讀可寫，每個寫節點之間的資料互不幹擾，這種場景用一個PolarDB就可以支撐。
- 多租戶特性
1）多租戶多寫（multi-tenant multi-master）；2）支援128個RW；3）支援non-conflict multi-master write；4）Partition/table/schema binds to RW；5）庫表寫入點秒級切換。
（八）PolarDB 混合雲-DBStack
阿裡雲有個混合雲叫DBStack，如上圖所示，它既支援X86也支援ARM，能做國産化全加密一體機。
上圖是運作在國産化全加密一體機上的管控平台，它和公有雲的體驗幾乎是一緻的，但是更小更清亮。
三、Roadmap
存儲計算分離是這幾年資料庫發展中最重要的一個變化。近年來成功的商業資料庫，如Snowflake、Oracle、RDS等，全部是存儲計算分離的。
未來的PolarDB會做Share Nothing & Everything 一體化，架構圖如下所示。
PolarDB Share Nothing & Everything 一體化架構優勢：
- Leverage PolarDB已有基礎設施，存儲、管控、監控、審計等功能共享；
- Share Nothing基于存儲計算分離架構，無限擴充，并且無需資料遷移，并可徹底消除傳統分布式Data Skew問題；
- Share Everything場景寫瓶頸大幅緩解，多節點可寫；
- 無縫更新，可由單表直接轉化成分布式表，一鍵操作即可完成分布式改造(alter table to partition_table by hash_range ***)；
- 兩種場景都有極強高可用性；
- 相容性和擴充性都能完美支援，在兼顧legacy業務的同時幫助客戶完成數字化轉型更新。