華為云 CEO 張平安

11 月 7 日,華為全聯(lián)接大會(huì) 2022 第一天,華為云 CEO 張平安在主題演講中,專門有一頁(yè) PPT 談到了 GaussDB 信息量很大,不僅特別強(qiáng)調(diào)“GaussDB 云原生交易數(shù)據(jù)庫(kù),給世界一個(gè)更優(yōu)選擇”,同時(shí),還分享了 2 個(gè)案例和一些數(shù)據(jù)。

華為云特別強(qiáng)調(diào)“云原生交易數(shù)據(jù)庫(kù)”而非常規(guī)的“云原生數(shù)據(jù)庫(kù)”,多出“交易”兩字,不會(huì)是無(wú)意義的行為,這個(gè)小細(xì)節(jié)上的變化意味著什么？給世界一個(gè)更優(yōu)選擇,是哪些方面更優(yōu)？背后有怎樣的技術(shù)創(chuàng)新？這是本文要探討的重點(diǎn)。

強(qiáng)調(diào)“交易”

意味著什么

眾所周知，數(shù)據(jù)庫(kù)按應(yīng)用方向的不同，主要分為 2 大場(chǎng)景：OLTP（交易）和 OLAP（分析）。從中國(guó)市場(chǎng)看，OLTP 仍然是國(guó)外廠商占據(jù)最大市場(chǎng)份額，是國(guó)產(chǎn)化替換的主要市場(chǎng)，反而 OLAP 中國(guó)公司有一定商業(yè)基礎(chǔ)。

Gartner 預(yù)測(cè)，“到 2025 年，中國(guó)分析型數(shù)據(jù)庫(kù)市場(chǎng)來(lái)自海外廠商將只剩下 30%，交易型數(shù)據(jù)庫(kù)市場(chǎng)海外廠商市場(chǎng)也只會(huì)剩下 50%左右?！边@對(duì)國(guó)內(nèi)數(shù)據(jù)庫(kù)廠商而言意味著巨大的市場(chǎng)機(jī)會(huì)。在這樣的背景下，張平安特別強(qiáng)調(diào)“交易”，難道是華為云釋放的將發(fā)力 OLTP 場(chǎng)景下的國(guó)產(chǎn)替代信號(hào)嗎？

數(shù)據(jù)庫(kù)是所有應(yīng)用的核心組件。大家知道，交易型數(shù)據(jù)庫(kù)是最難的，在關(guān)鍵行業(yè)的核心應(yīng)用領(lǐng)域，交易型數(shù)據(jù)庫(kù)基本上都是來(lái)自美國(guó)的數(shù)據(jù)庫(kù)。演講中，張平安分享了 2 個(gè)案例，這兩個(gè)案例共同點(diǎn)很顯然，都是交易型場(chǎng)景替換。

一個(gè)是華為內(nèi)部實(shí)踐，華為集團(tuán)流程 ITERP 系統(tǒng)部署 GaussDB 后，各項(xiàng)性能和指標(biāo)超過(guò)預(yù)期，采購(gòu)履行耗時(shí)從 90 分鐘下降到 15 秒；端到端訂單履行耗時(shí)從 23 分鐘下降到 9 秒；在歷史峰值 5 倍壓力下性能依然穩(wěn)定不下降。

不要小看這個(gè)內(nèi)部實(shí)踐案例，華為集團(tuán)流程 ITERP 系統(tǒng)是個(gè)非常復(fù)雜的系統(tǒng)，該系統(tǒng)涉及 170 多個(gè)國(guó)家和地區(qū)，500+外圍應(yīng)用、3 萬(wàn)+個(gè)外圍集成點(diǎn)，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)容量、性能以及可靠性都有極高要求。如：數(shù)據(jù)量大，單一個(gè)業(yè)務(wù)場(chǎng)景數(shù)據(jù)體量就高達(dá)百億，而 ERP 總共有上百個(gè)業(yè)務(wù)，且數(shù)量還在持續(xù)增長(zhǎng)；每分鐘 30 萬(wàn)次庫(kù)存查詢請(qǐng)求及數(shù)萬(wàn)筆并發(fā)交易事務(wù)處理，區(qū)別于銀行和互聯(lián)網(wǎng)的交易事務(wù)，華為 ERP 關(guān)聯(lián)系統(tǒng)眾多，完成一筆入庫(kù)交易比完成一筆秒殺交易在場(chǎng)景復(fù)雜度、技術(shù)復(fù)雜度、外部依賴等方面差異很大，華為 ERP 系統(tǒng)萬(wàn)級(jí) TPS 比互聯(lián)網(wǎng)的百萬(wàn)級(jí) TPS 更難處理。據(jù)了解，該系統(tǒng)底層數(shù)據(jù)庫(kù)過(guò)去 20 多年一直使用的是 Oracle，因?yàn)楸娝苤脑?，現(xiàn)在替換為 GaussDB。

另外一個(gè)是郵儲(chǔ)銀行案例，新一代分布式核心系統(tǒng)基于 GaussDB 為全行 6 億多個(gè)人客戶提供日均 20 億筆的處理能力，聯(lián)機(jī)交易處理效率提升 1 倍，批處理效率提升 33%，在 9 月底的三季度結(jié)息中，新系統(tǒng)僅用 23 分鐘就完成了原來(lái) Oracle 系統(tǒng) 70 分鐘才能完成的操作。

張平安還提到，“GaussDB 已經(jīng)在工行、招行、郵儲(chǔ)等大型銀行的核心業(yè)務(wù)系統(tǒng)上線使用，承擔(dān)越來(lái)越多的業(yè)務(wù)負(fù)載?；?GaussDB，新意科技打造了“證券業(yè)務(wù)核心系統(tǒng)”，服務(wù)于興業(yè)證券、南方基金等客戶?！?/p>

顯然，在 OLTP 場(chǎng)景下，GaussDB 已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)國(guó)外數(shù)據(jù)庫(kù)的完全替代，GaussDB 接下來(lái)將發(fā)力 OLTP 場(chǎng)景下的國(guó)產(chǎn)化替代，而金融行業(yè)肯定是重點(diǎn)。

如何理解

“更優(yōu)選擇”

“GaussDB 云原生交易數(shù)據(jù)庫(kù)，給世界一個(gè)更優(yōu)選擇”，這其中“更優(yōu)選擇”指的哪些方面？華為云的論據(jù)是什么？

演講中，張平安說(shuō)：“為了給全球客戶提供一個(gè)更優(yōu)選擇，華為云全新打造了全球領(lǐng)先的云原生交易數(shù)據(jù)庫(kù) GaussDB，更快、更穩(wěn)、更可信?！?/p>

顯然，“更優(yōu)選擇”包含 3 個(gè)方面：更快、更穩(wěn)、更可信。

而這 3 個(gè)“更優(yōu)選擇”，據(jù)老魚了解，對(duì)標(biāo)的是“O”記。

更快對(duì)應(yīng)性能，數(shù)據(jù)顯示，GaussDB 比廠商 O 在公有云上同規(guī)格測(cè)試快 45%。

更穩(wěn)對(duì)應(yīng)高可用，華為云去年首先創(chuàng)新推出“同城雙集群”方案，即在兩個(gè)數(shù)據(jù)中心部署兩套獨(dú)立的數(shù)據(jù)庫(kù)軟件，任何軟硬件故障完全隔離 RPO 等于 0。

更可信對(duì)應(yīng)安全與自主可控，安全上，GaussDB 內(nèi)核是目前唯一通過(guò)國(guó)際 CCEAL4+級(jí)認(rèn)證的國(guó)產(chǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)。而自主可控上，GaussDB 代碼自研率非常高，其研發(fā)歷程可以追溯到 2007 年，投入之大積累之深，國(guó)內(nèi)可比肩的并不多。另外，華為還積極倡導(dǎo)技術(shù)開(kāi)源，深度參與信創(chuàng)數(shù)據(jù)庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)制定。因此，說(shuō) GaussDB 是一款完全符合國(guó)產(chǎn)化和信創(chuàng)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)庫(kù)，并不為過(guò)。

“更優(yōu)選擇”

背后的技術(shù)創(chuàng)新

為什么 GaussDB 能在性能、高可用、安全 3 個(gè)方面做到更優(yōu)？背后有哪些內(nèi)核級(jí)的技術(shù)創(chuàng)新？

高性能方面，從公開(kāi)的可查詢資料中可以發(fā)現(xiàn)，GaussDB 有 2 個(gè)方面的關(guān)鍵創(chuàng)新：

其一、是存儲(chǔ)引擎，GaussDB 全新上線的 Ustore 存儲(chǔ)引擎，又名 In-placeUpdate 存儲(chǔ)引擎（原地更新），這個(gè)存儲(chǔ)引擎在以前的文章中，老魚有過(guò)介紹。這是個(gè)行存儲(chǔ)引擎，在以前版本的 GaussDB 內(nèi)核中使用的行存儲(chǔ)引擎是 AppendUpdate（追加更新）模式，追加更新對(duì)于業(yè)務(wù)中的增、刪以及 HOT(HeapOnlyTuple)Update(即同一頁(yè)面內(nèi)更新)有很好的表現(xiàn)，但對(duì)于跨數(shù)據(jù)頁(yè)面的非 HOTUPDATE 場(chǎng)景，垃圾回收不夠高效。Ustore 存儲(chǔ)將“有效數(shù)據(jù)”與“垃圾數(shù)據(jù)”分離存儲(chǔ)，同時(shí)采用多版本索引技術(shù)，有效提升了存儲(chǔ)空間的效率和性能。官方數(shù)據(jù)顯示，相比常規(guī)引擎，性能抖動(dòng)降低 70%，同時(shí)，整體性能提升 10%以上。

另一個(gè)，是軟硬協(xié)同 Numa-Aware，鯤鵬服務(wù)器多 CPU-socket 架構(gòu)下跨 NUMA 內(nèi)存訪問(wèn)延遲存在嚴(yán)重的不對(duì)稱，相比 x86 內(nèi)存訪問(wèn)時(shí)延高 50%、并發(fā)控制原語(yǔ)代價(jià)高 2-3 倍，在數(shù)據(jù)庫(kù)中以進(jìn)一步惡化 OLTP 瓶頸，此外鯤鵬架構(gòu)下 CPU 物理核心數(shù)相比 x86 有了大規(guī)模的提升，如何優(yōu)化 NUMA 帶來(lái)的訪問(wèn)時(shí)延問(wèn)題，如何充分利用眾核 CPU 解決并發(fā)控制問(wèn)題成為了鯤鵬上優(yōu)化數(shù)據(jù)庫(kù) OLTP 負(fù)載性能的主要挑戰(zhàn)。因此，軟硬協(xié)同 Numa-Aware 應(yīng)運(yùn)而生，通過(guò)內(nèi)核線程調(diào)度 NUMA 親和、關(guān)鍵數(shù)據(jù) NUMA 化分布、LSEARM 指令級(jí)性能優(yōu)化等關(guān)鍵技術(shù)優(yōu)化，GaussDB 實(shí)現(xiàn)了鯤鵬環(huán)境下性能 40%以上的提升。

據(jù)內(nèi)部人士透露，2021 年，在 21 個(gè)金融政府大客戶（涵蓋銀行、保險(xiǎn)、公安、大型國(guó)企等）現(xiàn)場(chǎng) POC 測(cè)試中，GaussDB 在性能上平均領(lǐng)先對(duì)手 50%，在人行、郵儲(chǔ)等 POC 測(cè)試中，更是完勝競(jìng)品。

高可靠方面，當(dāng)前談的比較多的是通過(guò)一套數(shù)據(jù)庫(kù)集群拉遠(yuǎn)，通過(guò)不斷增加數(shù)據(jù)中心的方式，來(lái)提高可用性。從同城兩中心到兩地三中心，再到三地五中心，但是實(shí)際很少有應(yīng)用企業(yè)能提供類似三地五中心這么高規(guī)格的基礎(chǔ)設(shè)施，“中心”增加帶來(lái)的可靠性收益逐步降低。

華為云認(rèn)為，不管幾個(gè)中心，只要整體一套軟件(集群)，就無(wú)法做到軟硬件故障的完全隔離。數(shù)據(jù)庫(kù)軟件 bug，導(dǎo)致即使有同城備中心，切換也沒(méi)有用，因?yàn)閭渲行氖峭惶总浖?/p>

去年底，GaussDB 首先創(chuàng)新推出了“同城雙集群”方案，這是一個(gè)重大的內(nèi)核新特性。簡(jiǎn)單的說(shuō)，就是同城的兩個(gè)數(shù)據(jù)中心完全部署兩套獨(dú)立的數(shù)據(jù)庫(kù)軟件，任何軟硬件故障完全隔離，支持版本輪換升級(jí)、應(yīng)用灰度升級(jí)，主中心升級(jí)時(shí)應(yīng)用還可以訪問(wèn)備中心正常開(kāi)展業(yè)務(wù)，支持 RPO=0、RTO<60s 的同城雙集群切換，盡最大可能保障企業(yè)用戶的核心業(yè)務(wù) 7x24 小時(shí)無(wú)中斷。老魚獲悉，今年，這個(gè)方案已經(jīng)在工商銀行的 5A 級(jí)核心全球信貸系統(tǒng)完成上線，并聯(lián)合工行向其他銀行進(jìn)行規(guī)模推廣。

高安全方面，就在上月，GaussDB 成為中國(guó)首個(gè)獲得國(guó)際 CCEAL4+級(jí)別認(rèn)證的數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品。很多人可能不知道 CCEAL4+意味著什么？CC 認(rèn)證是國(guó)際公認(rèn)計(jì)算機(jī)維度的高級(jí)別安全認(rèn)證，也是國(guó)際范圍內(nèi) 30 多個(gè)國(guó)家官方認(rèn)可的通用標(biāo)準(zhǔn)。其中，EAL4+認(rèn)證難度有多大？對(duì)比目前國(guó)外常見(jiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)主流版本通過(guò)的 EAL2 認(rèn)證來(lái)說(shuō)，EAL2 為結(jié)構(gòu)測(cè)試級(jí)，開(kāi)發(fā)者可遞交設(shè)計(jì)信息、測(cè)試結(jié)果進(jìn)行評(píng)估，而 EAL4 作為系統(tǒng)設(shè)計(jì)、測(cè)試和復(fù)查級(jí)，評(píng)估程序更為嚴(yán)謹(jǐn)，有對(duì)評(píng)估對(duì)象模塊底層設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)子集的分析，更有對(duì)產(chǎn)品代碼的審視和對(duì)產(chǎn)品研發(fā)環(huán)境的站點(diǎn)審計(jì)等。

而 GaussDB 能拿到 CCEAL4+主要的關(guān)鍵技術(shù)有 2 個(gè)：全密態(tài)和防篡改。這方面最近披露的資料比較多，就不在這里過(guò)多贅述，需要強(qiáng)調(diào)的是，2022 年 GaussDB 由純軟全密態(tài)全新升級(jí)為軟硬結(jié)合全密態(tài)，據(jù)說(shuō)相比競(jìng)品純硬件方案性能優(yōu) 20%。另外，GaussDB 還是業(yè)內(nèi)首個(gè)以最高分通過(guò)信通院防篡改數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)能?評(píng)測(cè)的數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品。

公開(kāi)資料顯示，目前，GaussDB 已經(jīng)在超過(guò) 2500 家大客戶得到了商用，遍布金融、電商、游戲、汽車、制造、能源等各行各業(yè)。尤其是金融行業(yè)，已經(jīng)在工行、招行、郵儲(chǔ)銀行等 30 多家金融企業(yè)的核心業(yè)務(wù)系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用，GaussDB 通過(guò)這些案例，不論是技術(shù)本身，還是去 O 的方法論，都得到了較充分的實(shí)踐。所以，在明確對(duì)比對(duì)象和具體指標(biāo)前提下，GaussDB 說(shuō)自己是更優(yōu)選擇，沒(méi)毛病。不得不說(shuō)，華為云還是一如既往的嚴(yán)謹(jǐn)，用“更優(yōu)選擇”而非“最優(yōu)選擇”，這是相對(duì)與絕對(duì)的區(qū)別。

審核編輯：湯梓紅