PolarDB-X 与 X-DB、PolarDB

2022-01-20 00:00:00 数据 数据库 架构 分布式 阿里

来源:https://www.zhihu.com/org/polardb-x

PolarDB-X与X-DB、PolarDB都是阿里巴巴的数据库产品。那么他们之间有什么样的关系？

要回答这个问题，我们首先要搞明白，什么是X-DB。

什么是X-DB？

简言之，X-DB主要指在MySQL的基础上基于XEngine引擎打造的分布式跨AZ高可用数据库。

X-DB的核心能力之一是基于Paxos跨AZ RPO为0。初阿里内部所使用的的MySQL，是传统的主备架构，每一个MySQL实例由两个节点组成。

这种架构有一个重要缺陷，如果发生主备切换，可能会导致副本数据的不一致。为了解决主备架构的问题，阿里初是采用了非常多的运维手段来解决这种问题，例如：

  1. 一套叫ADHA的系统，专门用来对MySQL服务进行探活、主备切换等操作 在主备切换之前做一些复杂的数据校验，确保主备数据一致才会进行切换（所以万一无法一致，如何切换？）
  2. 在跨城场景下，使用自研的数据同步服务来代替MySQL内部的同步机制
  3. 业务的数据的回滚回补，利用一套很复杂的数据订正程序（跟业务相关，并且对业务的表结构是有一定要求的） ...
  4. 这套架构虽然work，但并不优雅，复杂度和使用成本都非常的高，很难跟得上业务的发展。

16年，阿里内部开始了X-DB的研发。X-DB首先就是要克服副本数据一致性的问题。X-DB的团队选择自研Paxos协议来替代MySQL内置的主备同步逻辑。Paxos的介绍有很多文章了，这里就不再赘述，有兴趣的同学可以自行进行检索。

这里简单列举下使用了Paxos协议后的MySQL的两个核心的优势：1. 可以在任意时刻进行切主操作，不会产生任何数据一致性问题，RPO=0 2. Leader选举、探活等完全由X-DB内核（MySQL进程）内完成，无需依赖任何外部系统

X-DB的Paxos协议库结合MySQL的方案在阿里内部经过几年的发展，目前已经完全替代了存量的传统的主备MySQL集群，具有很高的可靠性。

PolarDB-X与X-DB

从上文看出，X-DB比较好的解决了是灾备、故障恢复这类问题，但是服务场景的通适性以及水平扩展的能力就是PolarDB-X的强项了。

PolarDB-X 2.0的数据节点（DN）融合X-DB的集群容灾技术，在这之上提供了水平扩展的能力。


此外，从业界来看，使用类似Paxos的协议来构造存储节点，是众多分布式数据库的共同选择，例如TiKV使用Raft协议，OceanBase使用Paxos协议等。

例如：TiKV中的Raft三副本：

实际上，X-DB与PolarDB-X的关系远不止Paxos协议这一点，在分布式事务、扩展性、计算能力的下推、HTAP等地方，都做了大量的开发工作，请关注我们后续的文章。

PolarDB-X与PolarDB

PolarDB（这里指PolarDB For MySQL）是一个基于共享存储技术的云原生数据库。PolarDB在存储空间上可以做到很强的弹性能力，但一般使用情况下，其计算能力、写入能力依然存在单机的上限。

PolarDB-X 2.0这种share-nothing的架构，使得包括计算、写入、读取、存储等在内的所有资源，都具备了可水平扩展的能力，因此不会存在单机的瓶颈上限。

但是，share-nothing的架构在单纯的数据容量的弹性上，是不如PolarDB的共享存储架构的。

举个例子，无论使用哪一种share-nothing数据库，例如PolarDB-X 2.0、TiDB，假如现在一共10台机器，10T的数据，现在想通过加机器的方式，扩展存储空间，那总是有一半的数据需要进行搬迁到新的机器上，而这个搬迁所需要的时间，会跟数据量成正相关（比如一般情况下，十几T量级的数据进行搬迁一般都至少需要数小时的时间）。

对于PolarDB来说，上面的场景需要分钟级即可扩容完成。

那么，有没有可能结合share-nothing的优势与shared-storage/share-everything的优势呢？

答案是肯定的。

目前，下一代分布式数据库，就是会在DN引入PolarDB基于RDMA硬件+共享存储架构的核心技术，从而达到在所有资源都可以水平扩展的同时，大幅降低容量弹性的代价。

PolarDB-X 本地盘版与共享存储版未来将会是一个长期并存的关系，不会存在谁完全替代谁的问题。因为本地盘版不依赖任何特殊硬件，主要对专有云轻量化输出更为友好，目标是基于用户3台机器完成PolarDB-X的交付；共享存储版容量上具备高弹性，但这种弹性需要在一定规模下的公有云上才会有很好的体现（公有云上才有足够大的机器池子供业务去弹性）。

昨天，阿里云在 2021 云栖大会现场宣布正式开源云原生分布式数据库 PolarDB-X 的源代码，将自研云原生分布式核心技术分享出来，进一步推动云原生分布式数据库发展。

本次开源遵循 Apache v2(计算层) 和 GPL v2(存储层) 开源协议，以全共享并尊重原作者著作权的模式开源，用户可以直接使用或基于阿里云开源数据库产品提供二次分发的商用产品和服务。该项目现已在阿里云官网及 GitHub 上发布。

GitHub 地址：https://github.com/ApsaraDB/galaxysql

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