七大關(guān)鍵技術(shù)，華為云數(shù)據(jù)庫GaussD承載金融級(jí)核心系統(tǒng)

金融行業(yè)，尤其是銀行業(yè)是對數(shù)據(jù)庫依賴度極高、又對數(shù)據(jù)庫要求最為嚴(yán)苛的行業(yè)。隨著互聯(lián)網(wǎng)及移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的興起，網(wǎng)上銀行、手機(jī)銀行、電子支付等新業(yè)態(tài)出現(xiàn)，高并發(fā)、海量數(shù)據(jù)、超高峰值等挑戰(zhàn)接踵而至，導(dǎo)致數(shù)據(jù)資源存儲(chǔ)、計(jì)算和應(yīng)用等需求大幅提升。以往銀行業(yè)務(wù)架構(gòu)采用的大/小型機(jī)+集中式數(shù)據(jù)庫的方案，已經(jīng)難以滿足對業(yè)務(wù)穩(wěn)定性與連續(xù)性的要求。而分布式數(shù)據(jù)庫可以滿足金融行業(yè)高可靠、高性能、低成本、平滑擴(kuò)展等需求，逐漸成為了金融行業(yè)打造核心競爭力的重要手段之一。

為了滿足金融行業(yè)高擴(kuò)展、高并發(fā)、高性能、高安全性等挑戰(zhàn)，華為云推出了主打金融政企核心業(yè)務(wù)負(fù)載的分布式數(shù)據(jù)庫旗艦產(chǎn)品——GaussDB，這是華為深度融合多年數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域經(jīng)驗(yàn)，充分結(jié)合企業(yè)級(jí)場景需求，基于openGauss自研生態(tài)推出的企業(yè)級(jí)分布式關(guān)系型數(shù)據(jù)庫。是什么樣的特性使得GaussDB 俘獲了眾多金融行業(yè)用戶的心呢？這要從其關(guān)鍵技術(shù)說起。

首先是分布式執(zhí)行框架。業(yè)務(wù)應(yīng)用下發(fā)SQL給Coordinator，SQL可以包含對數(shù)據(jù)的增（insert）、刪（delete/drop）、改（update）、查（select）。Coordinator利用數(shù)據(jù)庫的優(yōu)化器生成執(zhí)行計(jì)劃，每個(gè)DN（Data Node）會(huì)按照執(zhí)行計(jì)劃的要求去處理數(shù)據(jù)。

GaussDB 分布式執(zhí)行框架示意圖

因?yàn)閿?shù)據(jù)是通過一致性Hash技術(shù)均勻分布在每個(gè)節(jié)點(diǎn)，因此DN在處理數(shù)據(jù)的過程中，可能需要從其他DN獲取數(shù)據(jù)，GaussDB提供了三種stream流（廣播流、聚合流和重分布流）來降低數(shù)據(jù)在DN節(jié)點(diǎn)間的流動(dòng)。DN將結(jié)果集返回給Coodinator進(jìn)行匯總。Coordinator將匯總后的結(jié)果返回給業(yè)務(wù)應(yīng)用，從而提升復(fù)雜SQL查詢的性能。

第二是GTM-Lite技術(shù)。GTM-Lite可以在保證事務(wù)全局強(qiáng)一致的同時(shí)，提供高性能的事務(wù)處理能力，避免了單GTM的性能瓶頸。這里的高性能事務(wù)管理指的是無鎖、多版本、高并發(fā)事務(wù)技術(shù)。而且分布式的GTM-Lite方案提供全局事務(wù)快照和提交管理，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)一致性，且無中心節(jié)點(diǎn)性能瓶頸。

第三個(gè)關(guān)鍵技術(shù)是基于NUMA-Aware實(shí)現(xiàn)高性能事務(wù)處理。結(jié)合鯤鵬多核CPU架構(gòu)優(yōu)勢，通過進(jìn)行NUMA綁核、對全局?jǐn)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行NUMA分區(qū)改造，減少跨核處理和核間沖突，提升業(yè)務(wù)并行處理能力；充分利用鯤鵬原生Atomic_LSE指令，實(shí)現(xiàn)NUMA-Aware自旋鎖，大幅降低指令數(shù)，有效提升指令效率，性能更強(qiáng)。

GaussDB NUMA-Aware技術(shù)架構(gòu)示意圖

第四個(gè)關(guān)鍵技術(shù)是集群HA，多層級(jí)冗余實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)無單點(diǎn)故障。GaussDB通過硬件冗余、實(shí)例冗余、數(shù)據(jù)冗余，實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)無單點(diǎn)故障，高可用。其中硬件高可用包括存儲(chǔ)磁盤RAID冗余、網(wǎng)絡(luò)雙交換機(jī)冗余、多網(wǎng)卡冗余、主機(jī)UPS電源保護(hù)。軟件高可用則包括協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)CN實(shí)例多活冗余、數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)/全局事務(wù)管理/ 集群管理器實(shí)例Active-Standby冗余。除此之外，GaussDB還通過全量+增量備份，打造閃回和PITR等企業(yè)級(jí)能力，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)按需回退、任意時(shí)間點(diǎn)的數(shù)據(jù)恢復(fù)，最終進(jìn)一步保障數(shù)據(jù)庫的高可用。

第五個(gè)關(guān)鍵技術(shù)是跨AZ/Region容災(zāi)技術(shù)帶來的高可用。首先是集群內(nèi)高可用，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)不丟失和業(yè)務(wù)秒級(jí)中斷。同城跨AZ容災(zāi)，數(shù)據(jù)不丟失，實(shí)現(xiàn)了分鐘級(jí)恢復(fù)。

除了同城跨AZ， GaussDB還推出了同城雙集群高可用方案，提供金融級(jí)高可用服務(wù)，支持RPO=0 、RTO<60s的同城雙集群切換，主集群在出現(xiàn)故障的情況下，備集群還具備繼續(xù)提供服務(wù)的能力，盡最大可能保障企業(yè)用戶的核心業(yè)務(wù)7x24小時(shí)無中斷。

第六個(gè)關(guān)鍵技術(shù)是Scale-out在線橫向擴(kuò)展帶來高擴(kuò)展。GaussDB支持單集群1000+節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)擴(kuò)展下能夠獲得卓越的性能線性比，同時(shí)節(jié)點(diǎn)擴(kuò)容能夠做到完全在線，對客戶透明。節(jié)點(diǎn)擴(kuò)容完成后DN數(shù)據(jù)自動(dòng)重分布，CN自動(dòng)完成負(fù)載均衡。

GaussDB Scale-out橫向擴(kuò)展示意圖

第七個(gè)關(guān)鍵技術(shù)是一站式遷移解決方案。GaussDB基于數(shù)據(jù)庫和應(yīng)用遷移（UGO）和數(shù)據(jù)復(fù)制服務(wù)（DRS），從遷移評估、結(jié)構(gòu)遷移、應(yīng)用遷移、全量+增量數(shù)據(jù)遷移、數(shù)據(jù)一致性動(dòng)態(tài)校驗(yàn)、流量回放等方面提供了一站式遷移上云方案，讓客戶上云更輕松、更高效。

華為云分布式數(shù)據(jù)庫GaussDB深度結(jié)合了華為在數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域多年來的技術(shù)積累和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，能滿足客戶高安全、高可靠、高性能、高擴(kuò)展、智能化全方位需求，為金融機(jī)構(gòu)提供功能全?、穩(wěn)定可靠、擴(kuò)展性強(qiáng)以及性能優(yōu)越的企業(yè)級(jí)數(shù)據(jù)庫服務(wù)。未來，GaussDB也將繼續(xù)發(fā)揮“技術(shù)強(qiáng)、更可靠、資源多、創(chuàng)新快”的技術(shù)和服務(wù)優(yōu)勢，助力金融機(jī)構(gòu)安心上云，實(shí)現(xiàn)金融行業(yè)高效數(shù)字化轉(zhuǎn)型！

審核編輯黃宇