> **分享嘉賓**：**白超（大窯）** OceanBase解決方案架構師、前螞蟻集團資料庫團隊DBA專家
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**導 讀**

大家好，我是白超（花名：大窯），在過去的幾年中，作為螞蟻集團資料庫SRE團隊成員，經歷了歷年的雙11大促，深度參與了交易支付、數字金融、國際站點等多個業務的資料庫儲存架構升級工作。今天分享的內容包含兩個方面，一是介紹OceanBase的技術架構特點，另一方面也想從螞蟻集團自身業務演進發展的角度來談談，為什麼[**OceanBase**](https://www.modb.pro/wiki/34?0511 "**OceanBase**")是網際網路行業海量資料併發業務需求的必然選擇。

### 網際網路行業資料庫面臨的挑戰

當前網際網路行業對於資料庫提出了很多挑戰，隨著業務形態的發展演進，資料增長速度越來越快。不管是私有部署，還是雲資料庫，也都同樣面臨著規模越來越大，例項數越來越多的情況。

**首先從效率上，因為DBA需要運維的例項數更多了**。不同的業務線，不同的應用，面臨不同問題的時候，DBA 的幸福感是很低的，時間是碎片化的。對於業務來說，感知就是資料庫本身的容量防禦能力不足，應急時效也難以保證，比如電商大促、直播、秒殺等場景上，很多時候支撐能力是不夠的。

**其次在成本上，資料增長的速度是非常快的**。尤其從疫情發生以來，很多場景線上化的趨勢更加明顯。包括線上支付，線上購物等場景越來越多。從而引發的訂單數量，以及用於實時分析的場景資料增速明顯加快。在此場景下，體現到資料庫資源上會發現機器需求增多，與之對應的儲存需求增大，但CPU利用並不充分。尤其遇到節日促銷或類似雙11，618等併發場景備戰時，是需要提前做擴容，往往需要提前很長時間就開始準備機器資源。

**第三，傳統的單機資料庫，比如Oracle或者網際網路行業常用的MySQL都有一些痛點，是不得不面對的**。比如資料量太大時，很多時候就要選擇拆庫，在這個過程中又要引入中介軟體，本身增加了一定的複雜度會侵入業務，對於DBA又新增了一些新的挑戰。比如隨業務發展表變得很大，需要做一些DDL表結構的變更。在傳統資料庫的場景下，這些變更都會存在較大的風險，甚至有阻塞業務的可能。

再比如說快取穿透，高連線數達到資料庫極限；主備切換看似成功了,其實只是叢集層面成功，DNS或者虛擬IP等並沒有切換成功；容災場景下的腦裂，丟資料問題等這些都是在過去使用傳統資料庫時面臨的常見問題。

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*圖1 網際網路行業下資料庫的挑戰*

### 螞蟻資料庫架構的三代升級史

隨著網際網路行業的發展，對資料庫提出了越來越高的要求——除了“提效率”與“降成本”，還有“解痛點”。 傳統資料庫在處理業務需求時遇到了很多的問題，這些問題在螞蟻也都經歷過，首先我來簡單講講螞蟻集團資料庫的演進過程。

**第一代資料架構是構建在IOE的基礎之上——IBM的小型機、Oracle的商業資料庫，還有EMC的共享儲存**。隨之帶來的運維成本非常高，同時穩定性的挑戰也非常大的。隨著業務的快速發展，這套架構已經完全沒有辦法適應業務發展的增速。

以當時的支付寶為例，因為它本身金融交易的屬性，擁有非常大規模的Oracle RAC叢集，然而這種架構本身的擴容是有上限的，當擴容一定規模的情況時，資料庫效能的邊際效應已經非常明顯了，無法再提升資料庫的容量，這些都是業務增長情況下必須要面對的問題。
因此從支付寶業務發展的角度出發，為了解決這些問題，螞蟻資料庫整體架構演進到第二階段：中介軟體+拆分+單元化。

隨之誕生的是第二代架構，**第二代架構的主體仍然是傳統單機資料庫——也就是Oracle和部分MySQL，加上螞蟻自研的分散式中介軟體，某種程度上解決了業務的水平和垂直的擴充套件能力**。但即便如此仍然有不少難題亟待解決，例如：機房級故障的快速恢復和強一致性保障、跨庫跨分片事務、全域性一致性、自動負載均衡以及複雜SQL的執行能力。

業務井噴式的發展對底層的資料庫提出了更高的要求，這些要求包括更高的穩定性，快速恢復能力和極致的彈效能力等，為了解決這些問題，我們需要的是一套全新的方案和架構，也就最終演進到了**以OceanBase為核心的第三代資料儲存底盤**。

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*圖2 螞蟻資料庫的三代演進*

### OceanBase 叢集架構
**ceanBase 是不基於任何開源產品，完全自研的原生分散式關聯式資料庫**。下面我將進一步介紹OceanBase是如何在高速增長業務中，在一個個真實的業務需求下不斷創新和打磨的，首先我們來看OceanBas的叢集架構。

**OceanBase是一個儲存無共享的架構**，如下圖例子所示，這個OceanBase叢集中有6臺OBServer被分成了3個Zone，在實際部署中可能這三個Zone會存在於三個機房，其中Zone1、Zone2、Zone3的資料是完全對等的，這樣設計的能夠實現當任意一個機房不可用時，出現斷電或者網路“孤島”現象時，也不會影響OB整體對業務應用的服務。因此第一個特點是OceanBase叢集架構中所有的節點都是對等的，每個節點有獨立的管控、SQL、事務以及儲存引擎，整個系統沒有任何單點。

**OceanBase中的資料以分散式的方式進行儲存，這樣為資料庫的線性擴充套件性提供了理論基礎**，自動實現訪問路由、策略驅動負載均衡。同時OceanBase的叢集架構還具有高可用和強一致的特性，透過multi-Paxos分散式協議的工程實現，確保資料（日誌）持久化在多數派節點成功，少數派故障時能夠做到資料不丟失，故障轉移自動完成。

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*圖3 OceanBase 叢集架構*

### OceanBase 如何支撐海量併發的網際網路業務？

#### 1、OceanBase 的特性與優勢
**OceanBase的第一個特性是多租戶+儲存壓縮，能夠大幅提高資源利用率，降低成本**。

大叢集將長尾應用的多例項MySQL/Oracle統一進行管理，有效提高資源密度，消除儲存碎片。同時多租戶的特性實現資料庫核心級虛擬化，滿足資料安全隔離的同時，提供基於業務畫像的可伸縮計算資源、同時透過Leader打散實現混部。

![](https://oscimg.oschina.net/oscnet/up-02549d102aa80fe4e4e1181a0e7c377b77c.png)
*圖4 OceanBase 特性：多租戶+儲存壓縮*

OceanBase 資料庫使用**基於 LSM-Tree 的儲存引擎**，能夠有效地對資料進行壓縮，並且不影響效能，可以降低使用者的儲存成本。

在支撐支付寶某業務從Oracle遷移到OceanBase中，實現了資料庫**佔用儲存區空間由100TB減少到33TB**。

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*圖5 OceanBase 基於LSM Tree的儲存*

此外，**OceanBase能夠原生的實現水平無限擴充套件與遷移均衡流控**。

在水平擴充套件過程中僅需OCP發起操作，核心負責資料遷移和內部強校驗，當均衡完成後新的節點自動開始提供服務。同時OceanBase的資料均衡遷移速度遠高於傳統資料庫邏輯遷移的速度。

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*圖6 OceanBase 特性：水平無限擴充套件+遷移均衡流控*

**在上面的核心特性支撐下，OceanBase得以實現快速的彈性擴縮容**。如下圖所示，當需要擴容時，能夠快速地將資料水平負載均衡至下方的新新增三個節點，由此實現叢集翻倍的讀寫能量，過程中對應用透明，區別於傳統資料庫單點寫的架構，OceanBase可以實現全副本的leader 打散，這也為超高併發寫入的業務提供了基礎。

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*圖7 OceanBase 特性：快速彈性擴容*

不僅如此，**OceanBase在多副本上實現的讀寫分離的能力**，大大提升了資料庫讀擴充套件能力的同時，AP類的報表分析不影響線上業務。

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*圖8 OceanBase 實現讀寫分離*

OceanBase 的穩定性高可用特性，幫助業務實現強一致自動容災、當機自動恢復。當業務從傳統資料庫遷移至OceanBase後，資料庫相關故障頻率平均下降80%，同時遇到異常抖動和基礎設施故障，真正實現“先恢復、後診斷”。

![](https://oscimg.oschina.net/oscnet/up-6b2331179a6ebd09c0b927a04a92bc40a96.png)
*圖9 OceanBase 特性：穩定性&高可用*

#### 2、一站式管理平臺OCP 實現智慧化運維

接下來想談一談ob在智慧化運維的一些能力。**OCP是OceanBase提供的面向DBA的一站式管理平臺**，讓分散式的資料庫管理變輕鬆，實現健康巡檢、全叢集日誌線上分析、監控下鑽分析以及智慧運維體系 SQL診斷。

其中重點值得強調的是基於OB核心對線上SQL的管控能力，結合OCP的智慧診斷功能，DBA可以在問題發生期間快速定位問題SQL，並執行一系列併發限流、熔斷、執行計劃繫結等操作，大大提高資料庫應急的效率。

![](https://oscimg.oschina.net/oscnet/up-9d8ea4bbb86215e267f95255533b3832429.png)
*圖10 OCP 助力效力提升*

### OceanBase 網際網路行業應用案例
#### 1、案例一：Gcash電子錢包全站遷移

Gcash電子錢包全站遷移到OceanBase，實現儲存空間下降70%，故障業務不中斷、成本降低30%的可觀效果，同時在雲控制檯的加持下，DBA運維效率大幅提升。

![](https://oscimg.oschina.net/oscnet/up-a2fd86929a4cc7f2647bcc79ec9046d6d1b.png)
*圖11 案例：Gcash電子錢包全站遷移*

#### 2、案例二：某交通出行行業HTAP架構

在某交通出行行業HTAP架構的案例中，遷移至OceanBase幫助效能容量提升3倍，幫助客戶解決了隨著業務發展著斷拆庫的苦惱，大幅提升儲存可擴充套件性等痛點。

![](https://oscimg.oschina.net/oscnet/up-1b640b2c36b5b814273808146c0dbc61706.png)
*圖12 案例：某交通出行行業HTAP架構*

#### 3、案例三：菜鳥發貨工作臺複雜業務實時查詢

在菜鳥發貨工作臺的應用案例中，依託OceanBase的HTAP特性，**助力客戶提升海量儲存下的寫入和更新效能**；同時依託OceanBase分散式並行執行引擎，透過簡單的擴容操作即可**近似線性提升複雜分析查詢的效能**。

![](https://oscimg.oschina.net/oscnet/up-ee62e764dc09e75d2af03d5280affd37821.png)
*圖13 案例：菜鳥發貨工作臺複雜業務實時查詢*

作為原生分散式資料庫的開拓者，OceanBase 致力於從根本上解決海量資料管理的核心問題。未來，OceanBase 將不斷突破關鍵技術瓶頸，不斷創造資料管理技術的新未來。

下圖是OceanBase在泛互行業的最佳實踐彙總。很多面向實際業務的優秀特性例如自適應限流、大查詢佇列、快速自愈等等，由於時間關係，不在今天一一展開，大家有興趣歡迎在我們的官網社群展開討論。

![](https://oscimg.oschina.net/oscnet/up-73e13a40d1090133bc0a0b0ffb5a8c3577d.png)
*圖14 案例：OceanBase在泛互行業的最佳實踐彙總*

我今天的分享就到這裡，謝謝大家！

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