云原生是一種新型技術(shù)體系，是云計算未來的發(fā)展方向。今天，我來談?wù)労螢樵圃⒃圃绾闻c分布式有機(jī)結(jié)合，以及云原生技術(shù)如何幫助客戶邁入數(shù)字原生時代。

李飛飛，阿里巴巴集團(tuán)副總裁，ACM杰出科學(xué)家，阿里云數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品事業(yè)部負(fù)責(zé)人，達(dá)摩院數(shù)據(jù)庫與存儲實驗室負(fù)責(zé)人。

一 云原生：從小池塘到江河大海

云原生數(shù)據(jù)庫在海外被稱為「Cloud-Native Database Systems」，前面譯成中文就是「云原生」，理解云原生先要理解兩個關(guān)鍵詞——「云」和「原生」。

在傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的系統(tǒng)架構(gòu)下，必須是緊耦合的設(shè)計方式，才能最大效能地發(fā)揮系統(tǒng)的優(yōu)勢。舉個生活中的例子，過去每家每戶會根據(jù)用水量打一口水井使用，這與傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)使用計算、存儲資源的方式一樣，但它是緊耦合的方式。如果水不夠了怎么辦?對應(yīng)的，這就是傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)里經(jīng)常提到的業(yè)務(wù)擴(kuò)容。在金融行業(yè)，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)擴(kuò)容通常需要提前幾個月甚至半年去做規(guī)劃，進(jìn)而細(xì)致部署、縝密實施，上線——灰度——再驗證，一整套流程就是為了擴(kuò)容、縮容。傳統(tǒng)擴(kuò)容過程非常漫長，而業(yè)務(wù)高峰過后縮容也很痛苦，往往會造成極大的資源浪費，也很難應(yīng)對業(yè)務(wù)層需要的快速變化能力，這是傳統(tǒng)架構(gòu)非常大的弊端之一。

如果清楚這些概念和背景就很好理解云原生了。「云」就是使用虛擬化的技術(shù)將資源池化。水是資源，不用緊耦合的方式來部署和使用，不用家家戶戶打水井，而是整個村莊聯(lián)合起來“打”一個湖或池塘，再修管道連到各家各戶，這就是資源池化。資源池化以后可以做到按需按量使用，彈性調(diào)度，甚至還可以將資源進(jìn)行解耦，比如，將廚房當(dāng)作一個計算節(jié)點，水當(dāng)作存儲節(jié)點，可以隨時切換，如果這個廚房不夠了，通過系統(tǒng)調(diào)度，可以快速拉起另外兩三個廚房做計算。這就是云原生核心邏輯，將不同類型資源解耦，并進(jìn)行池化。讓原來的一口口獨立水井，在背后合并成一個看不見的江河湖海。具體的，比如在云原生的計算存儲分離架構(gòu)下，業(yè)務(wù)節(jié)點可以根據(jù)需要自由的對計算、存儲進(jìn)行快速的擴(kuò)縮容等操作。

可以看到，云原生帶來的本質(zhì)性變化就像水井和池塘，隨著池塘不斷變大，越來越多應(yīng)用遷移上云，池塘不再是池塘，而變成了江河大海。云原生帶來的最大技術(shù)紅利以及經(jīng)濟(jì)紅利就是規(guī)模化應(yīng)用后帶來邊際成本下降效應(yīng)，因此向云原生技術(shù)演進(jìn)的趨勢自然發(fā)生并且非常清晰，無論用公共云還是專有云私有化部署。這個邊際成本下降效應(yīng)體現(xiàn)在產(chǎn)品上，客戶就會因此受益，TCO也一定會下降。

二 數(shù)據(jù)庫的未來：云原生+分布式

全球知名咨詢公司Gartner指出，云將主導(dǎo)數(shù)據(jù)庫市場的未來，到2022年，75%的數(shù)據(jù)庫將被部署或遷移至云平臺，只有25%的數(shù)據(jù)庫會在本地運行。云化無疑代表了未來，企業(yè)如何在云原生架構(gòu)下使用數(shù)據(jù)庫，就成為必須要思考的問題的。

隨著企業(yè)業(yè)務(wù)全面向數(shù)字化、在線化、智能化演進(jìn)，企業(yè)面臨著呈指數(shù)級遞增的海量存儲需求和挑戰(zhàn)，業(yè)務(wù)有更多的熱點和突發(fā)流量帶來的挑戰(zhàn)，企業(yè)需要降本增效，進(jìn)行更智能的數(shù)據(jù)決策，傳統(tǒng)的商業(yè)數(shù)據(jù)庫已經(jīng)難以滿足和響應(yīng)快速增長的業(yè)務(wù)訴求。

在架構(gòu)創(chuàng)新上，我們將云原生與分布式結(jié)合起來，全新的云原生分布式架構(gòu)的數(shù)據(jù)庫具備了高擴(kuò)展性、易用性、迭代快速、成本降低等特點，可以很好的幫助企業(yè)解決上述問題。未來數(shù)據(jù)庫也將全面進(jìn)入云原生加分布式的時代。具體來講：

1 高擴(kuò)展性

云原生分布式數(shù)據(jù)庫與底層的云計算基礎(chǔ)設(shè)施分離，所以能夠靈活及時調(diào)動資源進(jìn)行擴(kuò)容縮容，以從容應(yīng)對流量激增帶來的壓力，以及流量低谷期因資源過剩造成的浪費。生態(tài)兼容的特點，也讓云原生數(shù)據(jù)庫具備很強的可遷移性。

2 易用性

云原生分布式數(shù)據(jù)庫非常易于使用，它的計算節(jié)點在云端部署，可以隨時隨地從多前端訪問。因其集群部署在云上，通過自動化的容災(zāi)與高可用能力，單點失敗對服務(wù)的影響非常小。當(dāng)需要升級或更換服務(wù)時，還可以對節(jié)點進(jìn)行不中斷服務(wù)的輪轉(zhuǎn)升級。

3 快速迭代

云原生分布式數(shù)據(jù)庫中的各項服務(wù)之間相互獨立，個別服務(wù)的更新不會對其他部分產(chǎn)生影響。此外，云原生的研發(fā)測試和運維工具高度自動化，也就可以實現(xiàn)更加敏捷的更新與迭代。

4 節(jié)約成本

建立數(shù)據(jù)中心是一項獨立而完備的工程，需要大量的硬件投資以及管理和維護(hù)數(shù)據(jù)中心的專業(yè)運維人員。此外，持續(xù)運維會造成很大的財務(wù)壓力。云原生分布式數(shù)據(jù)庫以較低的前期成本，獲得一個可擴(kuò)展的數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)更優(yōu)化的資源分配。

三 “大數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的一體化”新時代

目前，數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域有幾大核心發(fā)展趨勢，除了上述提及的云原生和分布式技術(shù)的融合，還有大數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫一體化，包括HTAP以及離在線一體化;智能化技術(shù)深度融合，即自感知+自決策+自恢復(fù)+自優(yōu)化;Multi-Model多模;軟硬件一體化，充分發(fā)揮新硬件的優(yōu)勢;安全可信技術(shù)，即可驗證日志、數(shù)據(jù)隱私保護(hù)與安全多方計算+全鏈路加密。

在數(shù)據(jù)分析領(lǐng)域，企業(yè)亟需高效解決海量數(shù)據(jù)深度計算分析，下一代數(shù)據(jù)分析演進(jìn)方向應(yīng)該是“以云原生為基礎(chǔ)，離在線一體化技術(shù)融合，實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫大數(shù)據(jù)一體化”。“數(shù)據(jù)庫大數(shù)據(jù)一體化”的云原生數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)能夠很好的提供彈性擴(kuò)展、海量存儲、多種計算及低成本等能力，有效解決海量數(shù)據(jù)深度計算分析的業(yè)務(wù)分析和創(chuàng)新訴求。

“數(shù)據(jù)庫大數(shù)據(jù)一體化”也是業(yè)界近年的發(fā)展趨勢。Gartner “There is only one DBMS Market”報告指出，過去根據(jù)業(yè)務(wù)場景按照分析型和交易型需求，需要獨立發(fā)展OPDBMS(事務(wù)處理)和DMSA(管理與分析)，而未來分析型和交易型數(shù)據(jù)操作對技術(shù)架構(gòu)依賴性會更小，將不再需要獨立區(qū)分OPDBMS和DMSA，通過一體化的數(shù)據(jù)處理技術(shù)即可滿足大多訴求。

從技術(shù)架構(gòu)演進(jìn)過程來看，2003至2006年，Google發(fā)布了關(guān)于Google File System、MapReduce和BigTable三篇海量數(shù)據(jù)存儲、處理技術(shù)論文，奠定了今天大數(shù)據(jù)的整個技術(shù)生態(tài)圈的基石。2012年至今，隨著云計算的發(fā)展，云計算的資源池化、存儲與計算彈性擴(kuò)展等基礎(chǔ)設(shè)施升級，以及計算存儲分離、在離線一體化等技術(shù)創(chuàng)新，促進(jìn)了數(shù)據(jù)處理開始朝一份數(shù)據(jù)開放計算、存儲計算分離的云原生方向演進(jìn)，誕生了如Snowflake、AWS Redshift、AWS Aurora、AWS Athena為代表的新一代云原生數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)倉庫、數(shù)據(jù)湖，加速了數(shù)據(jù)處理向在線化、在離線一體化、結(jié)構(gòu)化與非結(jié)構(gòu)融合處理演進(jìn)，加速業(yè)務(wù)走向數(shù)字化、數(shù)智化創(chuàng)新的新形態(tài)。

綜上所述，我認(rèn)為“數(shù)據(jù)庫大數(shù)據(jù)一體化”的數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)應(yīng)具備幾個特點：云原生;一份存儲多種計算;海量存儲，支持結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化及非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)庫的存儲及計算;全面兼容數(shù)據(jù)庫生態(tài)。

四 云原生時代，中國數(shù)據(jù)庫的歷史新機(jī)遇

在剛剛過去的2020年，Gartner公布了年度全球數(shù)據(jù)庫魔力象限評估結(jié)果，Gartner將OPDBMS(事務(wù)性關(guān)系型數(shù)據(jù)庫)與DMSA(大數(shù)據(jù)管理與分析)合二為一成為新的Cloud DBMS Market(統(tǒng)一的云數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)市場)，故這次的評比更加全面，也代表了“云”的發(fā)展趨勢。阿里云挺進(jìn)全球數(shù)據(jù)庫第一陣營——領(lǐng)導(dǎo)者象限，這是中國數(shù)據(jù)庫歷史上重大突破，也是中國在基礎(chǔ)軟件行業(yè)首次成為Gartner魔力象限的全球領(lǐng)導(dǎo)者，代表著中國技術(shù)正日益走向國際舞臺，并日漸成為這個舞臺中的佼佼者。正如Gartner分析師所說：“阿里云擁有豐富的數(shù)據(jù)庫種類和完善的產(chǎn)品布局，為用戶提供多種關(guān)系型、分析型和非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品，還提供混合云環(huán)境部署，同時集成備份、數(shù)據(jù)遷移與同步等能力，最重要的是，阿里云有非常強大的技術(shù)實力與創(chuàng)新能力。”

在OLTP領(lǐng)域，阿里云提供核心的云托管數(shù)據(jù)庫服務(wù)RDS，以及云原生關(guān)系型數(shù)據(jù)庫 PolarDB以及分布式版PolarDB-X。阿里云RDS具備智能化、安全可信、簡易運維、高可用、高性價比等多種特性。PolarDB是國內(nèi)首個云原生關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，也是國內(nèi)首個基于存儲與計算分離架構(gòu)云原生數(shù)據(jù)庫，已全面應(yīng)用于零售、電信、物流、金融等多個行業(yè);PolarDB-X基于云原生分布式一體化架構(gòu)設(shè)計，可支撐千萬級并發(fā)規(guī)模及百PB級海量存儲，在阿里巴巴線上核心系統(tǒng)廣泛使用，連續(xù)多年穩(wěn)定支撐天貓雙11，在1秒鐘內(nèi)系統(tǒng)負(fù)載增加了145倍情況下依然保持穩(wěn)定。在OLAP領(lǐng)域，阿里云推出了新一代云原生數(shù)據(jù)倉庫AnalyticDB以及云原生數(shù)據(jù)湖分析Data Lake Analytics;AnalyticDB是新一代云原生數(shù)據(jù)倉庫，獲得了TPC-DS/TPC-H官方認(rèn)證的優(yōu)異成績，支撐國稅、郵政、上海城市大腦等超大規(guī)模客戶。在NoSQL領(lǐng)域，阿里云推出了云原生多模數(shù)據(jù)庫Lindorm和云原生內(nèi)存數(shù)據(jù)庫Tair。除此之外，我們還構(gòu)建了企業(yè)級數(shù)據(jù)庫生態(tài)工具產(chǎn)品體系，以及云原生智能化數(shù)據(jù)庫管控平臺。

阿里云正在構(gòu)建一個日益完整的云原生數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品體系，讓客戶在這個生態(tài)體系中用數(shù)據(jù)庫的方法解決諸多數(shù)據(jù)處理、存儲分析、計算所面臨的挑戰(zhàn)和問題，這不僅是阿里云數(shù)據(jù)庫的基本出發(fā)點，也是客戶學(xué)習(xí)曲線最低，應(yīng)用成本最低的一種方案。未來，我們會始終堅持以客戶需求為核心，從客戶視角出發(fā)，堅持客戶第一、創(chuàng)造客戶價值，將更多研發(fā)力量投入到解決客戶痛點的產(chǎn)品上，讓技術(shù)創(chuàng)造新商業(yè)。

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