引言

数据库技术是20世纪60年代开始兴起的一门信息管理自动化的新兴学科，是计算机科 学中的一个重要分支。随着计算机应用的不断发展，在计算机应用领域中，数据处理越 来越占主导地位，数据库技术的应用也越来越广泛。数据库是数据管理的产物。数据管理是数据库的核心任务，内容包括对数据的分类、组织、编码、储存、检索和维护。本文将带领大家一起走近openGauss数据库。

1.了解openGauss

openGauss是一款携手伙伴共同打造的、全面友好开放的、全球领先的企业级开源关系型数据库，它具有面向多核的极致性能、全链路的业务和数据安全以及AI调优和高效运维的能力。其采用的是木兰宽松许可证v2发行。openGauss深度融合华为在数据库领域多年的研发经验，结合企业级场景需求，持续构建竞争力特性。

（注：“木兰宽松许可证”第2版（MulanPSL v2）经过严格审批，正式通过开源促进会（OSI）认证，被批准为国际类别开源许可证（International licenses）。该许可证通过认证，意味着其正式具有国际通用性，可被任一国际开源基金会或开源社区支持采用，并为任一开源项目提供服务。 简言之，这是相对于木兰严格协议的，宽松许可就是可以用源码再进行二次开发封装并进行商业化。）

openGauss也是一个开源的数据库产品，鼓励社区贡献、合作。openGauss采用客户端/服务器，单进程多线程架构，支持 单机和一主多备部署方式，备机可读，支持双机高可用和读扩展。

内部自用孵化 —> 联创产品化 —> openGauss开源 –> 共建生态

2.产品特点

openGauss相比于其他开源数据库主要有以下几个主要特点：

• 高性能

– 提供了面向多核架构的并发控制技术结合鲲鹏硬件优化，在两路鲲鹏下TPCC Benchmark达成性能150万tpmc。

– 针对当前硬件多核numa的架构趋势， 在内核关键结构上采用了NumaAware的数据结构。

– 提供Sql-bypass智能快速引擎技术。

• 高可用

– 支持主备同步，异步以及级联备机多种部署模式。

– 数据页CRC校验，损坏数据页通过备机自动修复。

– 备机并行恢复，10秒内可升主提供服务。

• 高安全

支持全密态计算，访问控制、加密认证、数据库审计、动态数据脱敏等安全特 性，提供全方位端到端的数据安全保护。

• 易运维

– 基于AI的智能参数调优和索引推荐，提供AI自动参数推荐。

– 慢SQL诊断，多维性能自监控视图，实施掌控系统的性能表现。

– 提供在线自学习的SQL时间预测。

• 全开放

– 采用木兰宽松许可证协议，允许对代码自由修改，使用，引用。

– 数据库内核能力全开放。

– 提供丰富的伙伴认证，培训体系和高校课程。

– openGauss相比其他开源数据库主要有多存储模式，NUMA化内核结构和高可用等产品特点。

3.软件架构

openGauss主要包含了openGauss服务器，客户端驱动，OM等模块，penGauss软件的架构如下所示。在openGauss的文档中，将openGauss服务器称为实例。

4.典型组网

为了保证整个应用数据的安全性，建议将openGauss的典型组网划分为两个独立网络：前端业务网络和数据管理存储网络。

该典型组网有如下优点：

• 业务网络与数据库管理存储网络的隔离，有效保护了后端存储数据的安全。
• 业务网络和数据库管理存储网络的隔离，可以防止攻击者通过互联网试图对数据 库服务器进行管理操作，增加了系统安全性。

 网络独占性及1:1的带宽收敛比是openGauss数据库网络性能的基本要求。因此，在生产系统中，对后端存储网络需满足独占性及至少1:1收敛比的要求。例如，下图其本质是Fattree组网方式。为实现收敛比1：1，交换网络层级每提高一层，带宽增加一倍。图中每根加粗连接线代表80GE带宽，即8台物理机带宽上限之和。接入层每单台交换机下行带宽160GE，上行带宽160GE，收敛比1:1；汇聚层每单台交换机接入带宽320GE。对于测试系统，上述要求可以适当降低。

5.应用场景

• 交易型应用

大并发、大数据量、以联机事务处理为主的交易型应用。例如电商、金融、O2O、电信CRM/计费等，应用可按需选择不同的主备部署模式。

• 物联网数据

在工业监控和远程控制、智慧城市的延展、智能家居、车联网等物联网场景下，传感监控设备多，采样率高，数据存储为追加模型，操作和分析并重的场景。

6.运行环境

支持的硬件平台

openGauss支持运行在ARM服务器和通用的x86服务器上：

• 支持ARM服务器和基于x86_64的通用PC服务器。
• 支持本地存储（SATA、SAS、SSD）。
• 支持千兆、万兆Ethernet网络。

支持的操作系统

ARM：

openEuler 20.03LTS（推荐采用此操作系统）

麒麟V10

X86：

openEuler 20.03LTS

CentOS 7.6

7.部署方案

单机部署

单机部署形态是一种非常特殊的部署形态，这种形态对于可靠性、可用性均无任何保证。由于只有一个数据副本，一旦发生数据损坏、丢失，只能通过物理备份恢复数据。这种部署形态，一般用于数据库体验用户，以及测试环境做语法功能调测等场景。不建议用于商业现网运行。

主备部署

主备模式相当于两个数据副本，主机和备机各一个数据副本，备机接受日志、执行日志回放。

一主多备

多副本的部署形态，提供了抵御实例级故障的能力，适用于不要求机房级别容灾，但是需要抵御个别硬件故障的应用场景。

一般多副本部署时使用1主2备模式，总共3个副本，3个副本的可靠性为99.99%，可以满足大多数应用的可靠性要求。

• 主备间Quorum复制，至少同步到一台备机，保证最大性能。
• 主备任意一个节点故障，不影响业务的进行。
• 数据有三份，任何一个节点故障，系统仍然有双份数据确保继续运行。任何一个备份都可以升主。

主备实例之间不可部署在同一台物理机上。

8.openGauss基本功能

openGauss 支持标准SQL

• SQL是用于访问和处理数据库的标准计算机语言。SQL标准的定义分成核心特性以及可选特性，绝大部分的数据库都没有100%支撑SQL标准。
• openGauss支持SQL2003标准语法，支持主备部署的高性能高可用关系型数据库。openGauss数据库支持SQL:2011大部分的核心特性，同时还支持部分的可选特性，为使用者提供统一的SQL界面。
• 标准SQL的引入为所有的数据库厂商提供统一的SQL界面，减少使用者的学习成本和应用程序的迁移代价。

openGauss 支持标准开发接口 - 基于ODBC 开发

ODBC（Open Database Connectivity，开放数据库互连）是由Microsoft公司基于X/OPEN CLI提出的用于访问数据库的应用程序编程接口。应用程序通过ODBC提供的API与数据库进行交互，增强了应用程序的可移植性、扩展性和可维护性。

openGauss 支持标准开发接口 – 基于JDBC 开发

JDBC（Java Database Connectivity，Java数据库连接）是一种用于执行SQL语句的Java API，可以为多种关系数据库提供统一访问接口，应用程序可基于它操作数据。openGauss库提供了对JDBC 4.0特性的支持，需要使用JDK1.8版本编译程序代码，不支持JDBC桥接ODBC方式。

openGauss 数据库事务的ACID 特性

• 原子性（Atomicity）：事务所包含的操作要么全部完成，要么什么也没做。
• 一致性（Consistency）：在一致性数据库上执行事务后，数据库仍需保持为一致性的状态。
• 隔离性（Isolation）：没有结束的事务在提交之前不允许将其结果暴露给其它事务。
• 持久性（Durability）：当一个事务的结果提交后，系统保证该结果不会因以后的故障而丢失。

openGauss 支持函数及存储过程

函数和存储过程是数据库中的一种重要对象，主要功能将用户特定功能的SQL语句集进行封装，并方便调用。openGauss支持SQL标准中的函数及存储过程，其中存储过程兼容了部分主流数据库存储过程的语法，增强了存储过程的易用性。

• 允许客户模块化程序设计，对SQL语句集进行封装，调用方便。
• 存储过程会进行编译缓存，可以提升用户执行SQL语句集的速度。
• 系统管理员通过执行某一存储过程的权限进行限制，能够实现对相应的数据的访问权限的限制，避免了非授权用户对数据的访问，保证了数据的安全。

openGauss 兼容PG 接口

⚫ 在基本的PostgreSQL发布中仅包含两个客户端接口：

 libpq被包含是因为它是C语言接口， 许多其它客户端接口都依赖于它。

 ECPG被包含的原因是它依赖于服务器端SQL语法， 因此对PostgreSQL自身的变化非常敏感。

⚫ openGauss 兼容PSQL客户端，兼容PostgreSQL标准接口，能够与PG生态工具无缝对接。

openGauss 支持SQL Hint

⚫ Plan Hint为用户提供了直接影响执行计划生成的手段，用户可以通过指定join顺序，join、stream、scan方法，指定结果行数，指定重分布过程中的倾斜信息等多个手段来进行执行计划的调优，以提升查询的性能。

⚫ openGauss支持SQL hint影响执行计划生成，用以提升SQL查询性能。

9.发展历程

2019年9月19日在华为全联接大会上，华为宣布将开源其数据库产品，开源后命名为openGauss。
2020年6月30日openGauss数据库源代码正式开放。
openGauss与云和恩墨、人大金仓、神舟通用等企业达成合作伙伴关系。当前已有50+企业加入社区组织，共同建设开源社区。
openGauss版本规划按照6个月一个小版本，1年一个大版本的节奏，版本生命周期暂定3年。

10.版本发布

2020年6月30日openGauss发布第一个版本，版本号为1.0.0。
2020年9月30日openGauss发布Update版本，版本号为1.0.1。
2020年12月30日openGauss发布Update版本，版本号为1.1.0。
2021年3月30日openGauss发布第一个Release版本，版本号为2.0.0。
2021年5月30日openGauss发布openGauss2.0.0的补丁版本，版本号为2.0.1。
2021年9月30日openGauss发布Preview版本，版本号为2.1.0。
2022年4月1日openGauss发布第二个Release版本，版本号为3.0.0。

11.openGauss与GaussDB（补充）

好多初次接触的同学经可能会有个疑问：即openGauss和GaussDB有啥关系？下面简单介绍一下：

首先两者没有直接关系，openGauss是开源出来的关系型、企业级的数据库，如上文所述。  而GaussDB指的是一个产品系列，在整体架构设计上，底层是分布式存储，中间是每个DB特有的数据结构，最外层则是各个生态的接口，体现了多模的设计理念。

 GaussDB具体产品包括：

1）关系型数据库：

基于openGauss生态的分布式数据库GaussDB(for openGauss)

基于MySQL生态的分布式数据库GaussDB(for MySQL)，100%兼容MySQL

2）非关系型数据库：

基于文档的分布式数据库 GaussDB(for Mongo)，100%兼容MongoDB的接口，解决了开源的协议风险，用3副本解决9副本的可靠性

基于时序协议的分布式数据库 GaussDB(for Influx)，解决了开源主备的容量问题

基于宽表Cassandra的 GaussDB(for Cassandra)，解决了Java方案的GC抖动的严重问题，数据强一致；

基于KV接口GaussDB(for Redis), 当前100%兼容Redis，未来可以兼容更多的KV协议，数据强一致，超大容量10T+，解决了开源主备脱节等问题

3）数据库工具及中间件：

数据迁移 — DRS (Data Replication Service，简称为DRS)；

应用结构转换 — UGO (Database and Application Migration UGO，简称UGO)；

分布式数据库中间件 — DDM (Distributed Database Middleware, 简称DDM)

12.相关参考资料

openGauss社区官网：https://opengauss.org/zh/
openGauss代码托管平台：https://gitee.com/opengauss
openGauss 3.0.0版本官方文档：https://www.modb.pro/download/510887

作者:酷哥，转载：Gauss松鼠会