多模融合，极简体验，打造以应用为中心的云原生数据库

随着云计算的发展，云计算逐步迈入了云原生时代。越来越多的企业加入数字化转型，业务对数据的要求不断提升，更多的企业利用云原生的特性来进行业务的优化，更加适用于云原生应用的数据库应运而生。

ON Cloud 到 IN Cloud，企业上云迈入智能升级新阶段

• ON Cloud：应用平移如云（数据打集中|应用不改造|以资源为中心）

• IN Cloud：业务生长于云、长于云（云原生架构|分布式、敏捷智能|以应用为中心）

迈向云原生的过程：

1. 资源池化：软、硬件架构解耦
2. 应用容器化：应用与资源池解耦、自动化
3. 业务分布化：业务数据协同、应用解耦
4. 生产智能化：AI 行业 Know-How，智能升级

新阶段业务场景带来新的述求，传统数据库无法应对

云原生数据库三大转变，整合资源和能力，带来新的架构演进

1. 从资源中心到应用为中心：Serverless，极致弹性，应用无损透明倒换，应用弹性透明调度，应用透明集群资源的弹性到稳定性能的弹性
2. 从地域为中心到流量为中心：Regionless，全域可用，Global Database，全域分层式引擎，全域一致性集群软件结合故障实时监测，解决满慢夯宕
3. 从负载到中心到数据为中心：Modeless，极简体验，关系模型 NoSQL、HTAP、NDPQ，生态兼容、场景融合、格式融合、ALL in ONE 的模式

Serverless：追求业务无感知的极致弹性

以资源为中心到以应用为中心：应用无需评估容量，无需资源选型，管控调度根据负载自动匹配最佳的资源规格

传统部署方式：

• 规划应用容量：评估应用访问压力，得出性能评估模型
• 评估数据库资源：根据性能评估模型测试出数据库资源需求
• 购买匹配规格：根据数据资源需求购买响应规格的数据库资源
• 调整规模：根据应用现行网络运行情况重新调整规格匹配资源

Serverless 部署：

Regionless：突破本地限制，Global 级数据高可用、就近访问

突破本地限制：从跨 AZ 强一致，走向 Global 级数据高可用和就近访问

分层存储、开放数据格式，低成本存储

Modeless: 统一入口，混合负载，多模兼容和转换

统一访问入口，让用户直接访问数据库，提升引擎的优化，提升查询性能，增加并行增量数据库，支持全局的事务一致性，感受不到延迟。

GaussDB for MySQL：生态兼容，层次解耦，数据融合

核心优势：

1. 100% 兼容 MySQL 8.0 数据库对象和语法
2. 极致高可用：两地三中心架构，跨 Region 数据实时灾备
3. 数据安全：实现跨 AZ 部署数据强一致性，保证数据 0 丢失
4. 弹性扩容：计算存储分离，轻松实现分钟级扩容
5. 性能强劲：相比开源性能提升 7 倍
6. 软硬协同：业界领先的鲲鹏算力

云原生多模融合，高效管理多样化海量数据

初识 GaussDB NoSQL

先来给大家介绍一下传统 NoSQL 部署架构的瓶颈，主要体现在计算、存储、网络和扩展等四个方面：

1. 浪费计算资源：备库往往不承担流量；数据复制会消耗主库/从库计算资源
2. 扩容节点很慢：往往需要拷贝数据，重放 binlog
3. 浪费存储资源：EVS 是 3 副本冗余，总共是 3*N 个副本，冗余严重
4. 复制延迟问题：从库数据落后，主备倒换受到影响，难以保证 RTO

然后，看看客户对 NoSQL 排在前几的典型真实需求，如下表：

GaussDB NoSQL 架构创新

核心设计：存算分离&多模扩展

将数据库分为计算资源和存储资源，也就是计算层和存储层。最下层是存储层，将数据以物理块的方式进行存储，然后计算层解决 SQL 解析、语法识别、语法解析、编码等等

在协议层使用了多模融合扩展设计，多模融合是指在同一个架构下支持多种协议：比如 MongoDB、Cassandra、Redis、Influx、HBASE 等等。

这样架构的核心优势也很明显：

1. 高性能：平均性能高于开源自建的 2 倍
2. 高扩展：扩容速度比开源自建提升百倍
3. 高可靠：容忍 N-1 个节点故障
4. 高兼容性：100% 兼容生态，支持 MongoDB、Redis、Influx、Cassandra 等标准接口

弹性扩展：扩计算，业务仅秒级抖动

传统 NoSQL 扩容时，需搬迁数据，扩容数据量大，扩容时间越久，如下图：

而 GaussDB NoSQL 在计算扩容时，不搬迁数据：不管数据量多少，扩容都快：

随着业务运营后期，数据持续增长，容量可以满足：4 GB 到 36 TB 的平滑扩缩容：

• 支持一键扩容、缩容，1 秒完成，完全不影响业务
• 后续支持自动扩容（Q3）

分级存储：自动化冷热交换，应用 0 改动

双活：企业级容灾方案，且支持双向同步

GaussDB NoSQL 应用实践

一、GaussDB for Cassandra 助力华为终端云高效管理 Cassandra 集群：华为终端云总 Cassandra 节点超过 10000+；数据量超过 xx PB，每秒 1000W+ 业务请求；

最大单集群规模超过 200+ 节点；单表最大有 3000 亿+ 数据；

• 快速安全扩容：分钟级计算扩容、秒级存储扩容、百倍提升
• 强大的索引能力：Lucene 加持，支持复杂查询场景
• 高性能：性能数倍于社区版
• 海量数据：单套实例支持百 TB 数据

二、华为云监控服务：监控 60+ 核心云服务，服务超过 10W+ 租户，承载超过 6KW+ 监控指标

三、趣玩游戏：玩家开黑交流平台，拥有 80+ 副本集实例，20+ 集群实例

• 社交：消息互动、私信、关注、互动（点赞/评论/分享）、语音聊天、赠礼
• 附加功能：消息技术、图片/视频上传、排行榜/小时榜、通知、内容审核
• 游戏体验：快速匹配、快速进房、房间推荐/过滤、搜索玩伴/房间/公会

优点：

• 快速灵活：分钟级完成 Scale out 和数据均衡，100 G 数据均衡速度提升 25 倍
• 扩展能力强：副本集支持线性增加只读节点，不增加主节点压力，不增加主备延时
• 更安全、可靠
  • 超高可用，容忍 N-1 节点故障
  • 数据强一致，数据回滚时不担心一致性问题

总结

上云已经成为众多企业数据化转型的首选方案，但在传统数据库中有着计算、性能、能耗等方面的问题，针对这些问题华为云原生数据库给出了其相应的解决方案。

本文首先介绍了云原生时代下华为云 GaussDB 云原生数据库的三大“LESS”哲学——Serverless、Regionless、Modeless 的概念与特性，其次介绍了 GaussDB NoSQL 的架构与创新特点，最后介绍了其相应的应用场景，希望能对读者有所帮助。

本文参与华为云社区【内容共创】活动第24期。

任务16：华为开发者大会2023（Cloud）：云原生数据库，“Less哲学”让开发者离应用更近一步