现代化企业运营离不开各种 IT 应用系统。在不同规模的企业,可能存在几十、几百甚至上千个业务系统来支撑企业运营的方方面面。而大部分的业务系统,都需要围绕数据库进行开发和运行。

数据库的运维比基础应用要复杂得多。每一家企业内部,可能会同时运行多种不同类型、不同版本、不同规格的数据库。数字化转型不仅让数据库的数量和类型大幅增加,对基础设施也提出了更多“云化特性”的需求。

与此同时,金融等行业正面临信创转型的需求,全新的软硬件适配问题,为数据库基础设施带来更大挑战;以容器和 K8s 为基础的云原生部署模式,对基础设施的敏捷性提出更高要求。

企业对数据库“底座”的真正需求是什么

综上总结,企业数据库场景需要能满足性能、稳定、敏捷、简单乃至信创和云原生需求的新型基础设施方案,即满足如下基础需求和云化需求。

基础需求

稳定:数据库系统的稳定,是核心业务正常快速开展的重要保障。数据库基础设施,需要保证不会因为云化转型的问题(磁盘、网络故障),造成数据库宕机、丢数据、无法提供服务等。

性能:主要考虑能否满足高峰期业务开展的需要,日常运行中对 IT 应用的响应时间和效率是否满足需求,是否对业务开展有促进和提升。同时,系统整体性能需要根据业务转型需求,在线扩展提升而没有瓶颈。

云化需求

资源池化:计算和存储形成资源池,提升资源使用效率,按需分配,降低管理难度。

轻量弹性:小规模起步构建,按需投资,在线扩展。

灵活敏捷:无论是虚拟化为核心的传统云环境,还是 K8s 为核心的云原生环境,都能实现从资源到数据库的敏捷交付。支持 Oracle DB、SQL Server、MySQL、PostgreSQL、国产数据库等多种主流数据库,快速交付各种类型、版本、规格的数据库。同时,系统的资源和性能可跟随业务需求进行在线弹性扩展、按需分配。

运维简单:通过统一的管理界面,实现全方位的管理和监控,降低运维管理难度,提升效率,快速排查和解决问题,确保系统平稳健康运行。

开放生态:实现 Oracle DB、SQL Server、MySQL、PostgreSQL 等主流数据库的支持与性能调优,以及信创体系的硬件和人大金仓、达梦等数据库的适配和调优。

不同企业对于以上需求的侧重点也不同。对于大中型数据中心,大量的数据库还部署在数据库一体机以及物理机 + 中高端存储的架构之上,是目前云化转型的孤岛。企业需要更加简单、敏捷的基础设施,但需满足对性能与稳定性的较高需求。对于中小型数据中心,云化基础设施需要支撑包括核心数据库在内的各类应用,用一套系统满足所有 IT 基础设施需求。

面对以上复杂需求,承载数据库的基础设施“底座”,还需要在性能、稳定、敏捷、简单等各方面进行优化。比如,目前企业在数据中心部署数据库系统,主要采用传统集成架构、虚拟化部署模式和数据库一体机几种方式。存在的主要问题包括:

  • 数据库一体机成本高、运维复杂、弹性差,无法支持多种数据库。
  • 物理服务器 + 集中式存储的传统集成架构,在成本、易维护性和敏捷性方面不尽人意。
  • VMware + 集中式存储的虚拟化部署模式,在性能与时延方面不及裸金属和数据库一体机,同时存储扩展性和整体成本也难以满足企业需求。

阅读《一文解析数据库基础设施的现状与挑战》,详细了解主流数据库基础设施的现状与挑战。

应运而生的数据库云化基础设施

为了更好满足企业支撑数据库的需求,SmartX 在已有的超融合、分布式存储构建的云化基础设施解决方案基础上,基于业内最新的硬件和网络技术,结合软件全栈性能优化,并配合 RDS 数据云平台等第三方产品,打造了数据库场景最专业的云化基础设施解决方案。

该方案支持数据库的多种部署,满足不同数据库场景的需求。比如,可通过 SmartX 超融合产品系列(SMTX OS 及一体机),支持数据库虚拟化部署,以虚拟化与分布式存储融合部署的极简架构支撑数据库;可通过 SmartX 分布式存储产品系列(SMTX ZBS 及一体机),支持数据库裸金属部署,能运行不同类型数据的存储资源池;还可通过 SmartX 云原生存储产品 IOMesh,支持数据库容器化部署。

同时,针对数据库上企业云的难点:虚拟化和分布式存储的性能与时延问题,SmartX 引入了最新的硬件和网络技术,并进行了全栈的性能优化,在获得敏捷性的同时,达到了接近甚至超过原有架构的性能体验。

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以上产品均基于 SmartX 自主研发的稳定高性能的存储核心,具备弹性敏捷、轻量开放、简单等特性,所构建的企业云基础设施,已支持了大量金融、医疗、制造等行业客户应用,稳定核心经过生产环境长时间检验。

关键技术和特性的引入,能够支撑数据库更好发挥潜能。例如,缓存层引入英特尔®️傲腾™️持久内存这一硬件介质,基于其高性能、低时延和非易失等特性,大幅改善业务系统时延;虚拟化层通过 Boost 减少 CPU 的上下文切换和中断,完成数据快速读写。

存储接入层通过 NVMe-oF 协议提供高带宽、低时延的外部 IO 链路,将 NVMe 高并发、低时延的优势从 PCIe 设备拓展到存储接入网络,满足高性能低时延应用的性能需求。

存储网络层引入 RoCE v2 协议 (RDMA over Converged Ethernet),避免了操作系统的协议栈和缓冲区开销,实现了集群内不同节点之间的 ZBS 软件直接通讯,有效降低远程节点的写入时延,提高集群的整体性能。

同时,超融合、分布式存储、云原生存储不同产品,能以三种不同“姿势”支撑数据库场景,也满足了客户不同场景的需求。

其中超融合以其简单、弹性的架构正在受到越来越多客户认可,用超融合架构承载数据库,相比与目前市场上常见的数据库一体机、传统集成架构(高端服务器 + 集中存储)的数据库解决方案,有着突出的优势,对比详情如下。
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整体来看,SmartX 数据库云化基础设施解决方案,具备如下特点:

  • 多场景与生态适配:云化基础设施方案覆盖核心数据库、多种一般业务数据库(含信创)到云原生数据库多种场景的解决方案,同时对 Oracle 等主流企业级数据库到信创数据库的产品适配、性能优化,以及数据库云化管理集成。
  • 可靠可控:整套方案的核心基于完全自主开发的分布式块存储,其可靠性与企业级特性经过金融生产环境长时间检验。
  • 极致性能:不仅从虚拟化、接入层、缓存层到存储网络端到端性能优化,同时针对不同数据库类型进行针对性的性能优化与部署的最佳实践。
  • 轻量敏捷的云化特性:运维简单,仅需三节点起步即可构建云化资源池,性能和容量可根据节点或部件扩容。

具备丰富生态与场景的专业方案

SmartX 数据库云化基础设施解决方案的丰富生态,涵盖了大部分提供数据库和管理平台的数据库厂商、Oracle 在国内的专业服务商、Oracle 一体机方案的提供商、MySQL 的服务商,以及 DBaaS 平台提供商等等。包括但不限于中亦安图、爱可生、人大金仓、海量数据、南大通用、达梦数据库、沃趣科技等等。

这一生态集成包含多个层次的不断升级。首先,是简单的适配保证运行。其次,相关数据库基于 SmartX 软件和硬件平台进行性能验证并输出最佳实践。再次,功能进行紧密的集成,或者性能进行针对性的优化,为用户带来更大价值,并提升双方的竞争力。

基于广泛生态和产品组合,SmartX 数据库云化基础设施可满足数据库不同场景的需求,包括极速性能数据库资源池、高速云化数据库资源池(含信创)、数据仓库/报表分析、云原生数据库资源池、数据库容灾资源池、数据库与业务整合的云化资源池。有关具体场景的方案解析和实践,我们将在未来逐一介绍。