行业动态

2006 年，CEO Eric Sc​​hmidt 首次提出云计算（Cloud）的概念。 2011年，哥伦比亚大学教授提出雾计算（Fog），后来被思科理论化。云计算是集中式计算，埃森哲（）给出的云计算定义：第三方提供商通过网络动态提供和配置IT功能（硬件、软件或服务）。

雾计算是云计算概念的延伸。它是局域网中的一种分布式计算方法。符合互联网“去中心化”的特点。独特的应用特性使得这种计算范式支持更多的边缘节点。

2011年，边缘计算（Edge）的概念同时出现。社区给出的定义是：边缘计算是在网络边缘为应用开发者和服务提供商提供云服务和IT环境。旨在提供接近数据输入或用户的计算、存储和网络带宽的服务。

雾计算与边缘计算的区别在于雾计算具有层次化、网络化的架构，而边缘计算依赖于不构成网络的单个节点。雾计算中的不同节点具有广泛的点对点互连能力，而边缘计算是一个运行在孤岛中的节点，这些节点被容纳在云或雾网络中以实现流量传输。

云计算、雾计算和边缘计算是三种不同但相关的计算范式，每一种可能对数据库系统有不同的要求。如今，云计算中的云数据库的特性基本得到验证，但也在不断发展。雾计算中雾数据库的特点尚未被提出，边缘计算中的数据库是否可以从传统的单机数据库系统中稍微演进一些也没有被提及或讨论。

但是，三种不同的计算方式必须适用于不同类型的应用，对数据存储、管理、计算和交换的要求也必须不同。深入研究不同应用的需求和特点，提供不同类型的数据库。未来数据库的种类或形式一定会更加丰富多彩。

01 云原生

Cloud的概念早在云原生的概念之前就出现了，其内容可以概括为一种方法论，称为12- (12-App)。根据这12个要素，人们对数据库提出了如下一些具体的要求，使数据库的结构和功能发生了变化。

Matt Stine 在 2017 年的一次技术会议上的分享中提出了“云与微服务：一种共生关系”的概念，云原生（Cloud）的概念正式诞生。他将云原生分为六个特征：模块化、可观察、可部署、可测试、可替换和可处理。

Matt Stine 认为：服务的基本原则是有明确的重点（应用功能细分的要求）、明确的契约（应明确定义应用与后台服务之间的接口）、明确的 API（应用程序与后台服务之间的接口在形式上应清晰易用）。

云原生一般被认为是思想的集合，包括很多东西：、持续交付()、微服务()、敏捷基础设施(Agile)、康威定律(Law)等，并根据公司重组其商业能力。

这使得云原生的概念全面而复杂，它是一系列技术、企业管理方法的集合，既包括技术（微服务，敏捷基础设施），又包括管理（从，管理技术在持续的层面上）交付、康威定律和重组）。

云计算改变了传统的应用模式，其自身特点如下。

1.缩放

IT 设施正在从分散式转向集中式和大规模。大规模数据中心作为基础设施大量建立，为全社会提供集中服务。

2.资源池

IT设施规模化后，硬件资源需要根据弹性业务的需求进行统一管理。业务规模要具备动态、瞬时的伸缩能力，所以要集中硬件资源，提供弹性服务。

云计算有望通过互联网为用户提供按需的IT资源服务。因此，云服务提供商必须确保在提供的硬件资源上拥有足够容量的资源池，以确保在并发业务高峰时段满足用户的服务需求。这就是云服务的资源池化。

作为一种服务，云数据库类似于云计算，它可以管理和使用的资源也需要资源池化。这样，用户在使用云数据库服务时，不需要了解云数据库中的实际架构和技术实现，用户感知到的就是自己使用的独立完整的数据管理服务和相应的计算资源。

对于用户来说，资源管理作为多租户特性体现在云数据库中服务器运维技术，根据租户租用的资源提供服务。将数据库内部资源池化后，可以为用户应用提供弹性伸缩服务。

3.面向服务

云计算改变了 IT 行业过去可以提供的服务。

4.多元化

数据形式和应用场景由简单化向多样化转变。服务、微服务等已经成型，()作为一种FaaS(-as-a-)也开始为世界的多样性和兴奋做出贡献。

02 云数据库

为了满足云应用的研发需求，在云上提供服务的数据库系统也相应发生了一些变化。云原生数据库是指通过云平台构建、部署、交付和自动运维的数据库服务。

该服务通常采用DBaaS（-as-a-）的形式，隐藏了数据库架构和实现细节，以多租户和高效资源分发的形式自动管理云资源，为用户提供A满足弹性伸缩、高可用、高可靠、高安全、强一致性要求，随时随地可访问的数据库服务。

该服务具有自动化运维能力（需要很少的人力），可以提供自动备份恢复、自动性能调优、大型数据库集群的自动资源调整等。工作（具有智能数据库的特点）。该能力降低了云数据库系统托管和维护的成本，并大规模提高了资源利用率。

总的来说，云数据库的特点可以概括为解放用户和适应业务。具体可以转化为以下6项，其中前3项属于解放用户类，后3项属于适应业务类。

1.智能运维（智能数据库）

故障可以自愈，包括停机自动迁移、故障隔离、异常流量自动调度、负载均衡、自动限制流降级等。数据库可以自动调优，自动调整资源使用，有自适应算法，以应对应用程序的负载等。这些能力可以概括为自调优、自适应、自动驾驶（业界将自动驾驶的标准分为6个级别，数据库社区借用这个级别来定义数据库自动驾驶的概念）。

2.易于管理

智能运维的性能易于管理。云数据库具备异常自动分析诊断能力，可实现白屏、智能化、规模化、少人化运维操作。

3.极致体验

用户可以以最简单的方式完成数据库的申请、创建、监控、报警、故障定位，给用户带来极其便捷的体验。

4.弹性伸缩

可根据业务应用负载自动伸缩，具备秒级扩缩容能力，灵活动态分配或释放资源，结合灵活计费策略，可大幅降低用户使用成本。本文部分内容与智能运维有重叠，但描述问题的角度不同。本文从系统可扩展性的角度描述了云数据库的重要特性。

将业务或系统迁移到云端就是购买应对未来的可能性。对于商家在业务发展过程中，随着数据的积累，存储可以随时在云端扩展，计算节点也可以自由扩展。这是商家从小到大的最佳资源利用。方法是最便宜的方法。

支持这种业务发展的技术是弹性伸缩。在弹性伸缩中，需要考虑事务执行的顺序。对于数据库架构来说，这个顺序就是存储和计算的分离。

5.按需计费

支持设置多个按量计费（如流量、存储、调用次数、调用时长、内核数、内存资源使用量等）。这种定价策略可以让用户根据业务情况灵活匹配最优的计量模式，节省用户成本。

6.安全和资源隔离

云数据库采用共享池化技术，提高计算、存储、网络等资源的利用率，隔离用户并发争用资源。此外，提供多租户方式，实现安全隔离，避免信息泄露或攻击。

以上内容为云数据库的设计指明了方向。

03 数据库

它是一种无服务器架构，它不是一个特定的编程框架或工具，而是一个软件系统架构思想和方法的核心思想是让用户不需要关注支持的底层主机应用服务的运营。用户可根据应用需要，按需使用底层服务器（硬件和软件系统），按使用量付费。此类应用所需的计算资源由底层云计算平台动态提供。

云原生数据库作为后台服务，提供了一种数据库服务/访问方式来连接用户，这个方式就是方法。但是，它不仅是一种连接数据库的服务方式，也是一种连接其他类型服务的方式。是云数据库的服务能力。云数据库将数据存储、管理和计算能力转化为服务，为用户提供服务。

一个有能力的数据库系统需要在存储层面解决无限的数据存储能力；在计算层面，需要提供弹性计算能力；在内部系统架构上，需要提供监控和调度能力。资源分配可以动态进行；对于数据库的每个组件服务器运维技术，都必须具备被池化的能力，即具备自动管理资源的能力；对于用户访问层，必须能够响应用户访问事件请求，根据访问量，利用前述的存储、计算、管理基础弹性伸缩，应对应用层的峰谷，并按体积收费。

如果云数据库具有无服务器架构的能力并支持依赖于数据库类的应用程序，则可以调用它。在构建能力时，云数据库应具备以下特点。

图 6-1 展示了 AWS 的功能。

▲图6-1 数据库有能力

在应用层，可以以函数或事件的形式进行连接。进入服务平台。比如AWS API接口会触发AWS函数或者函数，这些函数会从数据库表中获取数据流，返回应用时数据的格式是固定的。不同的云计算厂商有不同的设计方案，但使用的思路是相似的。

作者简介：李海翔（网名：），腾讯金融云数据库首席研究员，腾讯T14级专家，腾讯TDSQL分布式数据库首席架构师。中国人民大学、北京林业大学特聘硕士生导师，CCF数据库专委会委员，DTCC（中国数据库技术大会）专家委员会委员，北京市科技进步一等奖获得者。申请并获得专利70余项，在VLDB等数据库会议上发表论文数篇，参与多项国家863重大项目、核高技术、工信部、科技部和其他项目。

本文摘自《分布式数据库的原理、架构与实践》，经出版社授权发表。

《分布式数据库原理、架构与实践》

推荐：腾讯T14级专家，腾讯金融云数据库首席研究员，腾讯TDSQL首席架构师撰写，从原理、架构、案例三个维度深度解析分布式数据库。