螞蟻金服近期開展的 “共戰(zhàn)‘疫情’，技術(shù)破局”數(shù)字課堂線上直播系列演講我們將整理并發(fā)布在 “螞蟻金服科技” 公眾號上，歡迎關(guān)注。

　　今天將全面解讀OceanBase 2.2版本的核心特性，解析在異地容災(zāi)多活、在線數(shù)據(jù)遷移等場景下OceanBase的完整解決方案，以下為OceanBase團(tuán)隊的慶濤老師演講整理全文：

　　大家下午好。我是來自螞蟻金服OceanBase團(tuán)隊的慶濤，很榮幸能在云棲社區(qū)直播平臺為大家分享OceanBase數(shù)據(jù)庫的相關(guān)知識。OceanBase官網(wǎng)最近發(fā)布了2.2版本的安裝包，大家可以免費下載獲取。安裝文件里面包含了兩個重要產(chǎn)品，一個是OCP(OceanBase Cloud Platform)和OceanBase 2.2版本，其中OCP是OceanBase的自動化運維平臺，這次分享打算分兩期給大家介紹OCP和OceanBase 2.2的功能，以及OceanBase 2.2的運維和開發(fā)。

　　首先跟大家分享一下OceanBase產(chǎn)品的定位和發(fā)展歷史。

　　一個常見的問題：很多人會問OceanBase數(shù)據(jù)庫到底是什么?首先OceanBase和Oracle / MySQL一樣，它是一款關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，但是跟Oracle和MySQL不同的是，它是分布式架構(gòu)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫。而且它是一款原生的分布式數(shù)據(jù)庫，不是分庫分表中間件架構(gòu)的數(shù)據(jù)庫。 OceanBase數(shù)據(jù)庫由阿里巴巴和螞蟻金服完全自主研發(fā)，不依賴于任何開源項目。目前OceanBase的定位是一款商業(yè)數(shù)據(jù)庫，主要用于替換Oracle和MySQL，在部分場景下可以替換DB2數(shù)據(jù)庫。

　　下面為大家簡單介紹一下OceanBase的發(fā)展歷史。如今OceanBase已經(jīng)有9年多的歷史，我們的第一個業(yè)務(wù)是淘寶收藏夾，業(yè)務(wù)的特點是在上百億的大表之間做關(guān)聯(lián)查詢。如今大家打開手機(jī)淘寶，這個業(yè)務(wù)其實依然是跑在OceanBase數(shù)據(jù)庫之上。OceanBase的版本分為三個階段，其中從0.4版本開始就在支付寶承擔(dān)核心交易業(yè)務(wù)去O以及在網(wǎng)商銀行承擔(dān)全部的核心數(shù)據(jù)庫。1.0版本后，OceanBase架構(gòu)完全重構(gòu)，兼容MySQL 5.6的SQL語法，從1.4版本開始逐步走向商用，第一家使用OceanBase的客戶是南京銀行。2018年9月，OceanBase 發(fā)布了2.0版本，OceanBase開始兼容Oracle的SQL語法，如今內(nèi)部版本已經(jīng)到了2.2.3。目前我們可以做到兼容70%左右的Oracle常用語法。

　　接下來為大家介紹OceanBase的幾個重要的外部客戶，目前網(wǎng)商銀行全部的核心業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)都在OceanBase上，南京銀行的互聯(lián)網(wǎng)核心業(yè)務(wù)，參照網(wǎng)商銀行的架構(gòu)搭建，也使用了OceanBase數(shù)據(jù)庫。全國各地有越來越多的城商行、農(nóng)商行、以及一些互聯(lián)網(wǎng)保險、證券公司的業(yè)務(wù)，目前也開始在OceanBase上部署。

　　OceanBase能在金融行業(yè)扎根，除了有支付寶強(qiáng)大的業(yè)務(wù)場景背書外，還離不開OceanBase最核心的六大產(chǎn)品能力。

　　第一就是高可用。OceanBase的架構(gòu)設(shè)計天然就是為故障容災(zāi)而設(shè)計的，它的數(shù)據(jù)至少有三副本，任何時候機(jī)器故障，只可能會出現(xiàn)局部的數(shù)據(jù)訪問中斷，并且會很快地自動恢復(fù)，恢復(fù)時還可以保證數(shù)據(jù)絕對不會丟失。這就是我們通常說的 RTO約等于30秒，然后RPO=0。這里30秒是包括故障探測時間。

　　第二個能力就是分布式架構(gòu)，OceanBase數(shù)據(jù)庫可以在線擴(kuò)容、縮容、遷移、以及做負(fù)載均衡，并且整個集群可以異地部署，跨城市部署。 成熟的方案有兩地三中心和三地五中心。

　　第三個能力就是兼容Oracle和MySQL的常用語法。我們現(xiàn)在重點是兼容Oracle的語法。

　　第四個能力就是高性能，2017年，OceanBase支撐了支付寶雙11大促活動，交易峰值達(dá)到每秒鐘25.6萬筆。2019年，OceanBase得到了國外權(quán)威機(jī)構(gòu)TPC-C的認(rèn)證，測試結(jié)果達(dá)到6088萬tpmC，榮登性能榜首，是 Oracle結(jié)果的兩倍。

　　第五個能力是低成本。OceanBase基于普通的PC服務(wù)器，只需要SSD盤、萬兆網(wǎng)絡(luò)，不需要小機(jī)，存儲，還有光纖網(wǎng)絡(luò)。

　　第六個能力就是多租戶的能力。OceanBase使用的時候很像云數(shù)據(jù)庫，但是它跟云沒有必然的關(guān)系。 在OceanBase集群里面，我們可以按需分配實例，還可以在線的資源擴(kuò)容或者縮容。

　　那么接下來我來帶大家詳細(xì)了解一下OceanBase 2.2版本的核心功能以及背后的原理。

　　首先是集群，OceanBase集群架構(gòu)至少包括三臺機(jī)器，上圖里實例是九臺機(jī)器，機(jī)器會分為三個區(qū)域存放，每個區(qū)域我們稱為一個zone，zone可以是小到一個機(jī)柜，機(jī)房，大到一個數(shù)據(jù)中心。三個數(shù)據(jù)中心的機(jī)器，整體上我們是做成一個OceanBase集群，每個機(jī)器都是普通的X86服務(wù)器，普通的SSD，萬兆網(wǎng)卡彼此互通。

　　我們會在每個機(jī)器上面運行一個OceanBase的數(shù)據(jù)庫軟件，它是一個單進(jìn)程程序，叫OBServer，每個機(jī)器上的OBServer進(jìn)程的作用基本上是一樣的，都包含兩個模塊，一個是SQL引擎、一個是存儲引擎。整個集群里面會有一臺機(jī)器比較特別，它會有一個RootService，我們稱為總控服務(wù)。所以從這個架構(gòu)圖上來看，當(dāng)9臺機(jī)器全部運行了OBServer進(jìn)程以后，在我們眼里它就是9個OBServer進(jìn)程，它們組成了一個集群。

　　OBServer進(jìn)程有一個特殊的能力，進(jìn)程起來之后，它會把主機(jī)的絕大部分的CPU內(nèi)存和磁盤空間資源占為己有。所以9個機(jī)器啟動了OBServer進(jìn)程之后，在我們的眼里的話就變成了9個資源單位，每個有30個CPU，200G內(nèi)存、4T空間。它們組成集群就形成了一個超大的資源池子，270個CPU、1800G內(nèi)存、36T空間。實際上這是所有的分布式數(shù)據(jù)庫都要具備的基本能力，就是把各個機(jī)器的能力、資源聚合在一起。

　　那么接下來我們就看OceanBase集群的資源池，這么大一個資源池它怎么使用?這就要提到OceanBase強(qiáng)大的多租戶能力。首先OceanBase會有一個內(nèi)部租戶，這個租戶，也就是我們說的內(nèi)部實例，主要是用于管理用的，它會占用少量的資源。15個CPU，60G內(nèi)存，那么剩下的這些大部分資源就是未分配的，是留給業(yè)務(wù)用的。這時候我們來了兩個業(yè)務(wù)，每個業(yè)務(wù)它會說我需要多少資源，那么在OceanBase里面就會劃分出一塊資源給業(yè)務(wù)使用，沒有分完的，就留待給其他的業(yè)務(wù)使用。

　　從這里的設(shè)計可以看出，當(dāng)我們的業(yè)務(wù)方需要一個數(shù)據(jù)庫的時候，我們的運維人員在一分鐘以內(nèi)就可以把數(shù)據(jù)庫創(chuàng)建好，運維的效率大大提升。

　　接下來再來看一下OceanBase里面數(shù)據(jù)分布的特點。首先OceanBase里數(shù)據(jù)的最小單位，不是表而是分區(qū)，但分區(qū)跟表是有關(guān)系的，我們說一個普通的表就是一個分區(qū)，像這里的t1表，表明它就是一個分區(qū)，我們給它編個號叫0號分區(qū)，所以這里寫t1(p0)就表示 t1表的分區(qū)，但是一個分區(qū)表會有多個分區(qū)，像t3表、t4表的話，它就是分區(qū)表有0號分區(qū)、1號分區(qū)、2號分區(qū)，有三個分區(qū)。這些分區(qū)是分布在OceanBase集群任意的機(jī)器里面，沒有固定的位置，這是第一個特點。

　　第二個特點是每個分區(qū)會有三個副本，副本就是指一模一樣的內(nèi)容，像 t1(p0)，它也會有另外兩個t1(p0)，三個副本在角色上面會有所區(qū)分，我們通過顏色來區(qū)分，比如綠色的是主副本，我們也稱為leader副本。黃色的是備副本又叫follower副本。默認(rèn)情況下只有主副本提供讀寫服務(wù)，follower副本不提供讀寫服務(wù)，并且每個分區(qū)的三個副本一定是分布在三個zone里面的，我們橫向看是三個zone。在OceanBase里有一個反向代理軟件叫OBProxy，它的作用主要就是接受應(yīng)用的SQL請求。 收到SQL之后會把請求轉(zhuǎn)發(fā)到主副本所在的節(jié)點上面，OBProxy后面還會詳細(xì)的介紹。

　　我們來看另外一個問題，三副本的內(nèi)容是怎么保持同步的?比如說t1(p0)有三個副本，默認(rèn)只有主副本提供讀寫。它們之間的同步是靠主副本上面的事務(wù)日志，也就是clog。當(dāng)主副本上一個事務(wù)要提交的時候，它會把clog同時發(fā)給兩個備副本。然后三個副本會把日志持久化到磁盤上，當(dāng)三個成員里面，絕大多數(shù)成員把這個事務(wù)日志寫成功之后，主副本上的事務(wù)就可以提交了。 這里協(xié)議使用了Paxos協(xié)議。

　　除了保持?jǐn)?shù)據(jù)同步以外，當(dāng)主副本出現(xiàn)故障時，OceanBase會自動的從兩個備副本里選出一個新的主副本出來，并且會保證新選出來的主副本擁有全部的事務(wù)日志，所以數(shù)據(jù)是不會丟的。OceanBase的故障切換的力度很細(xì)，它是分區(qū)級別的，所以我們不會說某一臺機(jī)器是主某一臺機(jī)器是備，從這個圖里面我們可以看出來有5臺機(jī)器有主副本，凡是有主副本的機(jī)器都可以提供服務(wù)。 當(dāng)你的業(yè)務(wù)表很多的時候，每臺機(jī)器上實際上都可以有主副本，所以O(shè)ceanBase的機(jī)器是沒有主備概念的。

　　接下來我們詳細(xì)的講解OBProxy的功能。 OBProxy的功能其實說起來也很簡單，它就是只做SQL路由，不參與運算。當(dāng)收到業(yè)務(wù)的SQL請求，分析出里面要訪問的表，然后找到表對應(yīng)的分區(qū)的主副本在哪個機(jī)器上面，就把它轉(zhuǎn)發(fā)過去，取出數(shù)據(jù)之后原路返回。對于用戶來說，OBProxy就是OceanBase數(shù)據(jù)庫的一個代理，所以O(shè)BProxy的可用性非常重要。通常情況下我們會部署多個OBProxy，然后把它們掛在用戶已有的一個負(fù)載均衡設(shè)備上面，比如說F5上面，然后F5提供一個VIP給業(yè)務(wù)用，但F5的高可用是靠自身的備機(jī)去提供。

　　這里順帶提一下，除了OBProxy有路由功能以外，OBServer自身也是有路由功能的。接下來我們來看一下OceanBase 的SQL兼容性。

　　前面說OceanBase支持多租戶，它可以兼容MySQL或者Oracle，實際上只能2選1不能同時兼容。下圖左側(cè)是MySQL常用的SQL功能，右側(cè)是目前實現(xiàn)的Oracle常用的SQL功能。就Oracle功能這一塊，現(xiàn)在是重點發(fā)展的方向。

　　數(shù)據(jù)類型的話，我們已經(jīng)實現(xiàn)了75%的類型和86%的函數(shù)。存儲過程也支持了不少功能，有些場景下業(yè)務(wù)客戶的存儲過程是可以平遷到OceanBase上的。在事務(wù)方面，OceanBase支持兩種事務(wù)隔離級別，一個是讀已提交，還有序列化隔離級別，這點是跟Oracle一致的。

　　OceanBase支持跨節(jié)點的分布式事務(wù)，內(nèi)部原理是兩階段提交，強(qiáng)一致的，并且這個事務(wù)對業(yè)務(wù)是透明的。使用的時候，業(yè)務(wù)只要稍微注意一下額，這個事務(wù)一定要及時提交，以避免長事務(wù)在OceanBase里會超時報錯。此外，OceanBase還支持自治事務(wù)。

　　下面為大家介紹OceanBase相關(guān)的解決方案。在OceanBase的周邊生態(tài)產(chǎn)品中，除了OceanBase集群外，我們還開發(fā)了一款OceanBase運維平臺——OCP(OceanBase Cloud Platform)，這款產(chǎn)品的目標(biāo)就是讓運維人員絕大部分的工作都可以通過運維平臺來自動化完成。

　　第二個產(chǎn)品是OceanBase開發(fā)者中心——ODC(OceanBase Developer Center)，面向開發(fā)人員，目標(biāo)是讓開發(fā)人員能通過這個平臺去連接數(shù)據(jù)庫，而不用直連數(shù)據(jù)庫，這樣我們可以控制權(quán)限和審計功能。

　　第三個就是OceanBase的遷移服務(wù)——OMS(OceanBase Migration Service)，我們重點看一下OceanBase的遷移服務(wù)。為大家分享一個客戶案例，某銀行有一個Oracle業(yè)務(wù)，有一個MySQL業(yè)務(wù)，我們現(xiàn)在需要把它遷移到OceanBase上來。剛開始的時候客戶應(yīng)用是讀寫Oracle和MySQL，然后我們部署OMS之后，就把Oracle和MySQL的數(shù)據(jù)分別同步到OceanBase的Oracle租戶和MySQL租戶。這個時候業(yè)務(wù)是不停的，這個同步是實時同步，它會同步增量。 當(dāng)增量追上的時候，我們再尋找一個業(yè)務(wù)低峰期的時候，讓業(yè)務(wù)短暫的停寫原來的數(shù)據(jù)庫，這個時候OMS可以對兩邊的數(shù)據(jù)做一個全量的校驗，確保兩邊數(shù)據(jù)是一致的，然后再做決定，即切換。所謂的切換就是OMS把數(shù)據(jù)同步的方向給調(diào)整一下，從OceanBase同步回原來的Oracle數(shù)據(jù)庫，這時候客戶的業(yè)務(wù)再把連接指向新的OceanBase數(shù)據(jù)庫，那么這樣的一個切換過程就完成了。這里我們會把OB的數(shù)據(jù)同步回Oracle，這個是為了方便回滾，一旦客戶決定再切換回去的時候，我們只需要把這些操作反過來做一遍就可以。 同樣的在回切的時候，我們依然要兩邊做數(shù)據(jù)校驗，校驗一致之后，我們再把同步方向返回來應(yīng)用，把連接改回去就可以了。

　　OceanBase的容災(zāi)方案常用的就是兩地三中心。兩地三中心中整個集群是三副本架構(gòu)，分布在三個機(jī)房，其中同城兩機(jī)房，延時是2毫秒，異地機(jī)房延時是7毫秒。任何一個機(jī)器或者機(jī)房故障的話，數(shù)據(jù)庫的服務(wù)都可以很快的恢復(fù)，并且保證不丟數(shù)據(jù)。當(dāng)然有個缺點，故障之后寫性能會下降一點點，如果應(yīng)用不能承受性能下降的話，我們通常會做5副本，也就是三地五中心。

　　最后我們來總結(jié)一下OceanBase的幾個核心關(guān)鍵字，低成本、高可用、可擴(kuò)展、高性能的分布式關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，同時它又像云數(shù)據(jù)庫一樣，并且適合金融行業(yè)的異地容災(zāi)和多活。OceanBase目標(biāo)就是做一款分布式的Oracle。

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