云原生数据库PolarDB

集中式（企业版与标准版）

• 数据库代理（Proxy）

  数据库代理是位于数据库和应用程序之间的网络代理服务，用于代理应用程序访问数据库时的所有请求。代理层不仅可以做安全认证，还支持自动读写分离、负载均衡、一致性级别、连接池、连接保持以及过载保护等高级功能。

• 数据库计算节点

  • PolarDB采用多节点集群架构。一写多读集群内有一个读写节点以及多个只读节点。

  • 读写节点和只读节点之间采用Active-Active的Failover方式，提供数据库的高可用服务。

  • 计算节点主要提供数据库SQL引擎功能，分为通用规格与独享规格。

• 共享分布式存储

  多个计算节点共享一份数据，而非每个计算节点各自存储一份数据，这大幅降低了存储成本。基于全新构建的分布式块存储（Distributed Storage）和文件系统（Distributed Filesystem），存储容量可实现在线平滑扩展，避免了单一数据库服务器存储容量的限制，能够有效应对数百TB级别的数据规模。

分布式

• 数据库节点

  • 由CN/DN两类节点组成。其中，CN节点为计算节点，负责集群元数据管理和分布式计划制定。DN节点为数据节点，负责实际数据分片的存储。

  • 每个CN/DN均采用存算分离架构的集中式架构，支持数据库代理与一写多读模式，具备CN/DN内计算节点的高可用切换功能，同时支持增加只读节点（RO）以扩展单个CN/DN的读能力。

• 分布式特性

  • 支持手动分片，具备横向自由扩展能力，主要针对PB级以下的业务场景。

  • 支持分布式事务的一致性。

  • 支持双可用区部署。其中，主可用区为工作集群，备可用区为热备集群。

  • 提供7x24小时不停机的变配升级维护能力，支持在集群中添加异构的CN/DN节点。

集中式（标准版）

• 存储节点 （Data Node，DN）

  负责数据的持久化，基于多数派Paxos共识协议提供高可靠和强一致保障，同时自研Lizard分布式事务引擎系统，相比于原生MySQL分布式引擎，具有更可靠的高可用和35%左右的性能提升。

• 数据多副本架构

  为了保证副本间的强一致性（RPO=0），采用多数派Paxos共识协议，每次写入都要获得超过半数节点的确认，即便其中1个节点宕机，集群也仍然能正常提供服务。Paxos算法能够保证副本间的强一致性，彻底解决副本不一致问题。副本可细分为以下角色：

  • Leader

    领导者，负责处理客户端的请求并进行决策，Leader需要维护日志，以保证数据的一致性和可恢复性。

  • Follower

    跟随者，接受Leader的指令并进行执行，当Leader宕机或无法被访问时可以通过竞选成为新的Leader。

  • Logger

    日志者，与Follower角色类似，仅提供多数派协议服务，但不提供数据服务。当Leader宕机或无法被访问时，会参与Leader的竞选投票，短时间内有可能会被选举为Leader，但不会提供数据服务，等待其余多数派Follower角色完成协议日志追平后，Logger会主动让出Leader。

  • Learner

    学习者，只能被动接收系统状态信息，不能参与投票和决策，可以避免对系统的影响。

分布式（企业版）

• 元数据服务（Global Meta Service，GMS）

  负责维护全局强一致的Table/Schema、Statistic等系统Meta信息，以及维护账号和权限等安全信息，同时提供全局时间戳服务（TSO）。

• 计算节点（Compute Node，CN）

  计算节点是系统的入口。采用无状态设计，包括SQL解析器、优化器、执行器等模块。负责数据的分布式路由、计算及动态调度。解决分布式事务的两阶段提交（Two-phase Commit Protocol，简称2PC）协调、分布式DDL执行以及全局索引维护等问题，并提供三权分立等企业级特性。

• 存储节点 （Data Node，DN）

  负责数据的持久化（面向行存数据），基于多数派Paxos共识协议提供高可靠和强一致保障，同时通过多版本并发控制（MVCC）维护分布式事务的可见性。此外，还提供计算下推能力，以满足分布式环境中的计算下推要求（比如Project、Filter、Join、Agg等下推计算）。

• 列存节点（Columnar）

  提供持久化的列存索引，基于对象存储OSS构建列存索引，实时消费分布式事务的Binlog日志，以满足实时更新的需求。同时，结合计算节点可提供列存的快照一致性查询能力。

• 日志节点（Change Data Capture，CDC）

  提供与MySQL Binlog格式和协议完全兼容的增量订阅能力，并具备兼容MySQL Replication协议的主从复制能力。