天翼云TeleDB云原生数据库如何实现持续创新

陈阳关

天翼云数据库产品线团队负责人

天翼云科技有限公司

世界正在向万物互联发展，数据总量处于爆发式增长阶段。怎样更好的存储和利用海量数据，已成为了一个亟待解决的大问题。数据库是数据的基石，更好的分析利用好数据，需要一套先进的数据库。

当前，中国电信核心IT系统已全面采用天翼云自研的TeleDB数据库。TeleDB已实现核心系统100%替换，承载了3100多套系统，实现连续6年在网稳定运行。TeleDB在过去的多年中，持续创新，实现了3倍的查询性能提升，6倍系统界面响应提升，10倍实时批量效率提升，解决B域高峰期数据库响应慢等难题，支撑受理普通业务时长3倍降低，日订单峰值4.6倍提升。未来，TeleDB数据库将持续打造差异化数据服务能力，立足电信，拓展金融、政务、物联网等数据库核心场景，打造一站式全生命周期企业级云原生数据库服务。

数据库体系架构经过了集中式商业数据库->开源数据库+分布式分片->存算分离的云原生数据库三个阶段，这些转变，都是为了更好的适应业务发展的需求。

当前，天翼云已走过了前两个阶段，正在朝着“云原生数据库”的目标前行。以我们的经验和分析，在当前的云原生环境下，数据库面临着六大挑战：

1、资源利用率低。服务器的CPU负载常年在较低水平，磁盘空间利用率低，需预占资源，导致资源的浪费和成本的上升；

2、弹性能力差。硬件升级或设备故障更换导致扩展性受限于硬件条件，还会导致服务中断，无法满足万物互联时代暴涨的数据增加速度；

3、运维管理复杂。系统安装部署费时，迁移工作繁琐，需要运维团队具有充足的经验和长期而繁重的维护；

4、写扩展性不足。当前普遍采用主从架构，写扩展依赖于中间件SHARDING线性扩展，无法在单一副本上多写扩展，满足不了快速增长的性能需求；

5、请求时延高。分布式的系统更加依赖网络，网络时延不稳定导致系统效率降低。

6、研发成本重复投入。不同引擎多套架构，开发、测试、维护的成本较高。

如何解决这六大挑战？经过团队的探索，结合业内先进的技术，我们总结出了三条优化思路：

1、容器化改造，实现计算、内存、存储解耦，实现资源池化，让部署密度提高数倍，大幅降低成本；

2、实现存算分离，实现从主从架构到多主架构的升级，提升并发处理能力和弹性伸缩能力；

3、使用RDMA技术，实现访问加速，提升数据库整体性能。

这些优化思路要全部从零开始起步无疑是非常消耗时间和经费的。为了快速满足业务需求，我们选择和华为一起合作，进行联合创新，实现天翼云TELEDB+华为存储的强强联合。近年来华为在高性能全闪存存储、高性能NOF+网络方面都处于业界领先地位，我们看中的正是华为产品的高性能和高可靠。

当前，通过近一年的联合创新，取得了令人满意的效果：

1、通过容器化改造，实现敏捷交付、极致扩展、极致易用。

基于自研TeleDB Operator资源控制器，实现容器化TeleDB集群管理。

资源池化：解决了数据库部署密度低，资源浪费的问题；

敏捷交付：利用了容器云平台高交付效率、环境依赖解耦等技术优势实现了快速部署交付，极致交付能力；

极致扩展：自动伸缩，快速实现扩缩容，灵活动态分配；

极致易用：结合自研高可用集群架构的灵活性,可靠性，不依赖外部组件实现的故障自动切换；

2、通过多写使能插件，实现写性能提升100%，免分库分表，免应用改造。

传统开源数据库实例性能较差，单节点最大500GB~1TB，容量过大就需要分库分表，需要进行业务改造。使用多写使能插件后，从1主2从变为双主架构，支持线性扩展提升写性能，支持8TB大表性能无明显降低，免分库分表，免业务改造。

3、通过数据持久保护引擎实现存算分离，RTO＜30秒，可靠性99.9999%。

传统开源数据库运行的服务器可靠性为99.99%，在主节点故障时，备节点需要回放故障时间点到上一次同步时间点的日志，数据恢复时间通常在分钟级，而改造后，使用企业级存储保障数据可靠性，通过RAID2.0技术，保障盘级故障数据库无感；SmartMatrix等技术实现99.9999%的数据可靠性。服务器故障后，通过EDP技术，降低日志回放量，实现秒级的故障切换。

4、使用华为数据加速引擎的多写使能插件、共享加速引擎、持久保护引擎，三大组件改造，整体TCO降低30%。

改造后，实现3节点变2节点，减少1/3的服务器数量；三数据副本归一，减少3倍的存储空间占用率；日志与页面能力下推至存储，降低数据库实例性能开销，单实例性能提升40%。通过这三大改进，最终实现整理TCO降低30%~50%。

未来，天翼云TeleDB将继续和华为携手共创，将RTO＜10秒，日志即数据库，云上多租户，企业级两地三中心，内存加速，复杂算子下推等技术化为产品，持续打造云原生数据库，为中国电信“云改数转”战略提供持续的动力；为广大的客户提供高性能、高可靠、低成本的数据库服务。

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