文章摘要：

在现今云计算、大数据等新型技术推动下，金融科技迎来了新一轮创新浪潮，业界主流的应用架构，正由松耦合、集中式的SOA架构向解耦合、分布式的微服务架构发展。传统数据库在应用方面，存在并发能力不强、弹性不足、系统资源利用不均衡、更新迭代发布周期长等问题，难以适应业务高并发、负载波动大、新功能上线频繁等需求。同时，随着数据库规模的增大，对于管理成本和人力成本提出了很大挑战，缺乏统一的数据库分析和辅助决策，出现问题时往往各自为政，存在数据孤岛，管理时效性难以保证。近年来，为满足业务发展需求，我司顺应技术发展潮流，开展了分布式数据库的探索和应用。

一、背景

在现今云计算 、大数据等新型技术推动下，金融科技迎来了新一轮创新浪潮， 业界主流的应用架构 ，正由松耦合、集中式的SOA架构向解耦合、分布式的微服务架构发展。在“去IOE”、“自主可控”的技术和政策双重背景下，传统金融行业的业务系统所采用的数据库，正在从老牌厂商的 DB2 、 Oracle等 逐渐过渡至开源数据库或国产新兴的 分布式数据库 。

我司各类业务系统，均是典型 SOA系统架构 ，其 数据库均为主备部署模式,在应用方面存在并发能力不强、弹性不足、系统资源利用不均衡、更新迭代发布周期长等问题，难以适应业务高并发、负载波动大、新功能上线频繁等需求。同时， 作为一家传统金融企业，各业务系统仍然是纵向隔离的状态，在烟囱式系统架构中，每个业务系统都有其独立的数据库，随着业务系统数量越来越多、数据规模越来越大、交易复杂度不断提升，数据库的数量也越来越多，对于管理成本和人力成本提出了很大挑战。并且，由于数据库各自独立，无法对全部数据库的运行状况形成全局视图，缺乏统一的“数据库管理大脑”，无法进行统一的数据库分析和辅助决策， 出现问题时往往各自为政 ，存在数据孤岛，管理时效性难以保证。

近年来 ， 为满足业务发展需求 ， 我司顺应技术发展潮流 ，以微服务的理念，进行线上交易系统的微服务化设计。但我司现有的数据库架构，尚不能以平台化形式提供分布式数据库服务，难以满足业务系统未来的发展需求。基于以上原因，我司开展了分布式数据库的探索和应用。

二、目标与需求

我们在进行分布式数据库设计时 ，主要考虑达成几个目标，一是提高系统扩展能力，应对高并发访问；二是提高资源利用率，降低运营成本；三是提高系统可靠性，降低运行风险。

结合分布式数据库设计目标，以及分布式数据库应用和运维场景，我们进一步梳理了分布式数据库的需求，主要包括以下方面：

（1）通用需求：如支持标准SQL语法，支持x 86 ，支持各种数据类型、数据库对象、约束、字符集等。

（2）分布式功能需求：如支持分布式事务、MVCC多版本控制，支持高并发情况下的完善锁机制，具备不同隔离级别，支持分表分区分片，支持读写分离，支持在线弹性伸缩与平滑扩容，支持SQL优化器等。

（3）性能需求：要求系统集群采用高可用架构，性能满足QPS支持10w+、TPS支持5w+，以及连接数和并发数要求，且具备良好的数据副本同步性能。

（4）高可用需求：要求集群架构无任何服务单点，服务稳定可靠，具备各种层级的高可用能力等。

（5）备份与恢复需求：如支持在线全量备份、增量备份、差量备份等功能，支持任意时间点的备份还原等。

（6）灾备需求：支持多数据中心多活容灾。

（7）安全需求：如支持加密存储，支持多租户资源隔离，支持权限管理，支持黑白名单，支持防注入攻击等。

（8）运管监控需求：如具备可视化运维管理工具，支持数据库实时监控和历史回溯，支持数据库审计、SQL执行计划及优化提醒，支持统计分析等。

（9）运维需求：如支持不停业务的版本升级，支持灰度发布、滚动升级等，支持在线配置，支持在线扩缩容等。

（10）可移植性需求：如支持基于原数据库 的开发内容，实现平滑过渡 ， 降低移植改造成本。

通过需求分析与选型测试 ， 我们最终选定OceanBase分布式数据库产品 。

三、整体架构设计

1. 分布式数据库产品概览

OceanBase已经发展多年，大家或许已经非常熟悉，OceanBase 整个产品的结构非常清晰，计算层跟数据存储层分离，这是现代大部分分布式数据库通常都会倾向和考虑采用的架构 。下面引用一张OceanBase官方架构图，做个简要介绍：

OceanBase 数据库采用Shared-Nothing 架构，各个节点之间完全对等 ，这些节点均可运行于标准服务器之上。OceanBase采用了 可用区 （Zone） 的概念，Zone是个逻辑概念 ， 每个Zone 是一个机房内的 1台或多台 服务器， 即 数据库服务器（OBServer）。每台 OBServer 包含 SQL 引擎、事务引擎和存储引擎，用户的 SQL 查询 经过 SQL 引擎解析优化后转化为事务引擎和存储引擎的内部调用。SQL 引擎是整个数据库的数据计算中枢 ，分为解析器、优化器、执行器三部分；存储引擎负责数据的存取和管理，将数据分为基线数据和增量数据。对于跨服务器操作， OceanBase 数据库还会执行强一致的分布式事务 。 此外 ， 还有一个承担集群大脑角色的集中调度器，叫做 “总控服务”（RootService），其中每个 Zone 上都会存在一个总控服务，运行在某一个 OBServer上，整个集群中只存在一个主总控服务，其他的总控服务作为主总控服务的备用服务运行，总控服务负责整个集群的资源调度、资源分配、数据分布信息管理以及 Schema 管理等功能。 同时 整体架构中还会融合一些管理 工具，包括 OCP、 ODC 、 OBProxy等 。

OceanBase可实现 在线水平伸缩 、 强一致性的分布式事务 、 基于Paxos协议和多副本 机制，并且也满足我司对于高可用、高性能、高可扩展性的要求。OceanBase 部署简单，在线弹性扩容不影响业务，异地多活及自动故障恢复保障数据安全，同时兼容MySQL 协议，使迁移使用成本降到极低 。这篇文章将详细介绍OceanBase在我司的设计与实践。

2. 逻辑架构设计

图 1：总体逻辑