一、基礎設施和數據庫的演化趨勢
（一）數據庫演化趨勢
數據庫可以分為三個時代，第一個時代是IT時代的商業數據庫時代，經典產品有Oracle和DB2，計算的基礎設施是IOE，主要客戶是大中型企業。
第二個時代是互聯網時代的開源數據庫，當時許多公司的數據庫主要是LAMP，目前行業的許多數據庫技術也是從這個時代積累而來。
第三個時代是萬物互聯時代的雲原生數據庫，有了共享雲存儲，做了存儲計算分離，以前高端的硬件慢慢在普適化。
無論是部署量還是規模上，開源生態正在超越商業數據庫的生態。目前不斷涌現的數據庫，通常都會兼容開源生態或者自己開源。
數據庫的發展演進從最初在雲下，后來慢慢到了雲上，如今又有走向雲下的趨勢。我們發現，原來商業數據庫的一些東西又回來了，如很多大客戶喜歡的特性，是開源數據庫不具備，而商業數據庫所擅長的。如何在開源數據庫上做好企業級特性，我們在這上面做了大量的工作。
（二）基礎設施演化趨勢
上圖為阿里雲數據庫基礎設施演化趨勢，從最初的On-Premises機房，到如今的公共雲。為了更好地服務客戶，阿里雲在公共雲的基礎上，衍生出了四種形態。
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本地雲
1）公共雲控制台
2）網絡互通
3）新購+利舊
4）彈性極強
從本質上看，公共雲像一個大機房，本地雲是一個小的機房，小機房和大機房體驗基本一致。
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專有雲
1）獨立控制台(飛天標准底座)
2）網絡可隔離，可控性更強
3）官方+伙伴托管
4）100~1000台，彈性強
專有雲規模較大一些，和公共雲網絡是弱連接，通常情況下選擇這種形式的客戶對安全性保密性要求比較高。
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敏捷專有雲
1）DBStack(飛天敏捷底座)
2）網絡可隔離，產品可選配
3）官方+伙伴托管
4）10~100台，彈性適中
阿里雲有一款產品叫DBStack（飛天敏捷底座），可以脫離硬件存在。
比如客戶要做去O，去完之后剩下的硬件可以直接部署DBStack(飛天敏捷底座)，上面運行RDS，ADB，ADS等，是一套完整的數據解決方案。
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被集成
1）第三方集成(無底座)
2）嵌入客戶解決方案
3）軟件/軟硬一體
4）官方+伙伴托管
通過線下集成商的分發渠道，我們可以將數據庫技術包裝在他們的產品中，直接對外分發。比如像超圖，其內核能力就是阿里雲的產品PolarDB。
二、PolarDB企業級特性解讀
（一）PolarDB-X 2.0整體架構
PolarDB-X是PolarDB的分布式版，我們在2021年3月份對PolarDB-X進行架構升級到2.0版本，升級后的架構如下所示。
PolarDB-X 2.0整體架構圖
PolarDB-X 2.0主要有以下特性：
1. 元數據服務（Global Meta Service，GMS）
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提供全局授時服務(TSO)
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維護Table/Schema、Statistic等Meta信息
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維護賬號、權限等安全信息
2. 存儲節點 （Date Node，DN）
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基於多數派Paxos共識協議的高可靠存儲
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處理分布式MVCC事務的可見性判斷
3. 計算節點（Compute Node，CN）
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基於無狀態的SQL引擎提供分布式路由和計算
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處理分布式事務的2PC協調、全局索引維護等
4. 日志節點（Change Data Capture，CDC）
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提供兼容MySQL生態的binlog協議和數據格式
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提供兼容MySQL Replication主從復制的交互
要特別強調的是，在一個分布式數據庫里面Binlog分為許多份，日志節點可以和全局授時服務相結合，把分布式的多份Binlog合成一份，這對MySQL用戶非常友好。
（二）PolarDB-X 2.0強一致MVCC事務
有了全局授時時鍾之后可以做全局強一致MVCC事務。雖然它是一個分布式的數據庫，但是無論從性能、產品體驗還是生態工具上，使用體驗接近於一個單機MySQL，而且可以無限線性擴展。
（三）PolarDB-X 2.0 CDC
在2.0架構之前，很多客戶抱怨在雲上用PolarDB時，如果要把日志同步到線下機房做數據分析，無法搭起鏈路。
2.0架構上線之后這個問題可以通過CDC特性解決。只要一條網絡鏈路，就能把數據全部同步，並且我們做了一個聚合，保證全局事務的順序。
CDC特性如下：
1. 全局 binlog
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兼容事務 (分布式事務全局排序)
例：基於TraceId、TSO信息對Binlog全局排序
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兼容分布式DDL
例：可支持DDL同步到下游，比如ADB
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兼容分布式擴縮容
例：屏蔽內部分片遷移、廣播表、索引等數據干擾
2. 主備 Replication
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兼容MySQL生態的主備復制
例：MySQL作為PolarDB-X的備庫，支持數據回流能力
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兼容DTS的上下游生態
例：打通Oracle/DB2/PolarDB/ADB等數據庫生態
如上圖所示，PolarDB-X的兩個集群可以互相做主備，MySQL和PolarDB-X也可以做主備切換，具備很好的生態兼容性。
（四）PolarDB HTAP
在過去的這段時間，PolarDB在分析能力上也做了很大的提升，下方是PolarDB單機並行的架構圖。
並行查詢特性如下：
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通過分割B+Tree來分配任務，每個線程(Worker)關注一部分分區。
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通常上層Server層計算的線程數遠遠小於分區數，使得每個線程可以得到的數據計算分區很多。
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“Fast”的worker線程可以處理更多的較小數據分區，“slow”的線程處理較少的但是比較大的數據分區，從而達到整體計算無差別。
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每個工作線程可以自動去獲取下一個要處理的數據分區（Round Robin模式）。
上方講的是單機的SMP，我們還在多機上並行執行，如下圖所示。
目前QQ號碼買賣地圖單機的加速效果將近15倍，如果上方的MTP這個架構出來，整體還會有一個更大的提升。
TPCH 加速效果顯著
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TPCH 100G 32core/512G (BP 170 GB) (32 並發 vs 不開並發)；
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TPCH 100% SQL 可被加速，73%加速比超過8倍，總加速近15倍。
（五）PolarDB Global Database
如上圖所示，PolarDB Global Database分為三個地方，張北、香港和美國硅谷。
PolarDB Global Database四大特性：
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全球部署（Global Deployment）
數據跨地域同步，提供全球跨地域的容災能力。RPO=0 SLA為99.99%
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就近讀加速（Accelerate by Reading the Nearest Node）
讀操作就近讀取數據，適合不同地域讀多寫少的場景。
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多通道物理復制（Multi-Channel Physical Replication）
提供數據跨地域的高速同步，大壓力場景下全球同步延遲確保在2秒以內。
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多點跨地域寫（Write to Multi Zones and Regions）
提供多點跨地域寫功能，提供業務的多地部署能力。
傳統的MySQL部署三地模式一般用Binlog同步，Binlong存在的問題是遇到大事務容易卡住。PolarDB用Redo做物理復制，而且它是多通道的，可以做並行復制與延遲同步。延遲同步的好處是存在更改余地，比如和美國硅谷做近實時同步，和香港做半天延遲同步，防止刪庫等誤操作，安全系數非常高。
（六）PolarDB 熱備
PolarDB還有一個非常好的特性，那就是PolarDB熱備。
HRO特性：
1）內存和Redo實時同步；
2）主備切換秒級；
3）升降級切換不可用時間控制在5秒以下；
4）通過voting disk 進行主動故障切換。
Oracle的Rock主要是做高可用，一般超過兩個節點的用戶很少，四個節點更是鳳毛麟角。通常情況下，用戶的兩個節點一個做寫的負載均衡，還有一個做高可用，這在電信場景里面非常常見。
PolarDB的為寫節點提供熱備，這個熱備會同步Buffer Pool，然后會把內存和Redo實時同步，在發生切換時，可以在極短的時間完成，保證業務穩定運行。
（七）PolarDB 多租戶
PolarDB還有一個特性是多租戶多寫。
多寫的意思是每個寫節點負責不同的表，比如在某個SaaS場景中，一個數據庫服務100個用戶，這100個用戶的數據互相隔離，每個用戶可讀可寫，每個寫節點之間的數據互不干擾，這種場景用一個PolarDB就可以支撐。
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多租戶特性
1）多租戶多寫（multi-tenant multi-master）；2）支持128個RW；3）支持non-conflict multi-master write；4）Partition/table/schema binds to RW；5）庫表寫入點秒級切換。
（八）PolarDB 混合雲-DBStack
阿里雲有個混合雲叫DBStack，如上圖所示，它既支持X86也支持ARM，能做國產化全加密一體機。
上圖是運行在國產化全加密一體機上的管控平台，它和公有雲的體驗幾乎是一致的，但是更小更清亮。
三、Roadmap
存儲計算分離是這幾年數據庫發展中最重要的一個變化。近年來成功的商業數據庫，如Snowflake、Oracle、RDS等，全部是存儲計算分離的。
未來的PolarDB會做Share Nothing & Everything 一體化，架構圖如下所示。
PolarDB Share Nothing & Everything 一體化架構優勢：
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Leverage PolarDB已有基礎設施，存儲、管控、監控、審計等功能共享；
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Share Nothing基於存儲計算分離架構，無限擴展，並且無需數據遷移，並可徹底消除傳統分布式Data Skew問題；
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Share Everything場景寫瓶頸大幅緩解，多節點可寫；
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無縫升級，可由單表直接轉化成分布式表，一鍵操作即可完成分布式改造(alter table to partition_table by hash_range ***)；
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兩種場景都有極強高可用性；
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兼容性和擴展性都能完美支持，在兼顧legacy業務的同時幫助客戶完成數字化轉型升級。