OceanBase于2020年3月在阿里云上完成了商业化，在公有云上正式对外开放。同步上线的还有相关的生态产品，包括集群管控（OCP:OceanBase Cloud Platform），诊断（OTA:OceanBase Tunning Advisor），迁移服务（OMS:OceanBase Migration Service）及开发者中心（ODC:OceanBase Developer Center）。

一、公共云OceanBase服务端部署

蚂蚁金服自研分布式关系数据库OceanBase是一款纯原生的分布式关系数据库，在代码层面完全可控。公共云OceanBase产品（图1-1）是基于三份副本3AZ部署，通过paxos协议保证了多节点间的数据一致性，单点故障甚至单AZ故障，也可以保障业务连续性，RPO=0，RTO<30s，做到机房级高可用，未来还将推出三地五中心的产品形态，具备城市级高可用切换能力。同时，OceanBase的资源管理具有非常高的灵活性。它支持多租户部署，在OceanBase集群里面，我们可以按需分配实例，并且可以进行在线资源扩容或者缩容。
从安全性和可用性来讲，OceanBase是非常适合金融业务场景的。因为监管需求，金融业务场景（像银行业务等）不能上公有云。但是这并不影响类金融业务，像保险、基金等。

 

 

图1-1

二、OceanBase架构原理

与大多数分布式系统不同的地方在于，OceanBase这个系统没有单独的总控服务器或者总控进程。分布式系统一般包含一个单独的总控进程，用来做全局管理、负载均衡，等等。OceanBase没有单独的总控进程，它的总控是一个服务，叫做RootService，集成在ObServer里面。OceanBase会从所有的工作机中动态地选出一台ObServer执行总控服务，另外，当总控服务所在的ObServer出现故障时，系统会自动选举一台新的ObServer提供总控服务。这种方式的好处在于简化部署，虽然实现很复杂，但是大大降低了使用成本。

OceanBase通过分区能力做到无限水平扩展（图1-2）。OceanBase跟传统数据库分区不一样的地方，在于传统数据库所有的分区只能在一台服务器，而OceanBase每个分区可以分布到不同的服务器，每个分区都有三副本。从数据模型的角度看，OceanBase可以被认为是传统的数据库分区表在多机的实现。它可以把不同的用户生成的数据全部融合到统一的表里面。无论这些分区在多台服务器上是如何分布的，整个系统对用户呈现的都是一张表，后台实现对用户完全透明。OceanBase在用户入口使用了OBProxy，它是一个访问代理，它会根据用户请求的数据将请求转发到合适的服务器。ObProxy的最大的亮点在于性能突出，它可以在非常一般的普通服务器上达到每秒百万级的处理能力。

 

 

图1-2

如图1-2，多个分区分布在多台服务器上。由于多个分区跨ObServer，内部通过两阶段提交实现分布式事务。当然，两阶段提交协议性能较差，OceanBase内部做了很多优化。它提出了分区组的概念，会把多个经常一起访问，或者说访问模式比较类似的不同表的分区放到一个分区组里面。OB后台会将同一个分区组尽可能调度到一台服务器上，避免分布式事务。同时优化了两阶段提交协议的内部实现。两阶段提交协议涉及多台服务器，协议中包含协调者、参与者这两种角色，参与者维护了每台服务器的局部状态，协调者维护了分布式事务的全局状态。常见的做法是对协调者记日志来持久化分布式事务的全局状态，而OceanBase的做法是，如果出现故障，通过查询所有参与者的状态来恢复分布式事务。这种方式节省了协调者日志，而且只要所有的参与者都预提交成功，整个事务就成功了，不需要等协调者写日志就可以应答客户端。

三、OceanBase存储架构

OceanBase是一个shared noting的架构，每一个OBServer都有独立的存储引擎，将数据保存在本地，这样可以满足容灾场景下的数据连续服务。OceanBase采用LSM-Tree的架构来设计Cache和数据存储，数据首先被写入内存中的MemTable当中，这样最高频和最活跃的数据都在内存访问，极大的提升了热数据的访问效率。当MemTable的写入到达一个阈值的时候，MemTable中的数据会做一次合并，将数据转到磁盘的SSTable中。在很多基于LSM Tree的存储系统中，为了解决写入的性能问题，通常会将SSTable分为多层，当一层的SSTable个数或者大小达到某个阈值时，合并入下一层SSTable。

 

 

图1-3

在OceanBase内部，也会有很多种不同类型的Cache，有类似于Oracle和MySQL的buffer。cache用于缓存sstable数据的块缓存，还有用于缓存数据行的行缓存、日志缓存、位置缓存等等。基线数据缓存到内存中提升查询性能。对于不同租户，每个租户都有自己独立的缓存，可以配置对应租户内存使用的上下限，做到租户隔离或者抢占超卖，适用于不同需求的场景。

在存储成本上，OceanBase采用了多种数据压缩算法，例如lz4、zstd等。OceanBase会对数据集做两层瘦身，第一层是encoding，会使用字典、RLE等算法对数据做瘦身，第二层是通用压缩，使用lz4等压缩算法对encoding之后的数据再做一次瘦身。在zstd算法下，相较传统MySQL Innodb的压缩，可以做到相同数据集只是用MySQL的1/3的存储，帮助用户极大的节省存储成本。更重要的是，传统数据库定长页的设计压缩不可避免的会造成存储的空洞，压缩效率会受影响，而OB这样的LSM-tree架构的存储系统，压缩对数据写入性能是0影响的。

四、OceanBase SQL引擎

OceanBase的租户支持Oracle和MySQL两种SQL兼容性，首先相较于传统MySQL，OB除了硬解析以外，与Oracle一样支持软解析，同时解析器还支持SQL参数化以及绑定变量，如图1-4所示，解析器将解析后的SQL模板以及执行计划放在plan cache中，已经存在plan cache中的SQL就可以省去每一次硬解析带来的开销，提升了SQL运行效率。

 

 

图1-4

基于LSM-Tree的存储架构，OB设计了一套独特的代价模型，引入统计信息，拥有了基于代码模型的优化器，这意味着OB可以根据统计信息，计算每条SQL的最优访问路径，给出最优的执行计划。同时OB也可以根据用户的需求，在线动态绑定固化执行计划，针对应急、效率的场景可以很好的提供便捷性。在执行器方面，OB不仅仅支持Nest Loop的Join方式，同时也支持了Hash Join、Merge Join，针对大表join提高效率。还支持并发执行、分布式SQL等等。

五、OceanBase的AACID特性

OceanBase是一个分布式的关系型数据库，符合ACID原则。在传统ACID的基础上，OceanBase特别强调多了一个A，可用性。基于Paxos协议的多副本日志复制，可以在单点故障的情况下提供无数据丢失的业务连续性。在一致性上，OB采用MVCC的多版本一致读，当数据块被更新时，OB会新开启一个数据块并带上数据版本于事务id，只有事务内的SQL可以访问到，未提交的数据不会被其他会话访问当。隔离性上，OB支持Oracle的提交读和串行化两种事务隔离级别，对Oracle做到了很好的兼容。在持久性上，和大多数传统数据库一样的日志先行，事务提交的时候先保证redo日志的写成功后才写数据，出现异常情况时不会存在数据二义性。

在数据安全上，OB也做了多种保护措施，最大程度的保障数据安全。比如回收站机制，在租户级别设置回收站的开关，当回收站打开的状态下，drop table、truncate的情况下数据不会被立马删除，而是进入了回收站，在回收站保留有效期内，都可以通过flashback的命令将表恢复原状，极大程度上避免了误操作带来的一些风险。

针对delete、update这种数据修改类的操作，OB支持基于位点的Flashback Query来将数据恢复到某一个时间点，这样针对业务或者运维过程中的错误SQL执行，具备数据找回能力。同时在Oracle租户下，还支持as of timestam/scn这种查询。

2019年10月，OceanBase斩获TPC-C性能测试榜首。创造了tpmc6088万的世界记录，是前任榜首Oracle的2倍。同年十一月份，在支付宝的双十一大促中又创造了6100万笔/秒的支付峰值，再次打破世界记录。经过多次极端业务的考验，OceanBase证明，在性能、可靠性、可用性上，分布式数据库是可以和集中式数据库媲美的。传统的商业数据库，如oracle、SQL server、DB2都依赖高端的硬件设备（小机，存储，还有光纤网络），但是OceanBase只需要普通的PC服务器，SSD盘、万兆网络就行。而且它还具有高存储压缩率。OceanBase上云后，目前除了数据库本身是按规格收费、迁移服务按小时收费外，其它管理平台（OCP、ODC、OTA）是免费的。通过OCP可以方便地管理集群、租户、数据库。用户，监控租户和节点的性能。通过ODC可以方便地管理和维护数据库对象（表/视图/函数/存储过程等）。使用其SQLConsole可以便捷地操作数据库。通过OTA，可以及时发现当前业务库存在问题的SQL，提供优化建议，绑定执行计划。使用这些平台可以使运维操作白屏化，降低了运维难度。

未来，OceanBase将会根据用户需求提供更多实用、高效的特性，同时周边生态产品的功能也会越来越完善，敬请期待。

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