PolarDB:アーキテクチャ

分散データベースサービスの進化は、業界で利用可能なシャーディング、NewSQL、クラウドネイティブデータベーステクノロジーといった種類のテクノロジーによって推進されています。それぞれのテクノロジーは独自のメリットと機能を提供します。PolarDB-X アーキテクチャは、安定性を確保するために Distributed Relational Database Service (DRDS) と X-DB テクノロジーを活用し、PolarDB のクラウドネイティブテクノロジーを統合し、分散システムにおけるデータ整合性を確保するために NewSQL 機能を提供します。これにより、PolarDB-X は [クラウドネイティブで分散された] アーキテクチャに基づいてデータベースサービスを提供できます。

次の図は、PolarDB-X の全体アーキテクチャを示しています。

コアコンポーネント

• グローバルメタサービス (GMS): 分散メタデータと Timestamp Oracle (TSO) と呼ばれるグローバルタイムスタンプディストリビューターを提供し、テーブル、スキーマ、統計などのメタ情報を管理します。 GMS は、アカウントや権限などのセキュリティ情報も管理します。

• コンピュートノード (CN): コアオプティマイザーとエグゼキューターを含む分散 SQL エンジンを提供します。 CN はステートレス SQL エンジンを使用して分散ルーティングとコンピューティングを提供し、2 フェーズコミットプロトコル (2PC) を使用して分散トランザクションを調整します。また、CN は DDL 文を分散方式で実行し、グローバルインデックスを管理します。

• データノード (DN): データストレージエンジンを提供します。 DN は Paxos を使用して高信頼性のストレージサービスを提供し、分散トランザクションにマルチバージョン同時実行制御 (MVCC) を使用します。また、DN はプッシュダウン計算機能を提供して、分散システムで Project、Filter、Join、Agg などのオペレーターをプッシュダウンし、ローカル SSD と共有ストレージをサポートします。

• 変更データキャプチャ (CDC): MySQL と互換性のあるプライマリ/セカンダリレプリケーションプロトコルを提供します。プライマリ/セカンダリレプリケーションプロトコルは、MySQL バイナリロギングでサポートされているプロトコルとデータ形式と互換性があります。 CDC はプライマリ/セカンダリレプリケーションプロトコルを使用してデータを交換します。

• カラムナーノード: 永続的な列ストアインデックスを提供し、分散トランザクションログに記録された変更に基づいてリアルタイムで列ストアインデックスを維持および更新して、効率的な分析クエリ処理を促進します。オブジェクトストレージを活用し、CN と連携して動作することで、カラムナーノードはリアルタイム更新に必要なスケーラビリティと、スナップショット整合性クエリを実行する機能を提供します。

コアモジュール

PolarDB-X のアーキテクチャは、従来のスタンドアロンリレーショナルデータベースのアーキテクチャと似ています。 PolarDB-X アーキテクチャには、ネットワークレイヤー、SQL 解析レイヤー、最適化レイヤー、実行レイヤー、およびストレージレイヤーが含まれています。最適化レイヤーは論理最適化と物理最適化をサポートします。実行レイヤーは、単一ノードの 2 フェーズ実行、単一ノードの並列実行、およびクロスノードの並列実行をサポートします。ストレージレイヤーは、従来のスタンドアロンデータベースのさまざまな最適化方法と実行方法をサポートします。

PolarDB-X は MySQL プロトコルとエコシステムと高度に互換性があります。 PolarDB-X は、Java Database Connectivity (JDBC) や Open Database Connectivity (ODBC) などの一般的な MySQL ドライバーをサポートし、Java、Go、C、C++、Python などの複数のプログラミング言語と互換性があります。 PolarDB は、データのインポートとエクスポートに使用されるツールと、さまざまなクライアント GUI もサポートしています。次の図は、PolarDB-X でサポートされているデータベースツールの完全なセットを示しています。

PolarDB-X は、次のデータベースツールと連携してクローズドループを形成できます。

• Data Management Service (DMS) は、10 年以上にわたって使用されている Alibaba データベース serviceplatform のクラウドベースバージョンです。 DMS は、すぐに使用できる、一元化された Web ベースのデータベース管理端末を提供し、複数のデータベースタイプと環境をサポートします。端末をインストールしたり、O&M 操作を実行したりする必要はありません。 DMS は、企業ユーザーが Alibaba グループのソリューションと同じレベルのセキュリティ、効率性、コンプライアンスを確保するデータベース DevOps ソリューションを迅速に構築するのに役立ちます。

• Database Autonomy Service (DAS) は、機械学習とデータベースエキスパートの経験を活用して、データベースの認識、修復、最適化、O&M、およびセキュリティ管理を自動化するクラウドサービスです。 DAS はデータベース管理を簡素化し、手動操作によるサービス障害を防ぎます。これにより、データベースサービスの安定性、セキュリティ、効率性が確保されます。

• Data Transmission Service (DTS) は、リレーショナルデータベース、NoSQL データベース、ビッグデータ分析サービスなどのデータソースをサポートしています。 DTS は、データ移行、変更追跡、およびリアルタイム同期を提供し、パブリッククラウドとハイブリッドクラウドのシナリオで非同期的にミリ秒単位でデータを転送できるようにします。 DTS の基盤となるインフラストラクチャは、独身の日ショッピングフェスティバル中に Alibaba グループサービスのワークロードを処理するために使用されるアクティブ地理的冗長性アーキテクチャを使用します。このようにして、DTS は数千のダウンストリームアプリケーションにリアルタイムのデータストリームを提供できます。

• データディザスタリカバリは、費用対効果が高く、企業のビジネス要件を満たすために使用できるクラウドネイティブバックアッププラットフォームです。データセンター、サードパーティクラウド、パブリッククラウド、ハイブリッドクラウドなど、複数の環境にデプロイされているデータベースを保護できます。

PolarDB-X インスタンスは Kubernetes に基づいてデプロイされ、パフォーマンス専有型物理サーバーでホストされます。

1. PolarDB-X インスタンスは複数のノードで構成されています。PolarDB-X インスタンスを購入する際は、少なくとも 2 つのノードを指定する必要があります。インスタンスが作成された後、少なくとも 1 つのノード単位でインスタンスをスケールインまたはスケールアウトできます。各ノードは、4c16g、8c32g、16c64g など、さまざまなインスタンスの仕様をサポートしています。

2. PolarDB-X は、さまざまなレベルのリソース分離の要件を満たすために、次のインスタンスファミリを提供します。汎用、専用、専用ホスト。汎用: CPU コアなどのアイドル状態の計算リソースは、同じサーバー上の PolarDB-X インスタンス間で共有されます。これにより、費用対効果が向上します。専用: 各 PolarDB-X インスタンスに割り当てられた CPU コアなどのサーバーの計算リソースは、そのインスタンス専用です。これにより、パフォーマンスの安定性が向上します。

3. PolarDB-X は、パブリッククラウドとハイブリッドクラウドでさまざまな配信形態をサポートしています。 Alibaba Cloud パブリッククラウドでは、リージョンとゾーンにまたがって PolarDB-X インスタンスをデプロイできます。ネットワークとセキュリティに関連するシナリオでは、PolarDB-X は仮想プライベートクラウド (VPC)、IP アドレスホワイトリスト、非対称暗号化、および透過的データ暗号化 (TDE) をサポートしてデータセキュリティを確保します。Alibaba Cloud ハイブリッドクラウドでは、DBStack を使用して軽量な方法で PolarDB-X インスタンスをデプロイできます。このようにして、データベースをデプロイし、マシンの既存のハードウェアで O&M 操作を実行できます。