云栖大会开源重磅升级！PolarDB-X v2.2: 企业级和国产化适配

2022 年云栖大会上，PolarDB-X 发布 2.2.0 版本，这是一个重要的里程碑版本，重点推出符合分布式数据库金融标准下的企业级和国产化适配，共包括八大核心特性，全面提升 PolarDB-X 分布式数据库在金融、通讯、政务等行业的普适性。

架构简介

PolarDB-X 采用 Shared-nothing 与存储分离计算架构进行设计，系统由4个核心组件组成。

• 计算节点（CN, Compute Node）
  计算节点是系统的入口，采用无状态设计，包括 SQL 解析器、优化器、执行器等模块。负责数据分布式路由、计算及动态调度，负责分布式事务 2PC 协调、全局二级索引维护等，同时提供 SQL 限流、三权分立等企业级特性。
• 存储节点（DN, Data Node）
  存储节点负责数据的持久化，基于多数派 Paxos 协议提供数据高可靠、强一致保障，同时通过 MVCC 维护分布式事务可见性。
• 元数据服务（GMS, Global Meta Service）
  元数据服务负责维护全局强一致的 Table/Schema, Statistics 等系统 Meta 信息，维护账号、权限等安全信息，同时提供全局授时服务（即 TSO）。
• 日志节点（CDC, Change Data Capture）
  日志节点提供完全兼容 MySQL Binlog 格式和协议的增量订阅能力，提供兼容 MySQL Replication 协议的主从复制能力。

开源地址：[https://github.com/ApsaraDB/galaxysql]

版本说明

梳理下PolarDB-X 开源脉络：

• 2021年10月，在云栖大会上，阿里云正式对外开源了云原生分布式数据库PolarDB-X，采用全内核开源的模式，开源内容包含计算引擎、存储引擎、日志引擎、Kube等。
• 2022年1月，PolarDB-X 正式发布 2.0.0 版本，继 2021 年 10 月 20 号云栖大会正式开源后的第一次版本更新，更新内容包括新增集群扩缩容、以及binlog生态兼容等特性，兼容 maxwell 和 debezium 增量日志订阅，以及新增其他众多新特性和修复若干问题。
• 2022年3月，PolarDB-X 正式发布 2.1.0 版本，包含了四大核心特性，全面提升 PolarDB-X 稳定性和生态兼容性，其中包含基于Paxos的三副本共识协议。
• 2022年5月，PolarDB-X正式发布2.1.1 版本，重点推出冷热数据新特性，可以支持业务表的数据按照数据特性分别存储在不同的存储介质上，比如将冷数据存储到Aliyun OSS对象存储上。

2022年9月份，PolarDB-X 数据库高分通过分布式数据库金融标准验证，共进行了 337 个检测项的验证工作，涉及：架构、运维、安全、容灾、性能等。经专家评审后，PolarDB-X 判定符合的检测项为323项，整体测试结果表现优异。

2022年10月份，PolarDB-X 正式发布2.2.0版本，这是一个重要的里程碑版本，重点推出符合分布式数据库金融标准下的企业级和国产化适配，共包括八大核心特性，全面提升 PolarDB-X 分布式数据库在金融、通讯、政务等行业的普适性。

01 国产ARM适配

目前市场上对于国产服务器的适配有比较强的需求，常见的需求就是兼容CPU ARM架构，除了数据库能正常运行在ARM架构上，还需要结合国产ARM架构优化数据库的性能。

参考文档：主流CPU性能摸底(Intel/AMD/鲲鹏/海光/飞腾)

PolarDB-X V2.2.0版本开始，同时发布兼容X86/ARM架构的二进制版本，另外配套的数据库部署工具，也会支持ARM架构下的numa绑核能力，提升数据库的性能。

执行docker mainfest inspect(查看对应的二进制版本)

02 全新读写分离架构

MySQL生态里读写分离是一种比较常见的技术，除了用于解决写少读多场景的优化，也经常用于OLTP/OLAP业务隔离的典型场景，比如考虑在线数据库的稳定性，通过读写分离将个别复杂查询发送给MySQL的备库。

传统MySQL的读写分离：

存在的问题：

1. 需要有额外的Proxy组件 或者 业务代码路由，实现可控的读写分离路由
2. 备库读存在数据一致性问题，比如请求A在主库完成写入，然后立马到备库读数据因为复制延迟，可能读不到刚写入的数据
3. 需要额外的OLAP的列存数据 + 外置的复制同步(比如类canal的视线)，支持更复杂的报表查询

PolarDB-X的读写分离架构：

1. 计算节点(CN)承当读写分离的路由组件，无需引入额外组件，多个CN节点需配置一个负载均衡设备(比如LVS)
2. 提供全局一致性读，在读写分离路由到备库上的请求，保证业务写后读的数据一致性，提供更易用的读写分离能力
3. 提供HTAP行列混存架构，多份数据+一套SQL引擎，提供HTAP混合负载能力

强一致读写分离

分布式数据库，天然具备多副本的能力，PolarDB-X采用了Paxos多数派共识协议，借助于Paxos协议的日志流LogIndex(全局递增的唯一序列，记录Paxos日志下标)，PolarDB-X可以基于LogIndex实现多副本的全局一致性读，达到读写分离的效果

PolarDB-X在传统的MySQL读写分离架构基础上，引入了Paxos Learner节点作为只读RO节点(不参与Paxos三副本投票，仅异步复制数据，RO节点CPU跑满不会影响三副本多数派的写入)。在读写分离模式下，路由到只读RO节点的流量，PolarDB-X会优先获取主库的LogIndex，确保RO副本的LogIndex超过该值，同时利用分布式事务MVCC的TSO时间戳版本，可以实现满足RC/RR隔离级别下的强一致读写分离。

1、 强一致读写分离测试：模拟业务先写后读的场景，写发生在RW库、读发生在RO库

从这个测试来看，模拟业务的先写后读的模式，会出现读不到数据的情况。

2、sysbench压测，验证强一致读写分离模式下的性能扩展

CN节点规格：2*16C128G，DN节点规格：RW主实例 2*4C32G、RO只读实例2*4C32G

sysbench oltp_read_only场景：

sysbench --config-file='sysb.conf' --db-ps-mode='disable' --skip-trx='on' --mysql-ignore-errors='all' --tables='16' --table-size='10000000' --range-size=5 --threads=512 oltp_read_only run

从测试结果看：

1. 在强一致性读下，在OLTP读场景下流量从主实例切换到只读实例上吞吐的性能衰减20～30%，但是通过添加只读实例个数，性能可以做到一定的线性增加；

2.在弱一致性读下，在TP读场景下流量从主实例切换到只读实例上吞吐的性能未衰减，且通过添加只读实例的个数，性能可以做到线性增加；

HTAP混合负载

HTAP架构的核心目标是帮助用户降低成本：运维成本、使用成本。比如：传统的OLTP + ETL + OLAP的解决方案，最大的挑战在于运维成本的复杂性和稳定性，HTAP数据库的一体化架构可以有效降低外置的运维成