モノリシックモデルから分散モデルへと進化したKingsoft Cloudは、より高性能なデータベースDragonBaseを構築しました。

今日、情報は急速に発展し、多様化しており、現代の情報技術の 3 つの中核基盤の 1 つであるデータベースの重要性はますます明らかになっています。従来の商用データベース製品の人気が徐々に低下するにつれて、より多くのエンタープライズ レベルのユーザーがクラウド分散データベースやオープン ソース データベース製品に徐々に目を向けるようになっています。クラウド展開モデルは、従来の展開モデルを徐々に上回り、市場開発のトレンドになりつつあります。 12月18日、グローバル分散クラウドカンファレンスの分散データフォーラムで、Kingsoft Cloud DatabaseのディレクターであるYu Shao氏が「Kingsoft Cloudの分散データベースDragonBaseの実践と開発」について講演しました。

モノリシックから分散型へ進化するKingsoft Cloud、データベース製品のフルレンジを展開

「モノリシックから分散型まで、データベースアーキテクチャ全体の開発は、大まかに3つの形式に分けられます。Kingsoft Cloudは、データベース製品のフルレンジを展開しています」とYu Shao氏は述べています。

最初のタイプはモノリシック データベースで、主に MySQL や PostgreSQL などのマスター スレーブ アーキテクチャに基づいています。成熟度と安定性が高いのが利点ですが、パフォーマンスと容量が 1 台のマシンに制限されるのが欠点です。ビジネスが急速に発展している場合、ビジネス開発のニーズを満たすことは困難です。

2 番目のタイプは、PolarDB や Aurora に似た共有データベースです。高い互換性と微細レベルの拡張性が特長です。ハードウェア要件が高く、コストが高いなどの欠点も明らかです。シングルポイント書き込みのため、パフォーマンスは 100,000 レベルにしか達しません。分散ストレージに障害が発生した場合、その影響は比較的大きいため、パブリック クラウドの顧客ニーズに適しています。

3 番目のタイプは分散データベースです。これは現在主流のデータベースであり、主に分散 SQL エンジンと分散ストレージが含まれます。その中で、分散 SQL エンジンの設計において各メーカーが実装する機能は基本的に類似しています。分散ストレージには、主に B+ ツリーに基づくリレーショナル ストレージと LSM ツリーに基づく KV ストレージが含まれます。最初の 2 つのアーキテクチャと比較すると、分散データベースはコンピューティング能力またはストレージ容量の水平拡張を実現できます。欠点は、一部の SQL 構文や関数と互換性がないことですが、まだ改善の余地はたくさん残っています。

「Kingsoft Cloud は、モノリシック RDS、共有 KingDB、分散 DragonBase を含む 3 つのアーキテクチャ タイプすべてのデータベースのレイアウトを作成しました」と Yu Shaozai 氏は述べています。

Kingsoft Cloud には、幅広いデータベース製品が揃っています。リソースレベルでは、Kingsoft Cloud パブリック クラウドが軽量の LXC と KVM を提供し、K8S に基づくコンテナ化が開発中です。ストレージは、ローカル ディスク、クラウド ディスク、オブジェクト ストレージなどを提供できます。エンジンレベルでは、MySQL、PgSQL、KingDBなどのリレーショナル製品に分かれており、NoSQLにはRedis、MongoDB、InfluxDBなどのデータベース製品が含まれます。サービスレベルでは、データ転送DTS、分散トランザクションDTX、セキュリティ監査DBAudit、データ管理DMS、データバックアップDBSなどのサービスを提供します。

「顧客がデータベース製品を使用したい場合、データ移行は避けられません。DTS はデータ移行を解決するサービス製品です。Oracle などの商用データベースを使用する従来の業界には、異種データ移行機能も提供する必要があります。従来の業界には、集中型のコア システムがあり、分散アーキテクチャへの移行にはサービスの分割が伴います。サービス間の分散トランザクションには、DTX などの分散トランザクション ミドルウェア サービスを使用する必要があります。」 Yu Shao 氏は、さらに、監査、管理、バックアップなどの重要な付加価値サービス向けのさまざまな製品ソリューションも提供していると述べました。

実際、Kingsoft Cloud は 2016 年にはすでに DragonBase の単一バージョンをリリースしていました。 2017年から2018年にかけて、単一バージョンの安定性とパフォーマンスを大幅に最適化しました。 2019年にDragonBaseの分散バージョン1.0をリリースしました。 2020年には、分散トランザクション、分散コンピューティング、高可用性、柔軟な拡張、セキュリティ監査、強力なデータ一貫性、災害復旧、クラウド管理プラットフォーム、データ移行などのコア機能をサポートするアップグレードバージョン2.0をリリースしました。開発中の DragonBase 3.0 バージョンは、Oracle 互換性、分散コンピューティング エンジン、自動化された操作とメンテナンスの面で反復されます。現在、DragonBase は金融、インターネット、政府、企業など多くの分野に適用されており、安定した高性能で安全かつ信頼性の高いデータベース サービスを提供しています。

Yu Shao 氏は、DragonBase の全体的なアーキテクチャは主にデータベース クラウド プラットフォームとカーネルで構成されていると述べました。その中で、クラウドプラットフォームは、データベースリソースのスケジューリング、障害切り替え、監視と操作、データ検証などの機能を提供することができ、コンテナを使用してデータベースカーネルを展開し、マルチテナント、リソースの分離、弾力的な拡張などの機能を実現することができます。データベース カーネルは、モノリシックと分散の両方の展開形式をサポートし、Share-Nothing アーキテクチャを採用し、パフォーマンスと容量の水平拡張を実現し、ハッシュ、範囲、リストなどのシャーディング方式をサポートします。現在、DragonBase は X86 プラットフォームをサポートできるだけでなく、主流の ARM プラットフォームにも優れたサポートを提供します。

DragonBaseの継続的に改善されるコア機能の6つの主要機能

「強力な一貫性、高可用性、容易なスケーラビリティ、高い信頼性、高性能、そしてセキュリティは、Kingsoft Cloud DragonBase データベースが構築し、継続的に改善している 6 つのコア機能です」と Yu Shao 氏は述べています。

一貫性の面では、DragonBase の分散トランザクションは、読み取りと書き込みの一貫性を最適化することでパフォーマンスを 30% 以上向上させることができます。 1 つ目はトランザクション処理の最適化で、1 段階のローカル トランザクション + 非同期管理を導入してトランザクション スループットを向上させます。 2 つ目は、分散トランザクションの分散一貫性読み取りを実現し、バッチおよびパイプライン テクノロジを使用して SQL レイテンシ損失と RC 分離レベルを低減するためのグローバル中央クロックの最適化です。

高可用性の面では、アクティブ + パッシブ検出、プロトコル層およびアプリケーション層の検出を提供し、サーキットブレーカーメカニズムをサポートし、使用できないノードの数が設定されたしきい値を超えるとスイッチングを停止します。高可用性サービス自体の異常によりサービスの可用性に影響を与える大規模な切り替えを回避するために、手動介入によって確認します。また、「2 つの場所と 3 つのセンター」および「3 つの場所と 5 つのセンター」の地域間高可用性展開もサポートし、インスタンス レベル、コンピュータ ルーム レベル、地域レベルのサービス高可用性保証を提供して、RTO が 30 秒未満であることを保証します。

スケーラビリティの面では、DragonBase はコンピューティング ノードとストレージ ノードの水平 (スケールアウト) および垂直 (スケールアップ) 拡張機能をサポートできます。スケールアウト コンピューティング ノードは、クラスターのスループットとパフォーマンスを水平方向に拡張する機能を備えています。スケールアウト ストレージ ノードは、シャーディング、サブテーブルに基づく自動移行、および容量とアクセス人気に基づく移行をサポートします。スケールアップにより、ノードのアップグレードと読み取り/書き込み分離機能を実現でき、さまざまなビジネスのニーズを満たすために複数の読み取り/書き込み分離および負荷分散戦略をサポートできます。

高い信頼性の面では、ビジネスによってデータの一貫性に対する要件が異なることを考慮して、DragonBase は非同期、半同期、強力な同期の 3 つのデータ同期モードをサポートしており、必要に応じてビジネスを展開できます。 DragonBase の DTS は、データ移行とリージョン間のデータ同期をサポートし、数秒または数ミリ秒単位の遅延でテーブル レベルの同期や行レベルの同期を実現できます。 DragonBase は、オンライン データの信頼性に加えて、オフライン データの信頼性も検証します。

高性能の面では、DragonBase はスレッド プール、非同期トランザクション送信、非同期デッドロック検出などの最適化テクノロジを含むデータベース カーネル エンジンを徹底的に最適化します。 「高同時実行条件下では、DragonBase の単一ノード パフォーマンスはコミュニティ バージョンよりも 40% 以上高く、水平拡張も実現できます」と Yu Shaozai 氏は述べています。

それだけでなく、実際の運用・保守プロセスにおいても、DragonBase のインテリジェントな管理・制御プラットフォームが多次元のサービスを提供します。同時に、DragonBase は完全な管理機能を備えており、インスタンスの作成とアップグレード、バックアップとリカバリ、弾力的な拡張、データ移行などをサポートし、OPENAPI などのインターフェイスを提供して、ユーザーにインスタンスの作成、削除、アップグレードなどの基本的な操作を提供します。

インターネット金融業界の災害復旧ソリューションにおいて、DragonBase は 2 つの場所で 3 つのセンターをサポートし、同じ都市でのデュアル アクティブ/アクティブ、異なる場所での災害復旧とユニット化を実現し、各 AZ のアプリケーションとデータが完全であることを保証します。 「データ レベルでは、データの一貫性を確保するためにマルチコピー同期メカニズムを使用しています。これにより、同じリージョン内の RPO が 0 に近づきます。DTS 非同期レプリケーションはリージョン間で使用され、並列レプリケーションや柔軟なタスク スケジューリングなどの最適化方法により、RPO を数秒に短縮できます」と Yu Shao 氏は述べています。

モノリシックから共有アーキテクチャ、主流の分散データベースまで、Kingsoft Cloud は、より多くの企業に優れたデータ コンピューティングおよびストレージ サービスを提供するために、より高性能なデータベース製品を段階的に改善し、構築し続けています。