數(shù)據(jù)庫國產(chǎn)化替代面臨的問題及對策研究

周亞潔

(武漢達夢數(shù)據(jù)庫有限公司 武漢 430206) (zhouyajie@dameng.com)

數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)屬于核心基礎(chǔ)軟件，支撐著各類信息管理應(yīng)用系統(tǒng)，對保障國家信息安全意義重大.開發(fā)國產(chǎn)數(shù)據(jù)庫、實現(xiàn)自主可控一直是中國數(shù)據(jù)庫界追求的目標.20世紀70年代末，數(shù)據(jù)庫技術(shù)進入中國.在幾十年的發(fā)展過程中，很多業(yè)內(nèi)的先驅(qū)率先學(xué)習(xí)國外先進的數(shù)據(jù)庫技術(shù)，再通過消化吸收以及自主創(chuàng)新研制出了多種自主可控的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，實現(xiàn)了國產(chǎn)數(shù)據(jù)庫軟件從零到有的突破.

1988年，作為國內(nèi)最早研究DBMS的專家馮玉才教授研制出我國第1個自主版權(quán)的國產(chǎn)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)原型CRDS，駁倒了中國沒有能力開發(fā)國產(chǎn)的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的謬論，并在此基礎(chǔ)上將數(shù)據(jù)庫與人工智能、面向?qū)ο蟆⒌乩硇畔?、多媒體、網(wǎng)絡(luò)、圖像、圖形、安全等多個領(lǐng)域知識的交叉研究，研制出多種數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的原型及產(chǎn)品[1].與此同時，業(yè)內(nèi)很多同行也在國內(nèi)開展了數(shù)據(jù)庫技術(shù)的教學(xué)與研究工作.這些初具形態(tài)的國產(chǎn)數(shù)據(jù)庫軟件通過應(yīng)用實踐逐漸轉(zhuǎn)化成真正的自主可控數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品.

經(jīng)過多年的數(shù)據(jù)庫科研經(jīng)驗的積累，在國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃(例如“八六三”計劃)等一系列政策的支持下，一批優(yōu)秀的研發(fā)成果逐漸被市場認可.2000年，在國家計委、科技部、信息產(chǎn)業(yè)部、總裝備部、公安部等中央部委、省市政府的支持扶植下，馮玉才教授創(chuàng)建了我國第1個數(shù)據(jù)庫公司——武漢華工達夢數(shù)據(jù)庫有限公司.此后，國內(nèi)陸續(xù)成立了一批優(yōu)秀的國產(chǎn)數(shù)據(jù)庫企業(yè).國產(chǎn)數(shù)據(jù)庫廠商通過市場化運作，10余年來不斷發(fā)展壯大，在市場上取得接連突破.

近年來，國家高度重視信息安全問題，支持國產(chǎn)基礎(chǔ)軟件發(fā)展的力度前所未有，出臺了一系列政策措施加速我國基礎(chǔ)軟件的發(fā)展.同時，受大數(shù)據(jù)和云計算服務(wù)日益擴展的影響，業(yè)界對數(shù)據(jù)庫的需求大幅提高，傳統(tǒng)企業(yè)都開始拓展數(shù)據(jù)分析和應(yīng)用端的業(yè)務(wù).根據(jù)賽迪顧問《2016—2017中國平臺軟件市場研究年度報告》的數(shù)據(jù)顯示，2016年，中國數(shù)據(jù)庫市場整體規(guī)模達92.85億元，同比升高12個百分點[2].數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)作為信息系統(tǒng)的核心，是國家戰(zhàn)略必爭的高新技術(shù)，是企業(yè)信息系統(tǒng)必不可少的組成部分，具有巨大的市場空間.

1 國產(chǎn)化替代面臨的問題

國產(chǎn)自主可控數(shù)據(jù)庫經(jīng)歷了多年發(fā)展，近年來取得了一定市場成果，在一些關(guān)鍵、核心的行業(yè)、領(lǐng)域得到了較為成功的應(yīng)用.隨著國家對于信息化建設(shè)的自主可控程度的重視，近年來的信息系統(tǒng)建設(shè)越來越強調(diào)基于全國生態(tài)環(huán)境下的信息系統(tǒng)自主可控，整體系統(tǒng)的整合及適配是國產(chǎn)化未來深入和推廣的關(guān)鍵.單一層面的國產(chǎn)化逐步遇到生態(tài)體系支撐乏力的問題，整合協(xié)同才能繼續(xù)深入核心應(yīng)用系統(tǒng)，以應(yīng)用為角度的各類國產(chǎn)化產(chǎn)品適配是未來每個項目都會遇到的問題[3].

在此過程中，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)軟件與國產(chǎn)自主可控的CPU、操作系統(tǒng)、中間件、應(yīng)用軟件等上下游產(chǎn)品進行了大量的適配、磨合與優(yōu)化工作，在多個層面解決了很多問題，基本滿足了相關(guān)用戶的需求.但從前期暴露出來的問題，及已有的解決方案來看，如果要更廣泛地向更核心、更高端的行業(yè)、領(lǐng)域推廣完全自主可控的整體解決方案，仍然存在諸多問題，這些問題進行歸納后主要有以下6個方面.

1.1 數(shù)據(jù)庫性能

從前期已有的各類應(yīng)用試點的實施過程來看，自主可控環(huán)境下存在著性能不足的問題,這一問題在CPU、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、中間件等各環(huán)節(jié)普遍存在.對于數(shù)據(jù)庫而言，用戶所面對的性能問題的原因也較為復(fù)雜，常見的有：數(shù)據(jù)庫軟件針對自主可控CPU+操作系統(tǒng)進行優(yōu)化不足；數(shù)據(jù)庫軟件在一些功能的技術(shù)實現(xiàn)上采用了通用的，但更依賴CPU計算能力的方法；CPU，IO設(shè)備等硬件能力不足；應(yīng)用程序針對自主可控環(huán)境下的數(shù)據(jù)庫優(yōu)化不足等.

針對這些性能問題，數(shù)據(jù)庫廠商一方面需要向應(yīng)用開發(fā)商提供技術(shù)支持，使應(yīng)用程序采用良好的數(shù)據(jù)庫設(shè)計與優(yōu)化方法，同時也需要對部分數(shù)據(jù)庫的內(nèi)部實現(xiàn)機制進行優(yōu)化，提升自主可控數(shù)據(jù)庫在自主平臺下的性能表現(xiàn).

1.2 生態(tài)融合適配

自主可控軟硬件產(chǎn)品起步較晚，整體的功能、性能、可靠性等表現(xiàn)與國外生態(tài)體系相比尚有差距，因此現(xiàn)階段處于快速迭代階段，存在著新型號、新版本更新較頻繁的現(xiàn)狀.這一現(xiàn)狀對于快速提升自主可控生態(tài)的產(chǎn)品技術(shù)水平有較好的幫助，但同時也造成自主可控軟硬件生態(tài)成員的融合適配處于不穩(wěn)定的狀態(tài).

可以預(yù)見在未來的一段時間內(nèi)，新的CPU型號、新的整機配置、新的操作系統(tǒng)版本、新的數(shù)據(jù)庫、中間件版本會不斷涌現(xiàn)，因此需要對新的CPU、操作系統(tǒng)、存儲設(shè)備等產(chǎn)品進行及時的兼容適配和優(yōu)化工作.

另一方面，隨著云計算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)趨勢的發(fā)展，預(yù)期自主可控產(chǎn)品在未來幾年將同樣面臨云化、大數(shù)據(jù)處理的需求.如何將現(xiàn)有的自主可控數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品與云計算和大數(shù)據(jù)需求進行結(jié)合發(fā)展，也將成為緊迫的問題和需求.

1.3 應(yīng)用的開發(fā)移植

對于應(yīng)用開發(fā)人員而言，一方面由于長期使用Oracle等軟件產(chǎn)品，已經(jīng)使得開發(fā)人員對相關(guān)產(chǎn)品產(chǎn)生了“粘性”.這體現(xiàn)在對特定的SQL語法、特定的編程開發(fā)接口、應(yīng)用開發(fā)框架、形成的大量基于國外數(shù)據(jù)庫的可復(fù)用的組件等.另一方面，對于成熟的數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品而言，保證對主要標準的符合性是保證滿足絕大多數(shù)應(yīng)用系統(tǒng)的基本條件.因此對于自主可控數(shù)據(jù)庫而言，需要在保證主要標準符合性的前提下，盡可能降低應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)人員的學(xué)習(xí)和遷移成本.

1.4 關(guān)系數(shù)據(jù)庫的擴展能力

關(guān)系數(shù)據(jù)庫的高可擴展在以前仍然是一個相對冷門的話題，在大數(shù)據(jù)和云計算時代到來之前，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用場景所需要的數(shù)據(jù)庫擴展能力主要指的是Scale UP能力.而通過集群進行橫向擴展則僅限于Oracle的RAC技術(shù)，絕大多數(shù)場景下也僅僅需要2～4個節(jié)點的規(guī)模.

互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展帶來了云計算和大數(shù)據(jù)時代，在此背景下，數(shù)據(jù)庫也開始面臨橫向擴展問題.尤其是黨政、核心行業(yè)的大數(shù)據(jù)應(yīng)用場景下，如何使得數(shù)據(jù)庫能夠通過橫向擴展以滿足超大規(guī)模的數(shù)據(jù)存儲、計算要求，成為數(shù)據(jù)庫發(fā)展的一個重要方向[4].

國產(chǎn)自主可控數(shù)據(jù)庫近年來在大規(guī)模并行處理(MPP)數(shù)據(jù)庫方面做了很多工作，形成了一些相對原有系統(tǒng)擴展能力更大的產(chǎn)品和方案.但由于自主可控生態(tài)產(chǎn)品固有的性能起點較低(如同樣是12個節(jié)點的MPP，基于X86上的MPP數(shù)據(jù)庫集群性能顯著優(yōu)于基于自主可控CPU上的MPP數(shù)據(jù)庫集群)，系統(tǒng)對于擴展能力就提出了更高的需求.

1.5 規(guī)模系統(tǒng)的運維能力

由于國產(chǎn)自主可控數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品長時間在相對低端的應(yīng)用環(huán)境中進行推廣，因此對于數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的管理和運維需求相對較弱.但近年來隨著自主可控產(chǎn)品在更多核心行業(yè)的應(yīng)用，系統(tǒng)規(guī)模越來越大、系統(tǒng)對運維的要求也越來越高.傳統(tǒng)的基于圖形界面的、一個實例一個實例的操作方式，已經(jīng)不能滿足大規(guī)模數(shù)據(jù)中心等場景下的運維需求.用戶對于數(shù)據(jù)庫管理運維已經(jīng)提出了運維管理集中化、自動化的要求.

1.6 信息系統(tǒng)安全問題

相對于國外數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品，自主可控基礎(chǔ)軟硬件在可控安全方面有一定優(yōu)勢，尤其是在國家信息系統(tǒng)的安全設(shè)計方面，具有更全面、更完善的安全機制設(shè)計.這一優(yōu)勢在后續(xù)的產(chǎn)品技術(shù)發(fā)展過程中應(yīng)需要保證投入，以維持現(xiàn)有的高水準.

但同時，隨著自主可控信息產(chǎn)品的更廣泛應(yīng)用，大量的第三方安全廠商、白帽子黑客等技術(shù)力量，將對自主可控軟硬件產(chǎn)品的漏洞挖掘工作投入更多的關(guān)注和精力，因此更積極地與相關(guān)廠商進行聯(lián)系合作，更緊密地與國內(nèi)各大漏洞平臺進行溝通協(xié)商、更及時地處理外部發(fā)現(xiàn)的安全漏洞，進行補丁開發(fā)和版本升級工作，已逐步成為保證自主可控基礎(chǔ)軟硬件高安全能力的重要任務(wù)[5].

2 國產(chǎn)數(shù)據(jù)庫的應(yīng)對策略

國產(chǎn)數(shù)據(jù)庫要實現(xiàn)國產(chǎn)化替代，就需要從多個技術(shù)方向進行技術(shù)研發(fā)和技術(shù)更新，以應(yīng)對出現(xiàn)的需求和問題.概括而言，主要有以下幾個方面.

2.1 并發(fā)控制與數(shù)據(jù)緩存技術(shù)

關(guān)系數(shù)據(jù)庫的一大應(yīng)用場景是聯(lián)機事務(wù)處理(OLTP)類業(yè)務(wù).其典型特點是高并發(fā)、短事務(wù)、低延遲.因此需要數(shù)據(jù)庫對并發(fā)控制機制進行優(yōu)化，以有效提升高并發(fā)環(huán)境下的事務(wù)吞吐能力；緩存機制的改進，特別是針對高并發(fā)環(huán)境下的緩存讀寫沖突、熱點爭用的改進，能夠有效緩解并發(fā)沖突，提升整體性能[6].

國外數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品在并發(fā)控制和數(shù)據(jù)緩存方面已經(jīng)非常成熟，尤其是以O(shè)racle為代表的產(chǎn)品，依靠其并發(fā)控制和數(shù)據(jù)緩存機制，能夠支撐大規(guī)模的并發(fā)訪問，在銀行、電信等高端應(yīng)用場景下能夠穩(wěn)定高效運行.而國產(chǎn)數(shù)據(jù)庫在這方面則仍有一定差距，也是中高端業(yè)務(wù)場景對自主可控產(chǎn)品的顧慮之一.

2.2 讀寫分離技術(shù)

讀寫分離技術(shù)(如圖1所示)是面向高并發(fā)，且具有“讀多寫少”特點的應(yīng)用場景的高性能、高可用解決方案.通過將大量讀操作分散到多個從節(jié)點，寫入操作集中在主節(jié)點，基于日志進行主從實時數(shù)據(jù)同步，以保證數(shù)據(jù)一致性的思路，能夠很好地降低自主可控服務(wù)器上的業(yè)務(wù)負載.

國外數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品尚沒有成熟的、產(chǎn)品化的讀寫分離集群產(chǎn)品.但讀寫分離的思想已經(jīng)在各大互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)，如Facebook、阿里巴巴等，基于中間件層面和應(yīng)用層的設(shè)計，得到較為廣泛應(yīng)用.

而數(shù)據(jù)庫層實現(xiàn)讀寫分離更有優(yōu)勢，一方面有更好的性能，另一方面可以實現(xiàn)對應(yīng)用程序的透明，使得傳統(tǒng)企業(yè)用戶、黨政辦公用戶也能夠在性能相對較差的自主硬件平臺，利用讀寫分離技術(shù)實現(xiàn)高性能并發(fā)業(yè)務(wù)的支持[7].

圖1 讀寫分離架構(gòu)圖

2.3 行列融合技術(shù)

行列融合存儲引擎是指在存儲引擎層面，同時支持行存儲表與列存儲表2種格式的存儲.同時相應(yīng)地在SQL引擎層面，對不同格式的表訪問操作進行封裝，以相同的內(nèi)部數(shù)據(jù)包提供數(shù)據(jù)供SQL引擎使用，從而實現(xiàn)屏蔽存儲差異的目的.

行列融合是保證數(shù)據(jù)庫能夠支持聯(lián)機事務(wù)處理(OLTP)和聯(lián)機分析處理(OLAP)混合型負載的重要技術(shù).傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫或偏重OLTP，或偏重OLAP.但隨著大數(shù)據(jù)、云計算的普及、業(yè)務(wù)場景的復(fù)雜化，用戶對OLTP和OLAP混合負載的訴求也逐步增加，成為新的趨勢之一.

傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫廠商如Oracle，采用了磁盤上的行存儲+內(nèi)存中的行列混合存儲的路線.而EMC的Greenplum則直接采用了行列融合技術(shù).在處理混合負載方面都具有不錯的效果.國內(nèi)產(chǎn)品普遍單一支持行存或列存，為滿足未來的用戶需求趨勢，有必要向行列融合發(fā)展.

2.4 查詢優(yōu)化技術(shù)

關(guān)系數(shù)據(jù)庫的傳統(tǒng)核心技術(shù)也是優(yōu)勢性技術(shù)之一，即為查詢優(yōu)化技術(shù).查詢優(yōu)化技術(shù)的本質(zhì)是關(guān)系代數(shù)與計算機架構(gòu)設(shè)計的結(jié)合.如何在關(guān)系代數(shù)等價的前提下解出最高效、最優(yōu)的查詢路徑即是查詢優(yōu)化技術(shù)的核心目標.在具體技術(shù)細節(jié)上，查詢優(yōu)化技術(shù)涉及到成本建模與分析、連接查詢、SMP并行計算、索引結(jié)構(gòu)設(shè)計、矢量批量計算等.可以說查詢優(yōu)化技術(shù)是關(guān)系數(shù)據(jù)庫永恒的基礎(chǔ)技術(shù)之一，永遠處于不斷改進優(yōu)化的過程中.

國外數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品的代表Oracle,SQLServer具有成熟、完善的查詢優(yōu)化機制.自主可控數(shù)據(jù)庫在多年發(fā)展之后也積累形成了較為良好的查詢優(yōu)化機制.但在一些場景下仍然有進一步改進的空間.

2.5 自主可控生態(tài)兼容適配

自主生態(tài)的兼容適配是自主可控產(chǎn)品能否實現(xiàn)整體替代的關(guān)鍵因素，涉及到自主可控產(chǎn)品之間的適配能力，以及自主可控生態(tài)本身是否完整.

國外的硬件、基礎(chǔ)軟件之所以成為主流，成為難以替代的產(chǎn)品，核心因素就在于其生態(tài)的成熟和完整.一方面各個環(huán)節(jié)合作非常緊密，產(chǎn)品間的深度適配優(yōu)化已經(jīng)成為常規(guī)性的工作；另一方面生態(tài)覆蓋面極其廣泛，從硬件到軟件、從底層到高層都得到覆蓋.

因此未來需要自主可控生態(tài)圈相關(guān)廠商通力合作，對于數(shù)據(jù)庫而言，未來需要針對自主計算機平臺、自主大數(shù)據(jù)平臺、自主存儲設(shè)備、自主的云計算方案等進行緊密合作，具體工作包括以下內(nèi)容.

多平臺支持：持續(xù)對各類新型號、新版本的自主可控CPU、計算機整機、操作系統(tǒng)等進行兼容適配.

大數(shù)據(jù)方案兼容：與第三方HADOOP，HBASE等方案完成兼容適配，使得自主可控平臺具備協(xié)同處理大規(guī)模結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)、非結(jié)構(gòu)化半結(jié)構(gòu)化的能力.

存儲設(shè)備訪問優(yōu)化：針對主流的自主存儲設(shè)備，與存儲設(shè)備廠商一起，通過緩存優(yōu)化等手段,提升自主數(shù)據(jù)庫在自主存儲設(shè)備上的IO吞吐性能.

文件系統(tǒng)訪問優(yōu)化：與操作系統(tǒng)廠商一起，通過OS底層訪問接口優(yōu)化，提升數(shù)據(jù)庫訪問文件的性能.

云計算技術(shù)(虛擬化)：與國內(nèi)主要云計算廠商進行合作，完成自主可控數(shù)據(jù)庫與虛擬化技術(shù)(如KVM)、容器技術(shù)(如Docker)、云操作系統(tǒng)、云管平臺的兼容適配、優(yōu)化工作.滿足云計算模式下的自主可控市場需求.

2.6 產(chǎn)品標準化與開發(fā)技術(shù)兼容性

在自主可控數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品技術(shù)不斷更新的過程中，需要對數(shù)據(jù)庫的主要技術(shù)標準，如SQL92標準、JDBC3.0標準等進行持續(xù)驗證，確保對相關(guān)標準的高度兼容能力.對于在不斷更新的標準，如JDBC4.1，JDBC4.2等后續(xù)新標也逐步實現(xiàn)兼容.同時為降低應(yīng)用開發(fā)人員技術(shù)遷移的成本，需要對替代Oracle等涉及的接口及SQL語法進行兼容.

國外產(chǎn)品也有典型的標準+兼容發(fā)展路線，例如IBM的DB2就宣稱支持90%的Oracle語法.基于Postgresql發(fā)展的EnterpriseDB，也走標準化+Oracle兼容的路線.因此這一方向是具有較普遍的市場認可度的.

2.7 分布式存儲技術(shù)和數(shù)據(jù)庫集群技術(shù)

1) 分布式存儲技術(shù).在關(guān)系數(shù)據(jù)庫的分布式計算方面，普遍采用數(shù)據(jù)庫節(jié)點自行管理數(shù)據(jù)的方案.但這種方案存在著擴展能力有限、數(shù)據(jù)規(guī)模支持不大的問題，并且導(dǎo)致在線擴展節(jié)點的代價非常高昂.分布式存儲技術(shù)的引入能夠有效解決上述問題，并簡化整個分布式數(shù)據(jù)庫集群的體系結(jié)構(gòu)，提升產(chǎn)品擴展能力和可靠性.

將分布式存儲技術(shù)引入分布式數(shù)據(jù)庫集群在工程上有諸多實踐，類似的機制在NoSQLNewSQL方向也有應(yīng)用(如FaceBook的Presto等).但成熟的、產(chǎn)品化的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫成果在國內(nèi)外都沒有.目前業(yè)內(nèi)對這一方向預(yù)期較高，前景看好.

2) 數(shù)據(jù)庫集群技術(shù).數(shù)據(jù)庫集群的主流形態(tài)有2種：一種是面向OLTP場景的共享存儲集群；另一種是面向OLAP場景的無共享分布式計算集群.

共享集群是通過增加節(jié)點來有效提升數(shù)據(jù)庫高可用、高并發(fā)處理能力的途徑.由于存儲是共享的，因此數(shù)據(jù)一致性相對容易保證，在此基礎(chǔ)上，通過多機負載均衡，能夠在特定場景下有效提升系統(tǒng)性能.

共享存儲集群是關(guān)系數(shù)據(jù)庫技術(shù)的最高點.目前國外產(chǎn)品中，僅Oracle的共享集群在技術(shù)、市場2個方面上取得成功；同時Oracle共享集群也成為用戶對Oracle的最重要依賴技術(shù)之一，是屬于“殺手锏”級別的特性.

分布式存儲基于現(xiàn)有MPP對計算與存儲的解耦，使得存儲單獨成為一個無共享的存儲集群，采用軟件定義存儲(SDS)的方式，研發(fā)實現(xiàn)大規(guī)模的分布式文件系統(tǒng)，并封裝提供數(shù)據(jù)庫所使用的POSIX接口，以達到存儲實現(xiàn)動態(tài)橫向擴展效果的目的[8].

MPP技術(shù)主要通過設(shè)計實現(xiàn)一系列分布式計算通信操作符，在多機間實現(xiàn)數(shù)據(jù)和計算任務(wù)的協(xié)作分發(fā)，從而達到對單一分析請求的多機并行計算的目的，提供更好的分析查詢性能.

無共享存儲集群國產(chǎn)產(chǎn)品已經(jīng)有一定的發(fā)展基礎(chǔ)，但與國外先進產(chǎn)品相比，在擴展能力、性能表現(xiàn)上仍然有一定差距，需要通過架構(gòu)優(yōu)化等方式進行改進.

2.8 運維集中化、自動化技術(shù)

集中式運維的主要訴求在于降低大量數(shù)據(jù)庫實例進行運維的工作量.在大規(guī)模數(shù)據(jù)中心環(huán)境下，通常會部署數(shù)十上百的數(shù)據(jù)庫實例，每個數(shù)據(jù)庫的常規(guī)維護操作如數(shù)據(jù)備份、性能監(jiān)控在這種規(guī)模下會形成巨大的工作負擔，從而造成人員開支的上漲.通過集中化、自動化的運維中心，結(jié)合每個實例上的agent服務(wù)，可以對大量實例進行批量式運維管理.同時對于大規(guī)模的集群，如數(shù)十上百節(jié)點的MPP集群部署，如果依靠人工方式，一臺一臺設(shè)備地進行初始化和安裝配置也將浪費大量時間，并容易出錯.集中式運維能夠?qū)⒋笠?guī)模集群的部署工作批量化，保證效率和正確性.

國內(nèi)自主數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品正處于市場升級的階段，對于運維能力要求的升級，也迫使國產(chǎn)廠商必須考慮大規(guī)模數(shù)據(jù)庫實例運維的集中化、自動化問題.

2.9 數(shù)據(jù)庫安全技術(shù)

我國信息安全標準有兩大體系：一是源于美國TCSEC(橘皮書)的等級保護體系(等保)；二是源于ITSEC(CC)的安全評估保證級(EAL).在國際上，ITSEC是作為TCSEC的替代標準出現(xiàn)的，美國、歐盟諸國的現(xiàn)行標準均為ITSEC，且該標準已通過ISO成為國際標準.國外的數(shù)據(jù)庫如Oracle，DB2，SQLServer都先后通過了TCSEC和ITSEC的不同等級的認證，其中Oracle提供了最高的安全等級產(chǎn)品[9].

我國在20世紀80年代幾乎同時引入了這兩大標準體系.因此在我國2個標準都是現(xiàn)行的安全標準.近年來，數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域的安全標準開始了修訂工作.原有的等保標準在新的標準草案稿中，已經(jīng)基本吸取了大量ITSEC的思想，新標目前已經(jīng)進入送審階段.因此在未來5年我們預(yù)期數(shù)據(jù)庫安全標準有較大可能出現(xiàn)較大幅度的更新.針對這一趨勢，自主數(shù)據(jù)庫廠商應(yīng)該對相關(guān)標準的變更進行及時跟進和響應(yīng).

3 國產(chǎn)數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用現(xiàn)狀

在大數(shù)據(jù)、云計算技術(shù)的推動下，用戶對數(shù)據(jù)的重視程度不斷提升，IT系統(tǒng)建設(shè)日益完善，數(shù)據(jù)日益成為了一種海量資源，這對國內(nèi)數(shù)據(jù)庫企業(yè)來講既是挑戰(zhàn)，也提供了體現(xiàn)自身價值的機遇.近年來，我國政府高度重視信息安全與自主可控，行業(yè)內(nèi)掀起去“IOE”浪潮，國產(chǎn)基礎(chǔ)軟硬件迎來發(fā)展高潮，這是國產(chǎn)軟硬件產(chǎn)品實現(xiàn)國產(chǎn)化替代的良機.除了早先的達夢數(shù)據(jù)庫、南大通用數(shù)據(jù)庫、人大金倉數(shù)據(jù)庫、神舟通用數(shù)據(jù)庫以外，國內(nèi)多家企業(yè)也開始涉足數(shù)據(jù)庫行業(yè)，山東瀚高數(shù)據(jù)庫、浪潮頂天立地數(shù)據(jù)庫等都是其中的后起之秀.而國際數(shù)據(jù)庫巨頭甲骨文、微軟、IBM等紛紛向云服務(wù)商轉(zhuǎn)型，其中IBM將其旗下Informix賣給了國內(nèi)的南大通用、華勝天成等企業(yè)，改頭換面后也成了國產(chǎn)數(shù)據(jù)庫.

目前傳統(tǒng)的國產(chǎn)數(shù)據(jù)庫市場除了達夢數(shù)據(jù)庫有限公司(以下簡稱達夢公司)以外，其他廠商多采用基于開源技術(shù)或者直接購買包裝的方式.和這些數(shù)據(jù)庫廠商不同，達夢公司采取了循序漸進、自主研發(fā)的技術(shù)道路，掌握全部源代碼，在推廣應(yīng)用中不斷完善產(chǎn)品，逐步推進國產(chǎn)化替代.

達夢公司和中國航信共同建設(shè)的中航信電子客票系統(tǒng)就是典型案例之一.2014年，經(jīng)科技部、工信部批準立項，中航信啟動了基于國產(chǎn)安全可靠基礎(chǔ)軟件的民航客票交易系統(tǒng)項目.作為提供全流程的票務(wù)自動化處理的核心交易系統(tǒng)，此次著手建立的新一代電子客票系統(tǒng)是一個為航空公司、代理人、旅客提供全渠道銷售的信息化系統(tǒng)，服務(wù)范圍覆蓋海內(nèi)外，承載著全球第三的業(yè)務(wù)處理量，為國家重點監(jiān)管的行業(yè)信息系統(tǒng)之一.該系統(tǒng)對安全性、可靠性、擴展性、性能及信息化成本控制等等都提出了高標準、高要求.

本次電子客票系統(tǒng)國產(chǎn)化投產(chǎn)，這個項目要把原來運行在Sun、惠普Unix服務(wù)器、甲骨文數(shù)據(jù)庫上的電子客票應(yīng)用，遷移到基于國產(chǎn)服務(wù)器、中標麒麟操作系統(tǒng)、航信TODE中間件和達夢數(shù)據(jù)庫構(gòu)成的軟硬件平臺.這意味著除了CPU之外，所有的軟硬件都是國產(chǎn)的，對中國民航核心信息平臺的升級換代和網(wǎng)絡(luò)安全保障具有重要的里程碑意義[10].

達夢公司針對本項目的特點提供了安全、可靠、可擴展的保障方案.采用自主原創(chuàng)的達夢數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)DM7，從數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)本身解決安全短板問題.在數(shù)據(jù)庫替換過程中，為了保證系統(tǒng)的平穩(wěn)過度，達夢公司從系統(tǒng)工程角度出發(fā)，采取了逐步替換、從易到難的替換策略，從而最大限度地保證了客戶應(yīng)用的可用性.

電子客票系統(tǒng)具有365×24的不間斷運行的特點，其數(shù)據(jù)庫必須具備高可用性.達夢公司通過技術(shù)開發(fā)，攻克了高并發(fā)壓力下持續(xù)穩(wěn)定服務(wù)、同構(gòu)數(shù)據(jù)庫故障切換時間小于 60 s、異構(gòu)數(shù)據(jù)庫故障轉(zhuǎn)移這三大技術(shù)難題.從2015年達夢數(shù)據(jù)庫首次在中航信系統(tǒng)下的航空公司上線以來，數(shù)據(jù)庫運行穩(wěn)定，無故障發(fā)生，完全滿足了中航信“對于客票系統(tǒng)，可用性需要達到 99.99%”的要求.

基于達夢數(shù)據(jù)庫的中航信民航客票交易系統(tǒng)是核高基應(yīng)用示范項目.達夢公司作為核高基課題的重要牽頭單位和承接單位之一，經(jīng)過不斷地技術(shù)創(chuàng)新和實踐應(yīng)用，取得了顯著成果.至此，24家航空公司電子客票系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫國產(chǎn)化替代全部完成.整個航信系統(tǒng)，從開始測試到完成核心系統(tǒng)的替換工作，達夢公司歷時近4年，最終成功完成了中航信電子客票系統(tǒng)的國產(chǎn)化替代工程.借助中航信在民航信息化領(lǐng)域的主導(dǎo)地位，推動?xùn)|航、南航等其他航空公司客票交易系統(tǒng)的國產(chǎn)化應(yīng)用，最終帶動以達夢數(shù)據(jù)庫為代表的安全可靠基礎(chǔ)軟件在民航及其他交通、旅游等領(lǐng)域信息化中的廣泛應(yīng)用.

4 結(jié) 語

目前，我國的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)市場仍以國外品牌為主導(dǎo).國產(chǎn)數(shù)據(jù)庫要想實現(xiàn)彎道超車并非易事.在現(xiàn)階段，產(chǎn)業(yè)鏈上下游合作仍不夠緊密，部分關(guān)鍵行業(yè)領(lǐng)域，自主可控的軟硬件廠商發(fā)展滯后，仍需要政府對市場加以引導(dǎo)，政策給予支持，要進一步促進重大行業(yè)領(lǐng)域(如金融、電信、能源、交通等)的核心業(yè)務(wù)系統(tǒng)自主可控化發(fā)展，實現(xiàn)基礎(chǔ)軟硬件市場的國產(chǎn)化替代，切實落實真正的自主可控產(chǎn)品技術(shù)發(fā)展.

[1]新華社. 達夢數(shù)據(jù)庫: 構(gòu)筑大數(shù)據(jù)中國夢[N/OL]. (2016-12-01) [2017-12-15]. http://dz.jjckb.cn/www/pages/webpage2009/html/2016-12/01/node_8.htm

[2]賽迪顧問股份有限公司. 2016—2017中國平臺軟件市場研究年度報告[R]. 北京: 賽迪顧問股份有限公司, 2017

[3]李葉. 國產(chǎn)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)在電力行業(yè)的前景分析[D]. 廣州: 廣東電網(wǎng)有限責任公司河源供電局, 2016

[4]謝紅. 基于“云計算”的數(shù)據(jù)庫分析[D]. 貴陽: 貴州省貴陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院, 2011

[5]梁晟輝, 陳興寶, 王憲利. 基于自主可控基礎(chǔ)軟硬件環(huán)境保障信息聯(lián)動控制應(yīng)用技術(shù)研究[D]. 北京: 中軟信息系統(tǒng)工程有限公司, 2015

[6]張曉清, 龔波, 田麗韞, 等. 國產(chǎn)自主可控應(yīng)用性能優(yōu)化研究[D]. 北京: 裝備學(xué)院信息裝備系, 2015

[7]江春華, 陳顯龍, 羅新偉, 等. 一種基于讀寫分離的數(shù)據(jù)庫操作方法及裝置: 中國, CN201611263152.6[P]. 2017-12-30

[8]楊珊. 數(shù)據(jù)庫集群技術(shù)分析和比較[D]. 廈門: 廈門軟件職業(yè)技術(shù)學(xué)院, 2015

[9]郭偉. 信息安全標準與法規(guī)[D]. 成都: 西南交通大學(xué), 2012

[10]新華社. 民航電子客票系統(tǒng)國產(chǎn)化取得重大突破[N]. 經(jīng)濟參考報, 2017-09-08