GaussDB技术解读——GaussDB架构介绍（四）

GaussDB架构介绍（三）从智能关键技术方案、驱动接口关键技术方案等方面介绍了GaussDB架构，本篇将从云原生关键技术架构&关键技术方案等方面对GaussDB云原生架构展开介绍。

11  GaussDB云原生架构

11.1  云原生关键技术架构

逻辑模型

图1 云原生数据库1层逻辑模型

1. 分层原则。整体层次分为三层，分别为Application Layer，Computer Layer和Storage Layer。Application Layer应用层主要是客户端各种语言的驱动，这些驱动通过通信与计算层Computer Layer进行交互，对数据库进行操作。下面是Computer Layer计算层，计算层负责SQL处理和事务处理，数据库的备份处理，集群内和集群间的消息通信，整个集群的管理，与公有云基础服务（认证，计费，运维）的对接。最下面是Storage Layer存储层，存储层负责数据库数据的日志存储，数据存储，数据库的备份存储。

2. 分平面原则。管理面，控制面和用户面。管理面主要包括操作维护子系统，控制面主要包括资源调度子系统，用户面主要包括数据库服务子系统。

3. 适配器原则。底层存储支持本地文件系统，Dorado 存储，Ceph分布式文件系统和DFV存储。这些存储的操作接口统一封装为文件系统接口。

4. 负荷分担。所有子系统的服务节点对等，一个节点故障，其他节点可以接管。

5. 数据存储多副本存储。Dorado 支持多种Raid级别，PLOG存储支持数据存储为3副本。

11.2  关键技术方案

11.2.1 通信组件

云原生数据库采用shared disk架构，各个计算节点对等，计算节点之间通过页面交换实现缓存数据的一致性，为了提高页面传递的效率，需要利用RDMA或UB单边读写的能力；云原生数据库为了管理动态资源，需要对动态资源的owner分配进行加锁，分布式锁管理需要利用原子操作和RPC消息对资源进行加解锁；多租户资源管理服务需要下发调度信息，并从计算节点读取资源状态，需要RPC消息；集群管理组件进行故障检测、发送消息需要使用RPC消息。因此，通信组件需要能够支持原子操作、单边读写、双边RPC和RPC通信。

目前市场上有三种RDMA网络，分别是Infiniband、RoCE(RDMA over Converged Ethernet)、iWARP，如下图所示。其中，Infiniband是专为RDMA设计的网络，从硬件级别保证可靠传输 ，但是成本高昂。而RoCE 和 iWARP都是基于以太网实现的RDMA技术，在目前最广泛使用的以太网上实现了高速、超低延时、极低CPU使用率的RDMA通信。