DBOS革命：迈克尔·斯通布雷克和无服务器计算的未来

“如果说硅是未来的新型石油，那么数据就好比新型硅。”

——迈克尔·斯通布雷克

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前半生

把Ingres和Postgres带给世界

当提及数据库领域的巨匠迈克尔·斯通布雷克（Michael Stonbraker）这位老爷子，相信大家都早有耳闻，特别是在数据库领域圈子里更是赫赫有名。

1943年出生的他，可谓是经历了信息技术的每一次大浪淘沙。在加州伯克利大学执教的岁月中，他更是把Ingres和Postgres带给了全世界，开启了关系数据库的新纪元。如今，活跃在各行各业的开源数据库PostgreSQL项目，正是源自于这位老爷子的杰出贡献，这些项目照亮了数据库技术发展的前行之路，为各行各业带来了无尽的机遇和可能。

但Michael的足迹不仅仅停留在学术领域，他的创业故事也同样精彩，他一个接一个地创立了公司，从Illustra、Cohera、StreamBase Systems和Vertica，再到VoltDB，每一次创业都显示了他对数据库未来的深刻洞察和无限热情。

对于他的贡献，连计算机界都得站起来鼓掌，甚至将被誉为“计算机界的诺贝尔奖”的ACM A.M.图灵奖授予了他，这份荣誉的重量，可谓是举世瞩目。

注：2015年3月25日，美国计算机协会(ACM)宣布，因“对现代数据库系统底层的概念与实践所做出的基础性贡献”，来自麻省理工学院的教授Michael Stonebraker(迈克尔·斯通布雷克)最终摘得被誉为“计算机界诺贝尔奖”的2015年度图灵奖。

老爷子用他的智慧和坚持，不仅推动了数据库技术的巨大飞跃，也为整个领域注入了新的活力。他的影响力横跨数十年，至今仍在激励着新一代的技术探索者。

注：VoltDB 是一个面向高速数据处理的内存数据库系统，专为需要快速数据摄取、高吞吐量和低延迟的实时决策支持应用而设计。它结合了关系数据库的强大功能和现代应用需求对速度的极致追求，使其特别适合金融服务、电信、网络广告和实时分析等领域。VoltDB 能够处理大量并发事务，同时保证事务的原子性、一致性、隔离性和持久性（ACID）。由数据库界的先锋人物迈克尔·斯通布雷克博士领衔开发，VoltDB 代表了高性能在线事务处理系统（OLTP）的新一代技术。

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81岁

再创 DBOS Cloud 1.0

2024年3月28日，今年已经81岁高龄的Michael Stonebraker宣布推出DBOS Cloud 1.0！

这是Michael Stonebraker和 Apache Spark的创始者Matei Zaharia（Databrisk的CTO）与麻省理工学院 (MIT)、斯坦福大学、 CMU 、 Lincoln Labs 、谷歌和Vmware 等一个 20 人左右的团队一起开发的一个基于分布式数据库构建的、具有创新操作系统（DBOS）的事务性无服务器计算平台。

这个平台支持创建具有自动状态管理、事务性、可观测性和网络安全弹性的TypeScript应用，简化了容错云原生应用的开发。DBOS 的出现基于这样一个认识：管理操作系统状态本质上是一个数据库问题。DBOS 提供了可靠执行、用于调试和灾难恢复的时间旅行功能以及无需Kubernetes的内置可扩展性。

DBOS 是 Database Operating System 的简写，读作“D Bus”， DBOS 的开发2022年开始的，当时DBOS Inc. 公司的联合创始人Peter Craft和Qian Li（李芊）在他们的第一篇博文中写道： “我们认为下一代操作系统应该是面向数据库的，因为数据库是为了解决现代计算中最棘手的问题而构建的。数据是可管理的、分散的、云原生的，并且通过细粒度的访问控制和来源进行保护和管理同样重要的是，VoltDB 和 FoundationDB 等现代技术分布式内存数据存储变得非常快，正如我们稍后将展示的，它们可以有效地执行传统基于磁盘的关系数据库管理系统 (RDBMS) 无法执行的许多操作系统服务执行，速度很快。”

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DBOS Cloud 

几个关键点

1. DBOS Cloud

a) DBOS Cloud是一个云原生操作系统，支持可靠的事务性工作流。

b) 通过SDK，用户可以在本机上编写和测试应用程序，然后快速部署到云端。

c) DBOS提供一键式仪表盘用于观察和调试应用程序。

2. SDK 和部署

a) 开发者可以通过访问docs.dbos.dev获取SDK并开始应用开发。

b) 部署应用到DBOS Cloud只需几个简单的命令，应用即刻上线。

3. 调试与监控

a) DBOS的时间旅行调试器可以帮助开发者快速定位问题。

b) 通过仪表盘，开发者可以监控应用的活动，查看日志和追踪信息。

APP Dashboard：

在线调试：

如果大家对这个项目感兴趣，可以到这里开始：https://dbos.dev

演示程序代码：https://github.com/dbos-inc/dbos-demo-apps ，大家可以去试一下。

测试过程：

1． 到 dbos.dev 建立账户 （可以使用谷歌账户登录）

2． 参阅 DBOS 的快速入门 

https://docs.dbos.dev/getting-started/quickstart

a) 下载 SDK

b) 运行 Hello Database 应用程序

c) 将应用部署到云

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DBOS 构建

背后的技术实现

DBOS 主要是基于两个原则来构建的：

1. 所有应用程序和操作系统状态都存储在分布式数据库的表中 （Everything is table）

2. 状态只能由数据库事务访问

正如Linux 里面Everything is a file, DBOS 倡导的是 Everything is a table。这里的 Everything 主要是指OS 的状态。而过去四十多年，需要管理的OS 状态急剧增加（增加约10^6倍），包括处理器、内存、存储、任务、消息、文件等等，这让管理操作系统的状态成为一个数据库关系系统的问题。

DBOS从裸金属往上分为四个层级：

第4层：用户程序

第3层：操作系统支持程序（完全用SQL编写）

第2层：一个高性能、OLTP、多节点、多核心、高可用性分布式数据库管理系统（目前为VoltDB）

第1层：微内核（中断处理、原始设备支持、基本字节移动）

对于一个数据库操作系统，任务调度、通信以及文件系统等主要逻辑跟数据库目前的云、无服务器Serverless 以及应用即服务FaaS等技术已经完全可以对应，有事务保证的数据库系统也会大大提供整体的可靠性。

在 DBOS中，操作系统给的服务是在数据库中用 SQL 语言进行编码，这跟我们在操作系统的用户空间内运行 DBMS的传统方法是大不相同的。

比如DBOS里面，发送消息就是一条SQL insert，而读一条消息就是SQL 的 Query + Delete 。

另外，数据库本身的可靠性也是 DBOS的优势，比如应用程序终端，你可以从停止的地方恢复，就跟恢复数据库某个时间点的数据一样。

DBOS 是在内存数据库 VoltDB 基础上开发的，加上云、 Serverless等等技术的引入和结合，不得不说这是一个很有跨时代意义的创新，未来企业能否接纳这种模式并采用以云为中心的方式？让我们且走且看。

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小结

DBOS Cloud 相当于给用户提供了按使用付费的基于 Serverless 架构的数据库服务，用户可以更少关心操作系统、存储、 系统安全、高可用等，并且按使用付费，这为用户在减少成本的同时还能更好的聚焦业务层面。

DBOS 的推出也是云计算领域一个重要的进步，特别是在构建可靠、分布式和事务性应用方面。随着云技术的不断发展，DBOS提供的新型云原生操作系统可能会为开发者提供更加灵活、高效的开发环境。

Serverless 架构正在引领云计算的未来。其核心优势在于能够让开发者摆脱底层基础设施的管理，专注于代码和应用逻辑的创新。瀚高紧跟这一趋势，推出了HGNEON无服务器解决方案。基于开源NEON架构，HGNEON不仅增强了对多云环境的支持，更引入了垂直扩展功能，大大增强了系统的灵活性和扩展能力。完美兼容PostgreSQL，并支持开源IvorySQL 3.1和3.2版本，HGNEON为现代云应用提供了一种高效、易扩展的数据库服务选项。

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参考链接

1. DBOS 官网：https://www.dbos.dev/

2. DBOS 快速入门 ：https://docs.dbos.dev/getting-started/quickstart

3. DBOS Transact事务型 TypeScript 框架，用于开发具有内置一次性代码执行的数据库支持的应用程序：https://github.com/dbos-inc/dbos-transact

4. Michael Stonebraker - DBOS: A Database-oriented Operating System
https://www.youtube.com/live/eB4bJqDzsU8?si=php-MVaHHpgrLxQz 

5. 周庆庆 - 祝贺DB和OS有情人终成眷属：https://juejin.cn/post/7349119662134067215

6. IvorySQL 官网：https://www.ivorysql.org

 文/瀚高基础软件股份有限公司研究院负责人 周宝峰