数据库的Serverless技术演进和核心技术突破详解_章颖强

章颖强：阿里云数据库资深技术专家

个人简介

章颖强是阿里云云原生数据库PolarDB MySQL/PostgreSQL研发总监，拥有10年以上数据库内核研发经验，曾担任阿里巴巴双十一数据库负责人。他负责PolarDB事务引擎等多个团队，主导事务系统、Serverless、多主多写等内核研发和架构演进。其技术创新成果发表于SIGMOD/VLDB/ICDE等国际顶会，并多次担任ICDE程序委员。2024年荣获中国计算机学会科技科技进步一等奖（第三完成人）。

数据库Serverless技术详解

Serverless数据库的未来演进

• 全局架构Serverless化中的数据库
• 通用Serverless技术的发展历史
• 应用架构的全面Serverless化
• 数据库Serverless化的价值
  • 解决的问题：弹性伸缩、成本优化、运维简化
  • 挑战：维护数据库状态一致性、活跃连接、ACID属性、缓存一致性、变量一致性

数据库的Serverless技术分解

• 缓存池的弹性：支持动态扩缩容，影响性能的核心因素
• 横向读扩展：从节点实现强一致读，提升读能力
• 跨节点迁移：物理机资源不足时无感迁移实例
• 缓冲区大小的弹性：手动或自动动态调整
• 从节点强一致读：利用从节点处理读请求，提升资源利用率
• 无感跨机迁移：提供高可用性，主节点宕机无感切换

核心技术

核心技术一：全局一致性横向读扩展技术

• 背景：主流云原生数据库不支持读全局一致性，传统方案存在延迟问题
• 核心思路：重新设计事务系统和事务内存信息组织方式，发挥节点间内存直接访问架构
• 核心设计：Linear Lamport Timestamp、Hierarchical Modification Tracker、RDMA-based All Sync System
• 效果和影响：突破性能无损的全局一致性瓶颈

核心技术二：跨机无感在线迁移技术

• 背景：从单机Serverless到IDC Serverless，确保100%能弹升到上限
• 核心思路：内存态事务、缓存、日志直接同步/双写，通过Proxy跨机桥接事务
• 效果：中国企业首次获得ICDE工业赛道最佳论文

Serverless数据库整体架构

• 应用现状：Serverless数据库已广泛应用，解决弹性、成本、运维等问题

Serverless数据库未来已来

• 实战案例
  • 容灾降本：某金融行业客户通过Serverless降低容灾费用50%以上，运维成本降低30%以上
  • 突发流量：某社交APP通过Serverless降低运维工作量80%，变配时长从10分钟减少到5秒
  • 周期流量：某地产服务公司通过Serverless节约计算资源80%，大幅减少告警量和运维成本

Serverless数据库的技术展望

• Serverless+AI：结合AI技术智能预测周期性波动业务，实现更好的用户体验
• Serverless+多主架构：结合多主架构实现写请求横向弹性，提升扩展性
• IDC as a Database：将整个IDC作为资源池，实现更低的应用成本和更高的资源使用率

业务展望

Serverless数据库技术将持续演进，为各行业提供更弹性、高效、低成本的数据库解决方案。