國產資料庫技術解析與運維實踐:達夢、TiDB、高斯資料庫全面指南
引言
國產資料庫概述
發展背景
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• 資料安全要求:關鍵資訊基礎設施需要自主可控的資料庫系統 -
• 政策支援:信創政策推動國產化替代程序 -
• 技術成熟度:經過多年發展,技術水平已接近國際先進水平 -
• 成本優勢:相比商業資料庫,具有更好的價效比
技術發展路線
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1. 傳統關係型資料庫:如達夢、高斯資料庫 -
2. 分散式NewSQL資料庫:如TiDB、OceanBase
達夢資料庫(DM Database)
產品概述
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• 完全相容SQL標準 -
• 支援ACID事務處理 -
• 高可用性和容災能力 -
• 強大的安全機制 -
• 良好的Oracle相容性
架構設計
┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ 應用層 │
├─────────────────────────────────────────────────────────────┤
│ SQL解析器 │
├─────────────────────────────────────────────────────────────┤
│ 查詢最佳化器 | 執行引擎 │
├─────────────────────────────────────────────────────────────┤
│ 事務管理器 | 鎖管理器 | 快取管理器 │
├─────────────────────────────────────────────────────────────┤
│ 儲存引擎 │
└─────────────────────────────────────────────────────────────┘
安裝部署
1. 環境準備
# 作業系統要求
# CentOS 7/8, RHEL 7/8, 銀河麒麟, 統信UOS等
# 硬體要求
# CPU: x86_64或ARM64
# 記憶體: 最小4GB,推薦8GB以上
# 儲存: 最小20GB可用空間
# 建立達夢使用者
useradd -m dmdba
echo"dmdba:dameng123" | chpasswd
# 設定系統引數
echo"dmdba soft nofile 65536" >> /etc/security/limits.conf
echo"dmdba hard nofile 65536" >> /etc/security/limits.conf
echo"dmdba soft nproc 65536" >> /etc/security/limits.conf
echo"dmdba hard nproc 65536" >> /etc/security/limits.conf
2. 安裝配置
# 解壓安裝包
tar -xf dm8_setup_rh7_64_ent_8.1.2.128_20200624.tar
# 執行安裝
cd dm8_setup_rh7_64_ent_8.1.2.128_20200624
./DMInstall.bin -i
# 建立資料庫例項
su - dmdba
cd /dm8/bin
./dminit path=/dm8/data db_name=DAMENG instance_name=DMSERVER \
port_num=5236 page_size=16 extent_size=16 \
case_sensitive=y charset=1 length_in_char=y
3. 啟動和連線
# 啟動資料庫
./dmserver /dm8/data/DAMENG/dm.ini
# 啟動監聽器
./dmldr /dm8/data/DAMENG/dm.ini
# 連線資料庫
./disql SYSDBA/SYSDBA@localhost:5236
運維管理
1. 效能監控
-- 檢視系統性能
SELECT*FROM V$SYSSTAT WHERE NAME LIKE'%CPU%';
-- 檢視會話資訊
SELECT*FROM V$SESSION;
-- 檢視鎖資訊
SELECT*FROM V$LOCK;
-- 檢視等待事件
SELECT*FROM V$SESSION_WAIT;
2. 備份策略
# 完全備份
./dmrman
RMAN> backup database to '/backup/full_backup';
# 增量備份
RMAN> backup incremental level 1 database to '/backup/inc_backup';
# 歸檔日誌備份
RMAN> backup archivelog all to '/backup/arch_backup';
3. 高可用配置
# 主備配置
# 主庫配置
ALTER SYSTEM SET ARCH_INI=1;
ALTER SYSTEM SET RLOG_SEND_APPLY_MON=64;
# 備庫配置
ALTER SYSTEM SET RLOG_APPLY_MON=64;
ALTER SYSTEM SET RLOG_SEND_APPLY_MON=64;
# 啟動主備同步
./dmrman
RMAN> configure archivelog backup destination to 'REMOTE_IP:5237';
TiDB資料庫
產品概述
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• 水平彈性擴充套件 -
• 強一致性分散式事務 -
• 雲原生架構 -
• MySQL協議相容 -
• 即時HTAP能力
架構設計
┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ TiDB Server │
│ (無狀態SQL層,MySQL協議相容) │
├─────────────────────────────────────────────────────────────┤
│ PD Server │
│ (叢集管理,元資料儲存) │
├─────────────────────────────────────────────────────────────┤
│ TiKV Cluster │
│ (分散式KV儲存,Raft協議) │
├─────────────────────────────────────────────────────────────┤
│ TiFlash │
│ (列式儲存,HTAP) │
└─────────────────────────────────────────────────────────────┘
部署實踐
1. 叢集規劃
# topology.yaml
global:
user:"tidb"
ssh_port:22
deploy_dir:"/tidb-deploy"
data_dir:"/tidb-data"
pd_servers:
-host:192.168.1.10
-host:192.168.1.11
-host:192.168.1.12
tidb_servers:
-host:192.168.1.20
-host:192.168.1.21
tikv_servers:
-host:192.168.1.30
-host:192.168.1.31
-host:192.168.1.32
tiflash_servers:
-host:192.168.1.40
-host:192.168.1.41
monitoring_servers:
-host:192.168.1.50
grafana_servers:
-host:192.168.1.50
2. 使用TiUP部署
# 安裝TiUP
curl --proto '=https' --tlsv1.2 -sSf https://tiup-mirrors.pingcap.com/install.sh | sh
source ~/.bashrc
# 部署叢集
tiup cluster deploy tidb-prod v6.5.0 topology.yaml --user root -p
# 啟動叢集
tiup cluster start tidb-prod
# 檢查叢集狀態
tiup cluster display tidb-prod
3. 連線和初始化
# 連線TiDB
mysql -h 192.168.1.20 -P 4000 -u root -p
# 建立業務使用者
CREATE USER 'app_user'@'%' IDENTIFIED BY 'strong_password';
GRANT ALL PRIVILEGES ON app_db.* TO 'app_user'@'%';
FLUSH PRIVILEGES;
運維管理
1. 叢集監控
-- 檢視叢集狀態
SELECT*FROM information_schema.cluster_info;
-- 檢視慢查詢
SELECT*FROM information_schema.slow_query
WHEREtime>'2024-01-01 00:00:00'
ORDERBY query_time DESC LIMIT 10;
-- 檢視熱點資料
SELECT*FROM information_schema.tidb_hot_regions;
2. 效能最佳化
-- 分析表統計資訊
ANALYZE TABLE table_name;
-- 檢視執行計劃
EXPLAIN ANALYZE SELECT*FROM table_name WHEREcondition;
-- 最佳化器提示
SELECT/*+ USE_INDEX(table_name, index_name) */*FROM table_name;
3. 備份恢復
# 使用BR工具備份
tiup br backup full --pd "192.168.1.10:2379" \
--storage "s3://backup-bucket/tidb-backup" \
--s3.region "us-west-2"
# 恢復資料
tiup br restore full --pd "192.168.1.10:2379" \
--storage "s3://backup-bucket/tidb-backup" \
--s3.region "us-west-2"
4. 擴縮容操作
# 擴容TiKV節點
tiup cluster scale-out tidb-prod tikv-scale-out.yaml
# 縮容節點
tiup cluster scale-in tidb-prod --node 192.168.1.32:20160
華為高斯資料庫(openGauss)
產品概述
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• 高效能計算引擎 -
• 企業級高可用 -
• 全密態資料庫 -
• AI自調優能力 -
• 高安全等級
架構設計
┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ 應用連線層 │
├─────────────────────────────────────────────────────────────┤
│ SQL執行引擎 │
├─────────────────────────────────────────────────────────────┤
│ 事務管理 | 鎖管理 | 記憶體管理 │
├─────────────────────────────────────────────────────────────┤
│ 儲存引擎 │
├─────────────────────────────────────────────────────────────┤
│ 共享儲存 │
└─────────────────────────────────────────────────────────────┘
部署實踐
1. 環境準備
# 作業系統要求
# openEuler 20.03 LTS, CentOS 7.6, 銀河麒麟V10等
# 建立使用者
groupadd dbgrp
useradd -g dbgrp -m -s /bin/bash omm
echo"omm:openGauss@123" | chpasswd
# 設定系統引數
echo"omm soft nofile 1000000" >> /etc/security/limits.conf
echo"omm hard nofile 1000000" >> /etc/security/limits.conf
echo"omm soft nproc unlimited" >> /etc/security/limits.conf
echo"omm hard nproc unlimited" >> /etc/security/limits.conf
2. 單機部署
# 下載安裝包
wget https://opengauss.obs.cn-south-1.myhuaweicloud.com/3.1.0/x86/openGauss-3.1.0-CentOS-64bit.tar.bz2
# 解壓安裝
tar -xf openGauss-3.1.0-CentOS-64bit.tar.bz2
cd openGauss-3.1.0-CentOS-64bit
# 建立資料目錄
mkdir -p /opt/gaussdb/data
chown -R omm:dbgrp /opt/gaussdb
# 初始化資料庫
su - omm
gs_initdb -D /opt/gaussdb/data --nodename=gaussdb \
-w "openGauss@123" --locale=en_US.UTF-8
3. 叢集部署
<!-- cluster_config.xml -->
<ROOT>
<CLUSTER>
<PARAMname="clusterName"value="gaussCluster"/>
<PARAMname="nodeNames"value="node1,node2,node3"/>
<PARAMname="backIp1s"value="192.168.1.10,192.168.1.11,192.168.1.12"/>
<PARAMname="gaussdbAppPath"value="/opt/gaussdb/app"/>
<PARAMname="gaussdbLogPath"value="/opt/gaussdb/log"/>
<PARAMname="gaussdbToolPath"value="/opt/gaussdb/tool"/>
<PARAMname="corePath"value="/opt/gaussdb/corefile"/>
</CLUSTER>
<DEVICELIST>
<DEVICEsn="node1">
<PARAMname="name"value="node1"/>
<PARAMname="azName"value="AZ1"/>
<PARAMname="azPriority"value="1"/>
<PARAMname="backIp1"value="192.168.1.10"/>
<PARAMname="sshIp1"value="192.168.1.10"/>
<PARAMname="dataNum"value="1"/>
<PARAMname="dataPortBase"value="26000"/>
<PARAMname="dataNode1"value="/opt/gaussdb/data/dn1"/>
</DEVICE>
<DEVICEsn="node2">
<PARAMname="name"value="node2"/>
<PARAMname="azName"value="AZ2"/>
<PARAMname="azPriority"value="1"/>
<PARAMname="backIp1"value="192.168.1.11"/>
<PARAMname="sshIp1"value="192.168.1.11"/>
<PARAMname="dataNum"value="1"/>
<PARAMname="dataPortBase"value="26000"/>
<PARAMname="dataNode1"value="/opt/gaussdb/data/dn1"/>
</DEVICE>
<DEVICEsn="node3">
<PARAMname="name"value="node3"/>
<PARAMname="azName"value="AZ3"/>
<PARAMname="azPriority"value="1"/>
<PARAMname="backIp1"value="192.168.1.12"/>
<PARAMname="sshIp1"value="192.168.1.12"/>
<PARAMname="dataNum"value="1"/>
<PARAMname="dataPortBase"value="26000"/>
<PARAMname="dataNode1"value="/opt/gaussdb/data/dn1"/>
</DEVICE>
</DEVICELIST>
</ROOT>
運維管理
1. 叢集管理
# 檢視叢集狀態
gs_om -t status --detail
# 啟動叢集
gs_om -t start
# 停止叢集
gs_om -t stop
# 重啟叢集
gs_om -t restart
2. 效能監控
-- 檢視資料庫狀態
SELECT*FROM pg_stat_database;
-- 檢視慢查詢
SELECT*FROM pg_stat_statements
WHERE mean_time >1000
ORDERBY mean_time DESC;
-- 檢視鎖資訊
SELECT*FROM pg_locks;
-- 檢視連線資訊
SELECT*FROM pg_stat_activity;
3. 備份恢復
# 物理備份
gs_basebackup -D /backup/basebackup -Ft -Pv -U omm -h localhost -p 26000
# 邏輯備份
gs_dump -U omm -h localhost -p 26000 -d postgres -f /backup/postgres.sql
# 恢復資料
gs_restore -U omm -h localhost -p 26000 -d postgres /backup/postgres.sql
國產資料庫對比分析
技術特點對比
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適用場景分析
達夢資料庫
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• 政府資訊化專案 -
• 金融核心系統 -
• 電信業務系統 -
• Oracle替代專案
-
• 成熟穩定,相容性好 -
• 安全性高,滿足等保要求 -
• 技術支援完善 -
• 遷移成本相對較低
TiDB
-
• 網際網路應用 -
• 大資料分析 -
• 即時數倉 -
• 微服務架構
-
• 彈性擴充套件能力強 -
• 開源生態活躍 -
• 雲原生支援好 -
• HTAP能力突出
openGauss
-
• 企業級應用 -
• 高效能要求場景 -
• 安全敏感環境 -
• 華為生態整合
-
• 效能最佳化深入 -
• AI自調優能力 -
• 全密態資料庫 -
• 華為技術背景
運維最佳實踐
1. 監控體系建設
# Prometheus監控配置
apiVersion:v1
kind:ConfigMap
metadata:
name:prometheus-config
data:
prometheus.yml:|
global:
scrape_interval: 15s
scrape_configs:
- job_name: 'dameng'
static_configs:
- targets: ['dameng-exporter:9090']
- job_name: 'tidb'
static_configs:
- targets: ['tidb-server:10080']
- job_name: 'opengauss'
static_configs:
- targets: ['opengauss-exporter:9187']
2. 自動化運維
#!/bin/bash
# 資料庫健康檢查指令碼
DB_TYPE=$1
DB_HOST=$2
DB_PORT=$3
case$DB_TYPEin
"dameng")
echo"exit" | /dm8/bin/disql SYSDBA/SYSDBA@$DB_HOST:$DB_PORT
;;
"tidb")
mysql -h $DB_HOST -P $DB_PORT -u root -e "SELECT 1"
;;
"opengauss")
gsql -h $DB_HOST -p $DB_PORT -d postgres -c "SELECT 1"
;;
esac
if [ $? -eq 0 ]; then
echo"Database $DB_TYPE is healthy"
exit 0
else
echo"Database $DB_TYPE is unhealthy"
exit 1
fi
3. 災備策略
#!/bin/bash
# 跨地域備份指令碼
BACKUP_TYPE=$1
SOURCE_DB=$2
TARGET_STORAGE=$3
case$BACKUP_TYPEin
"dameng")
/dm8/bin/dmrman << EOF
backup database to '$TARGET_STORAGE/dameng_backup_$(date +%Y%m%d)';
exit;
EOF
;;
"tidb")
tiup br backup full --pd "$SOURCE_DB:2379" \
--storage "$TARGET_STORAGE/tidb_backup_$(date +%Y%m%d)"
;;
"opengauss")
gs_basebackup -D $TARGET_STORAGE/opengauss_backup_$(date +%Y%m%d) \
-h $SOURCE_DB -p 26000 -U omm
;;
esac
效能調優指南
1. 達夢資料庫調優
-- 記憶體引數調優
ALTERSYSTEMSET BUFFER_POOL_SIZE =2048; -- 2GB緩衝池
ALTERSYSTEMSET SHARED_POOL_SIZE =512; -- 512MB共享池
-- 日誌引數調優
ALTERSYSTEMSET LOG_BUFFER_SIZE =64; -- 64MB日誌緩衝
ALTERSYSTEMSET RLOG_BUF_SIZE =256; -- 256MB重做日誌緩衝
-- 併發引數調優
ALTERSYSTEMSET MAX_SESSIONS =1000; -- 最大會話數
ALTERSYSTEMSET MAX_PARALLEL_DEGREE =8; -- 最大並行度
2. TiDB調優
-- 系統變數調優
SETGLOBAL tidb_mem_quota_query =34359738368; -- 查詢記憶體限制
SETGLOBAL tidb_distsql_scan_concurrency =15; -- 掃描併發度
SETGLOBAL tidb_index_serial_scan_concurrency =1; -- 索引掃描併發度
-- 統計資訊更新
SETGLOBAL tidb_auto_analyze_ratio =0.5; -- 自動分析比例
SETGLOBAL tidb_auto_analyze_start_time ='00:00 +0800'; -- 分析開始時間
SETGLOBAL tidb_auto_analyze_end_time ='06:00 +0800'; -- 分析結束時間
3. openGauss調優
-- 記憶體引數調優
ALTERSYSTEMSET shared_buffers ='2GB'; -- 共享緩衝區
ALTERSYSTEMSET effective_cache_size ='8GB'; -- 有效快取大小
ALTERSYSTEMSET work_mem ='256MB'; -- 工作記憶體
-- 併發引數調優
ALTERSYSTEMSET max_connections =1000; -- 最大連線數
ALTERSYSTEMSET max_worker_processes =16; -- 最大工作程序數
-- 檢查點調優
ALTERSYSTEMSET checkpoint_completion_target =0.9; -- 檢查點完成目標
ALTERSYSTEMSET wal_buffers ='16MB'; -- WAL緩衝區
故障處理案例
案例1:達夢資料庫死鎖處理
-- 查詢死鎖會話
SELECT s.sess_id, s.sql_text, l.lock_mode, l.lock_type
FROM v$session s, v$lock l
WHERE s.sess_id = l.sess_id AND l.blocked =1;
-- 終止死鎖會話
CALL sp_close_session(session_id);
案例2:TiDB熱點問題處理
-- 檢視熱點Region
SELECT*FROM information_schema.tidb_hot_regions
WHERE type ='write'ORDERBY flow_bytes DESC LIMIT 10;
-- 處理熱點:拆分表或調整分割槽
ALTER TABLE hot_table SPLIT REGIONS BY (1000000), (2000000), (3000000);
案例3:openGauss效能問題診斷
-- 檢視慢查詢
SELECT query, mean_time, calls
FROM pg_stat_statements
WHERE mean_time >1000
ORDERBY mean_time DESC LIMIT 10;
-- 檢視等待事件
SELECT wait_event_type, wait_event, count(*)
FROM pg_stat_activity
WHERE state ='active'
GROUPBY wait_event_type, wait_event;
安全加固建議
1. 網路安全
# 防火牆配置
firewall-cmd --permanent --add-port=5236/tcp # 達夢埠
firewall-cmd --permanent --add-port=4000/tcp # TiDB埠
firewall-cmd --permanent --add-port=26000/tcp # openGauss埠
firewall-cmd --reload
2. 訪問控制
-- 達夢資料庫
CREATEUSER app_user IDENTIFIED BY'StrongPassword123!';
GRANTCONNECT, RESOURCE TO app_user;
-- TiDB
CREATEUSER'app_user'@'%' IDENTIFIED BY'StrongPassword123!';
GRANTSELECT, INSERT, UPDATE, DELETEON app_db.*TO'app_user'@'%';
-- openGauss
CREATEUSER app_user WITH PASSWORD 'StrongPassword123!';
GRANTCONNECTON DATABASE app_db TO app_user;
3. 資料加密
-- 達夢資料庫透明資料加密
ALTERSYSTEMSET ENCRYPT_NAME ='AES256';
ALTERSYSTEMSET ENCRYPT_KEY ='MyEncryptionKey123456789012345';
-- openGauss全密態資料庫
CREATE CLIENT MASTER KEY client_key WITH (KEY_STORE = gs_ktool, KEY_PATH ='key_path');
CREATECOLUMN ENCRYPTION KEY column_key WITHVALUES (CLIENT_MASTER_KEY = client_key);
發展趨勢和建議
技術發展方向
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1. 雲原生轉型:支援容器化部署,提供雲服務版本 -
2. AI能力增強:智慧調優、故障預測、自動化運維 -
3. 生態完善:工具鏈完善,第三方整合增強 -
4. 效能最佳化:持續提升OLTP和OLAP效能 -
5. 安全增強:隱私計算、零信任架構支援
選型建議
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• 傳統企業應用改造 -
• 政府專案和金融系統 -
• 對Oracle相容性要求高的場景
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• 網際網路和新興企業 -
• 需要彈性擴充套件的應用 -
• 即時分析需求強烈的場景
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• 對效能要求極高的應用 -
• 華為生態整合專案 -
• 安全要求嚴格的環境
結論
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1. 深入理解各產品的技術特點和適用場景 -
2. 掌握核心的部署、配置和運維技能 -
3. 建立完善的監控、備份和應急響應體系 -
4. 持續關注技術發展趨勢和最佳實踐 -
5. 積極參與社群建設,貢獻運維經驗








