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

2025-07-29 23:25 馬哥Linux運維

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

隨著數字經濟的快速發展和資料安全要求的提升，國產資料庫正迎來前所未有的發展機遇。在信創浪潮推動下，達夢資料庫、TiDB、華為高斯資料庫等國產資料庫產品技術日趨成熟，在金融、政府、電信等關鍵領域得到廣泛應用。本文將從運維工程師的角度，深入解析這三款主流國產資料庫的技術特點、部署架構和運維實踐。

國產資料庫概述

發展背景

國產資料庫的發展主要受以下因素驅動：
  • • 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

國產資料庫主要採用兩種技術路線：
  1. 1. 傳統關係型資料庫：如達夢、高斯資料庫
  2. 2. 分散式NewSQL資料庫：如TiDB、OceanBase

達夢資料庫（DM Database）

產品概述

達夢資料庫是武漢達夢資料庫股份有限公司開發的高效能資料庫管理系統，具有完全自主智慧財產權。
核心特性：
  • • 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

達夢資料庫採用經典的關係型資料庫架構：
┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
│                    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

TiDB是PingCAP公司開發的開源分散式NewSQL資料庫，支援混合事務和分析處理（HTAP）。
核心特性：
  • • 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採用分層架構設計：
┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
│                    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

openGauss是華為開源的企業級關係型資料庫，具備高效能、高可用、高安全等特性。
核心特性：
  • • 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

openGauss採用主備共享儲存架構：
┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
│                   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

特性
達夢資料庫
TiDB
openGauss
架構型別
傳統關係型
分散式NewSQL
共享儲存
相容性
Oracle相容
MySQL相容
PostgreSQL相容
擴充套件性
垂直擴充套件
水平擴充套件
垂直擴充套件
事務支援
ACID
分散式事務
ACID
分析能力
傳統OLTP
HTAP
增強分析

適用場景分析

達夢資料庫

適用場景：
  • • 政府資訊化專案
  • • 金融核心系統
  • • 電信業務系統
  • • Oracle替代專案
優勢：
  • • 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

適用場景：
  • • 網際網路應用
  • • 大資料分析
  • • 即時數倉
  • • 微服務架構
優勢：
  • • 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

適用場景：
  • • 企業級應用
  • • 高效能要求場景
  • • 安全敏感環境
  • • 華為生態整合
優勢：
  • • 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

  1. 1. 雲原生轉型：支援容器化部署，提供雲服務版本
  2. 2. AI能力增強：智慧調優、故障預測、自動化運維
  3. 3. 生態完善：工具鏈完善，第三方整合增強
  4. 4. 效能最佳化：持續提升OLTP和OLAP效能
  5. 5. 安全增強：隱私計算、零信任架構支援

選型建議

達夢資料庫適合：
  • • 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
TiDB適合：
  • • 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
openGauss適合：
  • • 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

國產資料庫經過多年發展，已經在技術成熟度、效能表現和生態建設等方面取得了長足進步。作為運維工程師，我們需要：
  1. 1. 深入理解各產品的技術特點和適用場景
  2. 2. 掌握核心的部署、配置和運維技能
  3. 3. 建立完善的監控、備份和應急響應體系
  4. 4. 持續關注技術發展趨勢和最佳實踐
  5. 5. 積極參與社群建設，貢獻運維經驗
國產資料庫的未來充滿機遇，隨著技術不斷成熟和生態逐步完善，必將在更多關鍵應用場景中發揮重要作用。運維工程師應該積極擁抱這一技術變革，為企業的數字化轉型和資訊安全保駕護航。
透過深入學習和實踐，我們不僅能夠掌握國產資料庫的運維技能，更能為推動國產資料庫技術的發展和應用貢獻力量，實現技術自主可控的目標。
文末福利
就目前來說，傳統運維衝擊年薪30W+的轉型方向就是SRE&DevOps崗位。
為了幫助大家早日擺脫繁瑣的基層運維工作，給大家整理了一套高階運維工程師必備技能資料包，內容有多詳實豐富看下圖！
共有 20 個模組
1.38張最全工程師技能圖譜
2.面試大禮包
3.Linux書籍
4.go書籍
······
6.自動化運維工具
18.訊息佇列合集
 以上所有資料獲取請掃碼
備註：最新運維資料
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（後臺不再回復，掃碼一鍵領取）


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