简介

信息化系统目前已经是支撑现代化企业运营的重要组成部分，在企业内部存在几十甚至上百个不同的 IT 应用系统，支撑企业的服务渠道、客户营销、产品业务处理、经营管理和决策等各方面，大多数的应用系统围绕数据库开发和运行。

一般有十多个核心应用数据库和几十个一般应用数据库，同时多种数据库和多个不同版本、不同规格的数据库在运行。不同行业的数据库使用场景各不相同，但都会存在不同的挑战。

金融行业如某区域银行拥有 6 套 Oracle RAC，以每套 3TB 的数据量支撑核心账务，而其他一般生产业务使用了超过 100 套、容量从 2TB 到 100GB 不等的 MySQL。

医疗行业如某三甲医院除了核心的 HIS 系统采用 1.4 TB 数据量的 Oracle RAC 作为支撑，其他的 EMR 、电子票据、用药指导等 5 个应用系统，采用 Oracle 数据库作为支撑，容量从 80GB 到 1TB 不等；PACS、LIS、门诊排队叫号等 17 个系统采用 SQL Server 数据库作为支撑，容量从 80GB 到 800GB 不等；无纸化病案应用采用 Mongo DB 作为数据库支撑，容量为 400GB。

数据库方案描述

这些数据库的基础设施主要采用传统集成架构、虚拟化部署模式和数据库一体机几种方案，每种方案的定位概述如下：

企业数据库需求

企业数据库场景需要能满足性能、稳定、敏捷、简单和云原生需求的新型基础设施方案，即满足如下基础需求和云化需求。

基础需求

稳定：数据库系统的稳定，是核心业务正常快速开展的重要保障。数据库基础设施，需要保证不会因为云化转型的问题（磁盘、网络故障），造成数据库宕机、丢数据、无法提供服务等。

性能：主要考虑能否满足高峰期业务开展的需要，日常运行中对 IT 应用的响应时间和效率是否满足需求，是否对业务开展有促进和提升。

同时，系统整体性能需要根据业务转型需求，在线扩展提升而没有瓶颈。

云化需求

资源池化：计算和存储形成资源池，提升资源使用效率，按需分配，降低管理难度。

轻量弹性：小规模起步构建，按需投资，在线扩展。

灵活敏捷：无论是虚拟化为核心的传统云环境，还是 K8s 为核心的云原生环境，都能实现从资源到数据库的敏捷交付。

支持 Oracle DB、SQL Server、MySQL、PostgreSQL、国产数据库等多种主流数据库，快速交付各种类型、版本、规格的数据库。

同时，系统的资源和性能可跟随业务需求进行在线弹性扩展、按需分配。

运维简单：通过统一的管理界面，实现全方位的管理和监控，降低运维管理难度，提升效率，快速排查和解决问题，确保系统平稳健康运行。

开放生态：实现 Oracle DB、SQL Server、MySQL、PostgreSQL 等主流数据库的支持与性能调优。

对于大中型数据中心，大量的数据库还部署在数据库一体机以及物理机 + 中高端存储的架构之上，是目前云化转型的孤岛。

企业需要更加简单、敏捷的基础设施，但需满足对性能与稳定性的较高需求。

对于中小型数据中心，云化基础设施需要支撑包括核心数据库在内的各类应用，用一套系统满足所有 IT 基础设施需求。

数据库基础设施方案对比

传统物理服务器+存储架构

在实际部署环境中，为保证数据库具有高可用、高性能、大容量的特性，同时避免由于服务器的单点故障造成服务无法访问，一般会采用数据库应用实例和数据库分离部署模式，采用 2 台或者多台服务器作为数据库实例服务器，通过 SAN 网络连接到中高端大容量的 SAN 存储设备，进行数据访问服务。具体如下图：

优势分析

1、确保数据库实例具有高可用性（通过主备、热备或者集群技术）

2、采用 SAN 高端存储技术，确保存储具有高性能、大容量

3、利用存储设备的 RAID 特性，确保数据安全、完整、可靠

4、可通过服务器、存储设备分层建设，实现系统的高扩展性，满足应用部署需要

配置和成本

除了产品的采购费用，其他服务和维保维架构参考如下：

系统集成部署费用按采购成本 12% 计算，1388000*12%=166000

3 年维保费用每年按 8% 计算，1388000*8%*2=222000

总计成本：约1770000

劣势分析

一是根据摩尔定律，IT 系统特别是服务器的 CPU、内存等，每隔两年性能就翻一倍。而网络和磁盘的性能，却不能相应的以同样的速度提升。这样网络和磁盘就成为了系统性能的瓶颈。主要体现在：

1、存储层面，数据量不断增加，带来 IO 瓶颈；随着数据长时间运行带来的数据分布不均匀，存在 IO 热点。

2、网络层面，传输带宽不足够，无法快速传输大量数据到服务器进行处理。

3、服务器层面，接收到过多无效数据需要处理，高性能处理器和内存的优势无法发挥。

数据库虚拟化部署

下图是在虚拟化平台部署数据库的一个典型拓扑示意图，包括核心的集中式存储、存储交换机和多台 x86 服务器。

通过采用 VMware 虚拟化技术，在 x86 服务器上创建虚拟机 VM，在虚拟机 VM 内部安装操作系统运行 Oracle、MySQL、SQL Server 等数据库管理系统，数据库的数据保存在集中式存储。

优势分析

1、利用虚拟化技术，提高可用性，可动态迁移，可支持高用（HA），可在不中断用户应用的情况下进行系统升级等。

2、通过利用快照、克隆等技术，在升级出现问题时候，可支持回滚，避免系统故障停机，通过 DRS 动态资源调配，可提升 IT 系统对应用和业务的适应能力。

3、支持在线扩展 x86 服务器，可根据需要增加计算资源。

配置和成本

系统集成部署费用按照采购成本的 12% 计算，1198000*12%=143000

3 年维保费用硬件每年按 8%，软件按每年 22% 计算，1088000*8%*2+110000*22%*2=222400

总计成本：约 1560000

劣势分析

1、这种架构以集中式存储为核心，受到存储系统控制器数量和性能的限制，存储的整体性能被限定，只能垂直扩展容量，无法通过扩容提升存储性能，进而随着计算资源的增加，虚拟机 VM 的平均性能是不断下降的，这样就会影响虚拟机 VM 和数据库的性能。

2、运维管理不方便，整个系统分为多个 IT 层次，在进行维护和变更时需要在多个设备维护系统中（包括 Web、图形、命令行）由相关的专家和技术人员统一协调部署，人力成本高。

3、采用 VMware 等虚拟化技术增强了系统的灵活性，但是也增加了 IO 路径，降低了系统性能，无法满足一些高性能 VM 和数据库运行的需要。

数据库一体机

在数据库架构设计中，主要有 Shared Disk，Shared Nothing 两种架构。

Shared Disks 架构和 Shared Nothing 架构各适应不同的场景，以 Oracle 公司为代表的数据库服务商把这两种架构的特点结合起来，提供了一种混合式的数据库架构，能够有效的解决二者的冲突，吸取两种架构的优势：既可以满足 OLTP 的高并发、高可用特点；又可以满足 OLAP 的大数据量处理的要求。其架构如下图：

优势分析

1、已经在工厂由厂商软硬件专家完全预装，开箱即用。

2、利用业界最为先进的软硬件技术，并将这些技术发挥到极致。

3、解决传统的系统配置中的性能瓶颈。

4、提供全面的工具和手段，简化管理和运维。

配置和成本

（注：不包含 Oracle DB 许可和 RAC 许可费用）。

另外，国内也有诸多公司推出了类似的数据库一体机，如沃趣公司QData 数据库一体机，云和恩墨公司 zData 数据库一体机，天玑数据公司 PBData 数据库一体机。

它们同样具备了开箱即用，简化管理和运维等特点，但是在软硬件的优化层面，和 Oracle 原厂的数据库一体机尚有差距。

劣势分析

1、采购和运维成本高。

2、不灵活，只能支持专有的数据库。

3、均为专用系统，架构封闭不开放，无法满足云化转型需要。

总结

目前随着企业数字化转型进程的加快，企业对数据库需求不断增加，类型不断增多，敏捷性要求更高，同时要求更简单的架构和更合理的拥有成本以便应对业务的快速增长，但总结以上主流的方案存在主要问题包括：

1、数据库一体机成本高，运维复杂，弹性差，无法支持多数据库。

2、物理服务器加集中式存储的方案，在成本、易维护性和敏捷性方面比较差。

3、VMware 加集中存储的方案，在性能与延迟方面与裸金属以及数据库一体机方案仍有差距，同时存储扩展性和整体成本方面仍然不能更好满足用户需求。

同时，金融等行业还出现了新的政策和技术路线转型需求：

1、在金融等行业目前面临国产化转型的需求，面临着全新的软硬件适配问题，对数据库基础设施提出更大的挑战。

2、目前以容器和 K8s为基础的云原生架构对基础设施的敏捷性提出更高要求。

不同方案对比

不同方案适用场景