金融数据库存算分离架构选型白皮书

本白皮书版权属于北京金融信息化研究所有限责任公司，并受法律保护。转载、编摘或利用其他方式使用本白皮书文字或观点的，应注明来源。违反上述声明者，将被追究相关法律责任。 主任： 潘润红 副主任： 黄程林、庄文君 编委会成员（排名不分先后，按姓氏拼音排序）： 董晓杰、何东川、何佳佳、胡盼盼、黄涛、简丽荣、王鹏冲、杨传辉、张子鉴、朱鹏 编写组成员（排名不分先后，按姓氏拼音排序）： 鲍思佳、陈灿荣、陈辉、程静、从平平、崔志伟、董里、金振山、李会亮、李云龙、李中原、梁燕、廖美东、刘常、刘方彪、刘昭、罗兰瑞婧、马攀、马涛、明玉琢、邵志杰、盛玉、万里、王爱国、王成、王帅强、王耀强、徐赞、杨尚、张刚、张羿、赵蒙 主编单位： 北京金融信息化研究所中国农业银行股份有限公司中国邮政储蓄银行股份有限公司平安银行股份有限公司上海银行股份有限公司深圳前海微众银行股份有限公司中国人寿财产保险股份有限公司中国人民人寿保险股份有限公司华为技术有限公司北京奥星贝斯科技有限公司武汉达梦数据库股份有限公司 参编单位： 北京酷克数据科技有限公司阿里云（北京）科技有限公司平凯星辰（北京）科技有限公司中电科金仓（北京）科技股份有限公司北京海量数据技术股份有限公司天津南大通用数据技术股份有限公司成都虚谷伟业科技有限公司天津神舟通用数据技术有限公司 金融业作为信息技术应用的前沿阵地，展现出对新技术的较高敏锐度和快速响应能力。中国人民银行印发的《金融科技发展规划（2022-2025年）》中，强调打造数字绿色服务体系，建设绿色高可用数据中心，架设安全泛在的金融网络，布局先进高效的算力体系，夯实数字基础底座，助力数字金融高质量发展。 在创新发展和安全可控的双重驱动下，我国数据库作为金融信息系统的重要组成部分，在金融机构中的持续创新应用有效推动数字金融安全生态的构建。随着金融业数字化转型的深入，金融数据库架构正逐步从传统封闭走向创新开放。在此过程中，数据库存算一体架构可以有效满足金融新兴业务初期对快速和敏捷交付的需求，但随着金融业务的增长和基础设施规模的扩大，存算一体架构在可靠性和扩展性方面的局限性逐渐显现。因此，开放解耦的存算分离架构，不仅能够根据业务需求实现计算和存储资源的独立扩展，提供灵活的弹性扩缩容计算能力，还能利用存储的高可靠性优势，进一步提升整个集群处理海量数据的可靠性，重新成为数据库场景的架构选择。 本报告针对金融业务场景的特点和需求，深入剖析当前主流数据库存算分离技术架构方案，总结数据库存算分离架构选型评估指标体系，构建数据库存算分离架构实施路线，并总结金融机构的探索实践经验，为推动金融业数据库架构创新发展贡献力量。 1.金融业数据库技术架构演变历程....................................1 2.金融业应用对数据库的需求现状....................................3 2.1金融场景业务特性........................................................................................32.2金融业数据库应用的基础架构问题和需求................................................5 3.主流数据库存算分离架构技术分析.................................13 3.1集中式数据库存算分离技术......................................................................143.2分布式数据库存算分离技术......................................................................163.3云原生数据库存算分离技术......................................................................22 4.数据库存算分离架构选型评估指标与建议...........................28 4.1性能指标......................................................................................................284.2可靠性指标..................................................................................................294.3可用性指标..................................................................................................314.4成本效益分析..............................................................................................344.5能耗指标......................................................................................................354.6扩展性指标..................................................................................................374.7安全性要求..................................................................................................384.8运维指标......................................................................................................394.9演进能力......................................................................................................414.10总结............................................................................................................41 5.数据库存算分离架构演进方案.....................................42 5.1外置存储的存算分离架构..........................................................................43 5.2存算协同的存算分离架构..........................................................................44 6.金融业数据库存算分离架构应用实践...............................46 6.1工商银行数据库存算分离架构实践..........................................................466.2农业银行新一代存算分离数据库实践......................................................546.3平安银行MySQL数据库存算分离架构探索..............................................576.4上海银行数据库存算分离架构的应用试点实践......................................616.5微众银行TDSQL+OceanDisk存算分离架构..........................................646.6人保寿险数据库存算分离架构转型升级..................................................71 金融业的数据库技术架构演变紧跟金融业务的发展步伐，同时与数据库和存储等技术的进步相互促进，共同推动金融业创新发展。在过去的半个世纪里，数据库技术架构的演变主要经历了以下三个阶段： 第一阶段（1960到1970年代）：采用存算分离架构的文件系统数据库，支持单体应用。 早期的数据管理系统主要以文件系统为基础，先后发展出网状数据库（IDS）和层次数据库（IMS）等形态。IBM于1966年推出的层次型数据库IMS，与该公司的服务器、存储和中间件等产品紧密结合，提供了一站式解决方案，有效满足核心业务交易和数据处理对高可用性的需求，被广泛应用于金融、航空和制造等领域。即便在互联网飞速发展的时代，这些行业依然在使用IBM的IMS数据库。然而，由于单一厂商的封闭系统带来昂贵的服务费用和有限扩展能力，这种解决方案成为仅在金融等少数行业应用。 第二阶段（1970年到2000年左右）：关系型数据库蓬勃发展，存算分离成为基础架构。 1970年代，IBM率先提出关系数据库模型并发布了SQL标准。1979年，Oracle公司推出了首个商用关系型数据库，而IBM直到1983年才发布其关系型数据库DB2。此后，Sybase、SQLServer等其他商用关系型数据库也陆续进入市场，开启关系型数据库的繁荣时代。尽管如此，Oracle和DB2依然是市场最主流的商用 数据库产品。 与此同时，RAID磁盘专利和SCSI接口标准的发布，以及EMC推出的高端存储产品，都在吞吐性能、系统可靠性和容量扩展性等方面实现显著提升。由此，IT产业逐步形成以IBM小型机、Oracle数据库和EMC存储为核心的IOE架构。这一架构成为“开放”和“解耦”的存算分离架构的基石，推动金融业信息化应用的发展，并促进金融业集中业务处理的区域性数据中心建设。 第三阶段（2000年至今）：数据库技术呈现多元化发展趋势，存算分离架构依然是重要的架构方向。 2000年前后，随着互联网技术的广泛应用，数据库技术进入多元化混合发展的时代，数据库应用更加多样化。在此期间，X86服务器凭借其价格优势和通用性，一定程度上扩展了传统IOE架构的“开放性”，但由于x86服务器在吞吐性能上的局限性以及可靠性方面的不足，相较于传统IOE架构的服务器，新兴数据库应用被迫采用一主多副本、分库分片等存算一体的架构形态，以提升吞吐性能和可靠性。在金融互联网应用的初期，存算一体架构促进了互联网技术在金融业务场景中的迅速推广，成为金融业技术架构的重要补充。 但是，在存算一体架构下，上层应用对数据库不再是单一的数据访问，还需要考虑数据分布和可靠性等需求。这导致数据库架构设计对应用的侵入性增强，应用与数据库之间深度耦合，进而加剧了架构的“封闭性”。同时，随着金融新兴业务的扩张和基础设施规模的增大，存算一体架构在可靠性和扩展性方面的局限性逐渐显现，比如：存算一体架构中任意单节点的计算或存储 故障都可能引发数据丢失和业务中断，带来业务连续性风险；存算一体架构无法实现存储和计算资源的独立扩展，两者必须同步扩展，造成一定的资源浪费。 另外，随着NVMe Over Fabric、RDMA和存储介质等技术的成熟应用，计算与存储之间的网络带宽得到显著提升，有效缓解了存算分离架构在吞吐性能上的瓶颈。通过利用存储的RAID和快照等高可靠特性，可以设计出多层次的