OceaseBase与分库分表方案对比
OceanBase开源后，也让更多的人能上手尝试一把，那OB与传统的分库分表方案都有哪些区别呢？OB做了哪些增强的地方呢？本文通过从数据安全、资源投入、业务改造、生态等方面做对比
首先明确的是，这里的对比都是拿商业的分库分表方案与OB做对比，开源的MyCAT由于功能缺失太多，无可比性
个人觉得OB比分库分表方法是有一定优势，但并不是完全的碾压，请看下面这些内容:
架构介绍
分库分表
上图是一个典型分库分表方案的示意图，中间件层和数据节点层。中间件主要作用是做数据的路由，根据分片键将数据打散到不同的数据节点。数据节点通常就是原生的MySQL(或者PG)数据库，数据库的高可用方案也都是用原生的主从复制实现。 当然分库分表还有一种方式是客户端分库分表，但基本原理和中间件方式相同，这里就不展开说明。
OceanBase
OB架构则与分库分表不同，并没有中间件节点，分布式相关能力都是在数据库中实现。OB的一个集群有多个zone组成，每个zone内可为1-N个OBServer。每个zone都有一份完整的数据副本，zone可以在不同的城市，或者不同的机房，也可以是在同一个机房
OB是原生分布式数据库，从架构上能看出从数据库出发点就是为了分布式而生，这点与分库分表有极大的不同。OB在内核层面实现了分布式能力，例如:数据一致性、全局一致性读、分布式计算、全局索引等，除了这些OB也有一些技术创新
数据安全
单机数据库中ACID中的A与D可以保证事务的原子性与数据的持久性，但在分布式场景下，跨节点的原子性与各节点的数据一致性变得比较复杂，高可用切换后如何保证RPO=0对于金融场景非常重要
数据可靠
数据一致性
分库分表方案底层还是MySQL数据库本身，高可用方案通常也采取的是主备方案，MySQL主备方案中如要保证切换后的数据一致性，通常会遇到以下两种场景:
- 一主多从 半同步 当主库写入数据时，会等待至少有一个从库返回ack信号后，主库才会给引用返回成功，切换时保证了至少有一台从库有和主库一样的数据。在实现起来有两点需要注意:性能、极端情况下的数据回滚
- 由于采用了半同步这种方式，肯定对性能会有一定影响，商业方案中例如TDSQL对复制这块做了修改
TDSQL对复制做了优化，增加了线程池和定义了用户线程和工作线程，当日志发送到从库后，工作线程不会向原生半同步一直等待ACK返回，而是将用户线程会话缓存起来，工作线程继续处理别的请求，但这时也不会直接给用户返回commit成功，而是等待ACK返回后再次唤醒之前的线程后，才回给用户返回成功 这样做的好处就是提高了系统的处理能力，将之前的同步方式做了异步化。
- 极端情况下数据一致性保障 MySQL内部有两阶段提交过程，先写binlog并fsync到磁盘上，然后才在innodb redo日志中添加commit标记。在主备环境中会存在下面的问题
A作为主时a 3这条记录并没有复制到B,C两台从库上，当A发生故障时选择C作为新主库，这时会在C上产生新的数据c 3,c 4并复制到了B上。当A修复后要加入到集群中时，由于启动时会做Crash Recover发现binlog中有a 3这条记录，所以会把这条记录前滚恢复，这时就出现了不一致现象。TDSQL中会将a 3这条记录进行回滚，保证一致性。
再看下OB中数据一致性保障，OB分布式的实现用的是分区表，将不同的分区放置不同zone的OBServer上
每个分区都有一个主副本，和若干从副本(根据zone的个数决定)
如上图有3个zone，8个分区，每个zone中有两个OBServer，每个分区都有三个副本，分布在不同zone中的OBServer上，OB以分区为最小单位组成Paxos组，通过Paxos保证了多副本之间的数据一致性，但Paxos需要多数派提交性能上不一定会比分库分表好。
分布式事务
分布式事务处理上，OB与分库分表方案都采用了两阶段提交的方式，先说下OB。 OB在原生的两阶段提交上做了一定的优化，传统的两阶段提交方式如下:
分为两个步骤:
- 协调者向参与者发起prepare请求，参与者执行事务但并不提交
- 协调者根据参与者返回的状态，如果都返回prepare ok，则会发起commit请求
传统两阶段提交方式中，由于协调者会存在宕机情况，会造成事务的阻塞。并且要将协调者信息记录日志，当协调者发生宕机时需要扫描日志中事务状态，决定参与者下一步操作。当然也可以是参与者向新的协调者发送自己的状态，来决定下一步操作。
但还有一个问题就是，协调者发送commit请求后宕机，参与者也同时宕机，这时无法知道事务的最终状态，除非参与者有高可用。
从上图中看到OB中协调者与参与者都是分区并不是Proxy节点，由于所有数据分片都是通过 Paxos 复制日志实现多副本高可用的，当主副本发生宕机后，会由同一数据分片的备副本转换为新的主副本继续提供服务，所以可以认为在 OceanBase 中，参与者和协调者都是保证高可用不宕机的（多数派存活），绕开了协调者宕机的问题。 在参与者高可用的实现前提下，OceanBase 对协调者进行了“无状态”的优化。在标准的两阶段提交中，协调者要通过记录日志的方法持久化自己的状态，否则如果协调者和参与者同时宕机，协调者恢复后可能会导致事务提交状态不一致。但是如果我们认为参与者不会宕机，那么协调者并不需要写日志记录自己的状态。 在协调者不写日志的前提下，协调者如果发生切主或宕机恢复，它并不知道自己之前的状态是什么，参与者发送prepare ok后未收到协调者进一步消息 (commit/abort)时，认为上一条回复消息丢失，会定时 重新发送上一条消息
分库分表方案中协调者是Proxy节点，因为底层还是MySQL如要做到向OB一样参与者能够重新发送消息，需要修改内核代码，所以通常是需要记录日志。通过日志中记录的状态来决定事务的提交和回滚。
容灾方案
其实两种方案都可以做到同城三机房、两地三中心、三地五中心，但OB中对于存储成本做了优化，OB副本集做了三种，分别是:
Log | 数据 | 成本 | |
|---|---|---|---|
全能型副本 | 有，参与投票 | 全量数据 | 高 |
日志型副本 | 有，参与投票 | 只有日志 | 低 |
只读型副本 | 有，不参与投票 | 全量数据 | 高 |
对于三地五中心，其中一个数据中心可以部署日志型副本节省资源
任何一个城市的两个数据中心同时出现故障，集群都可以正常工作，并且城市3使用日志型副本，减少了资源投入
资源投入
- 机器数量:分库分表方案底层多数采用一主两从方式部署，如不考虑单机多实例方式，则需要最少6台服务器。OB则可以用3台机器部署一套完整的集群。
- 存储: OB中会有两次压缩，第一次是 encoding，第二次是通用压缩，通用的压缩算法并不是针对数据库做压缩的，压缩比例有限。encoding能实现更大的压缩比。
业务改造
相对分库分表OB迁移及业务改造会相对较小,其实分库分表与OB都需要考虑分布键的问题:
- 创建表时都需要指定分布键或分区键
- 处于对性能的考虑，查询时尽量都带上分布键或分区键，但OB中有全局索引功能，可在一定程度上加快没带有分区键查询的检索速度
但一些操作需要跨越不同的数据库，比如多表关联的复杂SQL，由于中间件不具备分布式并行计算能力，导致它不能跨 越多台机器协同执行任务。所以，很多分库分表方案会告诉应用开发者一些不支持的 SQL，需要应用通过其他方式解决，影响了应用的迁移和开发，OB的优点在于每个OB Server都是具备分布式查询能力，支持复杂SQL语句。
生态
这点分库分表方案会有一定优势，MySQL市面上技术人员众多，书籍资料都很丰富，配套的工具、自动化都很齐全，并且底层数据库还是MySQL或者PG都是经过长时间的验证的，用户选型时会作为加分项。 OB前几年一直是闭源状态，很少有人能使用上，但OB自从今年开源后推出了一系列培训计划，也是想让更多的人能接触使用到OB，目前看也是加大社区的推广
总结
OB从技术上有自己的创新和相对的先进性，从整体上看OB是原生的分布式数据库架构，从内核设计初始就考虑了分布式当中会遇到的各种问题，并增加了各种技术特性。 OB是完全100%自主研发、自主可控，无引入开源的存储引擎等模块，不存在开源协议风险等问题。 随着开源和社区的投入现在也有更多的人能接触了解到，未来可期！
