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GaussDB

GaussDB

GaussDB数据库是2019年5月15日由华为技术有限公司推出的企业级分布式关系型数据库。

2019年5月15日，华为技术有限公司正式面向全球推出GaussDB数据库。同年6月30日，GaussDB正式开源，被命名为openGauss。8月，华为将GaussDB数据库并入华为云。GaussDB具备高可用、高安全、高性能、高弹性、高智能的优势，以及易部署、易迁移的特性，是企业核心业务数字化转型升级的坚实数据底座。广泛应用于金融、车联网、政企、电商、能源、电信等多个领域。

2022年8月，GaussDB获得全球权威信息技术安全性评估标准CC EAL4+级别认证。

基本概念

GaussDB是华为技术有限公司深度融合多年数据库领域经验，充分结合企业级场景需求，基于openGauss自研生态推出的企业级分布式关系型数据库。

历史沿革

2001年，华为中央研究院Dopra团队为了支撑华为所生产的电信产品(交换机、路由器等)，启动了内存数据存储组件Dopra DB的研发。Dopra DB后来随着业务和组织的切换，成为华为高斯数据库团队的GMDB V1系列产品。2005年，华为技术有限公司的通信产品需要一个以内存处理为中心的数据库，评估了当时最高性能的内存数据库软件，发现其性能和特性无法满足业务诉求，便启动了SMDB(Simple Memory DataBase)的开发。

2007年，在电信计费领域，电信行业对数据库有特殊的要求，有些需要定制化开发。而当时国外的数据库产品主要是标准化产品。华为技术有限公司便开始组织人手自研内存数据库，以此来提升自身解决方案的竞争力，项目代号GMDB，这是可追溯华为最早的数据库研发记录。GMDB只在小范围内进行试用，并没有取得大规模商用。随后一年，华为核心网产品线需要在产品中使用一款轻量级、小型化的磁盘数据库，于是华为基于PostgreSQL开源数据库开发ProtonDB。

2010年，华为数据库研发团队开始对2007年版本进行全面重构。从这之后，华为数据库的定位已经不再仅局限于内存数据库，而是在向通用关系型数据库逐渐转变，重构过程中，开始融入大量非内存数据库的特性，这就是Gauss OLTP数据库的前身。一年后，华为技术有限公司真正把数据库作为一个完整的产品来做。2012年成立实验室，也有了高斯实验室和Gauss DB。华为启动了面向OLAP数据库的研发预演。在华为高斯部成立后，结合电信软件公司在SMDB长期使用中面临的“开发效率低、数据一致性弱”等关键痛点，立项开发了高斯部成立后的第一款产品-GMDB V2系列。随后GMDB开始大规模商用，主要应用于电信计费领域，同时在华为内部，众多配套的解决方案也开始使用GMDB。

2014年，华为技术有限公司孵化出Gauss OLAP数据库第一个产品版本。并且成功击败竞争对手进入中国工商银行总行下一代EDW(Enterprise Data Warehouse，企业数据仓库)联合创新项目。次年，华为与中国工商银行联合创新，Gauss OLAP数据库开始在工商银行上线。此后两年时间，华为高斯部启动分布式OLTP数据库的研发工作。华为也与招商银行开始就GaussDB进行联合创新。同时还启动了面向事务和分析混合处理的数据库研发工作。

2018年3月，Gauss OLTP数据库开始在招商银行综合支付交易系统成功上线投产，顺利承接招商银行 “手机银行”和“掌上生活”两大App交易流水流量，日均请求量高达8500万，峰值TPS达到3500。这一年，华为技术有限公司第一个Gauss HATP数据库问世，并成功落地中国民生银行。

2019年5月15日，GaussDB数据库正式推出。9月，华为技术有限公司宣布将开源 GaussDB，开源后将其命名为 openGauss。2020年6月30日，openGauss 正式面世，数据库源代码对外开放。8月，华为将GaussDB数据库并入华为云。2021年3月31日，openGauss 2.0.0 版本正式上线。2022年8月，GaussDB获得全球权威信息技术安全性评估标准CC EAL4+级别认证。

关键技术

1、分布式执行框架：业务应用下发SQL给Coordinator，SQL可以包含对数据的增（insert）、删（delete/drop）、改（update）、查（select）。Coordinator利用数据库的优化器生成执行计划，每个DN（Data Node）会按照执行计划的要求去处理数据。

因为数据是通过一致性Hash技术均匀分布在每个节点，因此DN在处理数据的过程中，可能需要从其他DN获取数据，GaussDB提供了三种stream流（广播流、聚合流和重分布流）来降低数据在DN节点间的流动。DN将结果集返回给Coordinate进行汇总。Coordinator将汇总后的结果返回给业务应用，从而提升复杂SQL查询的性能。

2、GTM-Lite技术：GTM-Lite可以在保证事务全局强一致的同时，提供高性能的事务处理能力，避免了单GTM的性能瓶颈。这里的高性能事务管理指的是无锁、多版本、高并发事务技术。而且分布式的GTM-Lite方案提供全局事务快照和提交管理，实现强一致性，且无中心节点性能瓶颈。

3、基于NUMA-Aware实现高性能事务处理：结合鲲鹏多核CPU架构优势，通过进行NUMA绑核、对全局数据结构进行NUMA分区改造，减少跨核处理和核间冲突，提升业务并行处理能力；充分利用鲲鹏原生Atomic_LSE指令，实现NUMA-Aware自旋锁，大幅降低指令数，有效提升指令效率，性能更强。

4、集群HA，多层级冗余实现系统无单点故障：GaussDB通过硬件冗余、实例冗余、数据冗余，实现整个系统无单点故障，高可用。其中硬件高可用包括存储磁盘RAID冗余、网络双交换机冗余、多网卡冗余、主机UPS电源保护。软件高可用则包括协调节点CN实例多活冗余、数据节点/全局事务管理/ 集群管理器实例Active-Standby冗余。除此之外，GaussDB还通过全量+增量备份，打造闪回和PITR等企业级能力，实现数据按需回退、任意时间点的数据恢复，最终进一步保障数据库的高可用。

5、跨AZ/Region容灾技术带来的高可用：首先是集群内高可用，实现了数据不丢失和业务秒级中断。同城跨AZ容灾，数据不丢失，实现了分钟级恢复。除了同城跨AZ， GaussDB还推出了同城双集群高可用方案，提供金融级高可用服务，支持RPO=0 、RTO\u003c60s的同城双集群切换，主集群在出现故障的情况下，备集群还具备继续提供服务的能力，尽最大可能保障企业用户的核心业务7x24小时无中断。

6、Scale-out在线横向扩展带来高扩展：GaussDB支持单集群1000+节点，节点扩展下能够获得卓越的性能线性比，同时节点扩容能够做到完全在线，对客户透明。节点扩容完成后DN数据自动重分布，CN自动完成负载均衡。

7、一站式迁移解决方案：GaussDB基于数据库和应用迁移（UGO）和数据复制服务（DRS），从迁移评估、结构迁移、应用迁移、全量+增量数据迁移、数据一致性动态校验、流量回放等方面提供了一站式迁移上云方案，让客户上云更轻松、更高效。