歷經(jīng)半個多世紀(jì)的數(shù)據(jù)庫 未來還有什么值得期待？

科技云報道原創(chuàng)。

近些年，數(shù)據(jù)庫技術(shù)路線和產(chǎn)品層出不窮，令人眼花繚亂應(yīng)接不暇。其中，有以MySQL、Oracle、PostgreSQL為代表的傳統(tǒng)產(chǎn)品，也有以Aurora、Spanner等為代表的創(chuàng)新路線產(chǎn)品，還有工業(yè)數(shù)據(jù)庫、時序數(shù)據(jù)庫、圖數(shù)據(jù)庫等面向應(yīng)用場景的產(chǎn)品。無論是信息技術(shù)進(jìn)步的必然結(jié)果，還是科技巨頭們出于商業(yè)利益的推動，如今數(shù)據(jù)庫百花齊放的盛景，對于該領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展來講，都無疑是一件幸事。

從數(shù)據(jù)庫的誕生說開去 關(guān)系模型依舊把持江湖地位

20世紀(jì)60年代中期，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的研究和開發(fā)便已經(jīng)開始，在將近60年的時間里，技術(shù)經(jīng)歷三代演變，取得了十分輝煌的成就：造就了C.W.Bachman、E.F.Codd和J.Gray三位圖靈獎得主；發(fā)展了以數(shù)據(jù)建模和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)核心技術(shù)為主，帶動了一個巨大的數(shù)百億美元的軟件產(chǎn)業(yè)。

數(shù)據(jù)庫技術(shù)從誕生到現(xiàn)在，形成了堅實的理論基礎(chǔ)、成熟的商業(yè)產(chǎn)品和廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，吸引了越來越多的研究者加入。數(shù)據(jù)庫的誕生和發(fā)展給計算機信息管理帶來了一場巨大的革命。幾十年來，國內(nèi)外已經(jīng)開發(fā)建設(shè)了成千上萬個數(shù)據(jù)庫，它已成為企業(yè)、部門乃至個人日常工作、生產(chǎn)和生活的基礎(chǔ)設(shè)施。同時，隨著應(yīng)用的擴展與深入，數(shù)據(jù)庫的數(shù)量和規(guī)模越來越大，數(shù)據(jù)庫的研究領(lǐng)域也已經(jīng)大大地拓廣和深化，這個領(lǐng)域依舊充滿活力和創(chuàng)新精神。

今天，隨著計算機系統(tǒng)硬件技術(shù)的進(jìn)步以及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)所管理的數(shù)據(jù)以及應(yīng)用環(huán)境發(fā)生了很大的變化。其表現(xiàn)為數(shù)據(jù)種類越來越多、越來越復(fù)雜、數(shù)據(jù)量劇增、應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛，可以說數(shù)據(jù)管理無處不需無處不在，數(shù)據(jù)庫技術(shù)和系統(tǒng)已經(jīng)成為信息基礎(chǔ)設(shè)施的核心技術(shù)和重要基礎(chǔ)。

從概念的提出到早期的數(shù)據(jù)庫，再到流行至今的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，可謂是發(fā)展迅猛。從這條時間線來看，數(shù)據(jù)庫的發(fā)展好像是井然有序的，是什么原因?qū)е铝舜罅康臄?shù)據(jù)庫出現(xiàn)，是理論的突破？還是市場的需求？或者兩者皆有。

直到今天，數(shù)據(jù)模型依舊是數(shù)據(jù)庫的核心和理論基礎(chǔ)。我們在劃分?jǐn)?shù)據(jù)庫的時候，仍然會按照其基于的數(shù)據(jù)模型來分類。從一開始的層面模型、網(wǎng)狀模型、關(guān)系模型，到對象模型、對象關(guān)系模型、半結(jié)構(gòu)化等等?？梢哉f，基礎(chǔ)理論并沒有得到更大突破。關(guān)系型模型剛提出的一段時間里，學(xué)術(shù)界發(fā)生了數(shù)據(jù)系統(tǒng)語言協(xié)會（CODASYL）關(guān)于有向圖模型和關(guān)系模型的辯論。有向圖的復(fù)雜，使得數(shù)據(jù)庫的技術(shù)門檻太高，而關(guān)系模型扎實的數(shù)學(xué)理論支撐以及更好的邏輯獨立性贏得了市場認(rèn)可。

從此，關(guān)系模型一統(tǒng)江湖，新出現(xiàn)的各類數(shù)據(jù)庫依然是關(guān)系模型。從MongoDB、Redis、Hbase、KV一路發(fā)展過來，最終在DB-Engines的統(tǒng)計中，Oracle帶著MySQL和微軟的SQL Server常年一路領(lǐng)跑，關(guān)系模型在數(shù)據(jù)庫分類中仍然占據(jù)較大比例。從SQL到NoSQL再到NewSQL，每一次技術(shù)演進(jìn)都有推翻傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的統(tǒng)治，迎接新時代的感覺。

此外，數(shù)據(jù)庫還有另一個分支，是與計算技術(shù)相結(jié)合。比如這兩年火熱的分布式數(shù)據(jù)庫，有著各種光環(huán)加持，為數(shù)據(jù)庫的發(fā)展帶來了一抹亮色。分布式數(shù)據(jù)庫、并行數(shù)據(jù)庫、多媒體數(shù)據(jù)庫、主動數(shù)據(jù)庫都是數(shù)據(jù)庫技術(shù)和某個計算技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物，通過將兩個技術(shù)體系進(jìn)行融合，可以滿足特定的市場需求。

數(shù)據(jù)庫技術(shù)面臨四大趨勢 一把重錘不能解決所有問題

作為應(yīng)用程序的一部分，數(shù)據(jù)庫的發(fā)展與應(yīng)用架構(gòu)的變化緊密相關(guān)，亞馬遜云科技大中華區(qū)產(chǎn)品部總經(jīng)理顧凡認(rèn)為，云原生關(guān)系型數(shù)據(jù)庫、開源數(shù)據(jù)庫、現(xiàn)代化應(yīng)用、軟件架構(gòu)的迭代和轉(zhuǎn)型，將影響著數(shù)據(jù)庫未來的發(fā)展走向，也驅(qū)動著整個數(shù)據(jù)庫技術(shù)和生態(tài)發(fā)生變化。

隨著互聯(lián)網(wǎng)和移動互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，電商、視頻、社交、出行等越來越多的應(yīng)用產(chǎn)生海量數(shù)據(jù)存儲需求，在高并發(fā)請求、高可用、高可擴展性等方面提出了巨大挑戰(zhàn)，這對數(shù)據(jù)庫提出了非常高的要求，傳統(tǒng)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫在應(yīng)付這些調(diào)整時已經(jīng)顯得力不從心，暴露了許多難以克服的問題。由此，各種各樣的NoSQL數(shù)據(jù)庫作為傳統(tǒng)關(guān)系型數(shù)據(jù)的一個有力補充得到迅猛發(fā)展，它驅(qū)動著云原生關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的出現(xiàn)。

與此同時，越來越多的用戶不希望把自己的應(yīng)用架構(gòu)捆綁在一個有著嚴(yán)苛授權(quán)、會被鎖定的數(shù)據(jù)庫引擎上，而是更傾向于MySQL、PostgreSQL這樣的開源數(shù)據(jù)庫引擎上。業(yè)內(nèi)普遍觀點認(rèn)為，眼下數(shù)據(jù)庫已經(jīng)到了變革的重要關(guān)口，最直觀的表現(xiàn)就是傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫持續(xù)衰落和云原生數(shù)據(jù)庫、開源數(shù)據(jù)庫等新一代數(shù)據(jù)庫加速崛起。

開源代表了“多方協(xié)同、合作共贏、未來共享”的開放生態(tài)趨勢，擁抱開源將有助于合作伙伴和開發(fā)者了解和熟悉其數(shù)據(jù)庫特性。應(yīng)用廠商可以做到更好原生的適配。合作伙伴可以圍繞其產(chǎn)品進(jìn)行運維工具的開發(fā)。同時，開源社區(qū)將有助于經(jīng)驗分享，為實施和研發(fā)提供便利。

第三個改變，快速構(gòu)建現(xiàn)代化應(yīng)用程序已成為企業(yè)提高敏捷性、實現(xiàn)更快創(chuàng)新、發(fā)揮數(shù)據(jù)價值的關(guān)鍵。企業(yè)希望可以將更多時間和精力花在核心業(yè)務(wù)的應(yīng)用開發(fā)上，這當(dāng)然是一個非常美好的愿望，這個愿望背后的含義就是：客戶希望把那些無法讓自己在市場競爭中脫穎而出的臟活累活盡量拋掉，讓開發(fā)人員專注于應(yīng)用和數(shù)據(jù)。這個變化也驅(qū)動更多企業(yè)向全托管式的云數(shù)據(jù)庫服務(wù)進(jìn)行轉(zhuǎn)型。

第四個改變，軟件架構(gòu)的迭代決定數(shù)據(jù)庫技術(shù)變化。從早年的PC、互聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)，到現(xiàn)在的萬物互聯(lián)，軟件架構(gòu)基本上都是從Server到SOA再到微服務(wù)，這樣的軟件架構(gòu)迭代和轉(zhuǎn)型，也在驅(qū)動著數(shù)據(jù)庫選型的變化。伴隨一個客戶業(yè)務(wù)體量越來越大，復(fù)雜度越來越高，在這種情況下選擇將一個超級復(fù)雜的單體應(yīng)用拆分成多個微服務(wù)和多個大的功能模塊就顯得十分必要。在進(jìn)行應(yīng)用重構(gòu)之后，必然也會對數(shù)據(jù)進(jìn)行拆分，根據(jù)應(yīng)用所使用的數(shù)據(jù)類型和數(shù)據(jù)訪問特點，來決定究竟應(yīng)該選擇云上的哪一個專門構(gòu)建的數(shù)據(jù)庫。因此，軟件架構(gòu)的迭代和轉(zhuǎn)型，也在驅(qū)動著數(shù)據(jù)庫選型的變化以及數(shù)據(jù)庫技術(shù)和架構(gòu)的迭代。

這應(yīng)對數(shù)據(jù)庫技術(shù)未來變化時，亞馬遜云科技顯得更加務(wù)實一些。其認(rèn)為，當(dāng)手中只有一把超重的錘子時，看什么都是釘子，一把錘子無法完成所有的事情。為此，亞馬遜云科技針對不同應(yīng)用場景需求，已推出十多種數(shù)據(jù)庫服務(wù)，為客戶提供兼具高性能、高可用性、可擴展及成本效益的專用數(shù)據(jù)庫服務(wù)，支撐客戶現(xiàn)代化應(yīng)用的快速部署及創(chuàng)新。

你會發(fā)現(xiàn)，關(guān)于數(shù)據(jù)庫的一切需求用戶都能在亞馬遜云科技找到對應(yīng)的產(chǎn)品。如果客戶想用托管的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫就選Amazon RDS，它開啟了托管數(shù)據(jù)庫服務(wù)的新模式，從最初只支持MySQL，到目前支持多種常用的數(shù)據(jù)庫引擎，包括MySQL、PostgreSQL、Oracle、SQL Server、MariaDB。如果客戶非常青睞開源數(shù)據(jù)庫，但又擔(dān)心它的可用性達(dá)不到專用數(shù)據(jù)庫的級別，那就選擇Amazon Aurora。如果客戶想用非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，需要一個托管的鍵值數(shù)據(jù)庫，而且針對海量數(shù)據(jù)場景，應(yīng)用的吞吐無論擴展到多大，都能夠提供毫秒級響應(yīng)，那就用Amazon DynamoDB。很多客戶需要的是極致響應(yīng)延遲，常用于緩存、排行榜、廣告等場景，就可以選用Amazon ElastiCache和Amazon MemoryDB。如果客戶需要一個托管的圖數(shù)據(jù)庫，就選Amazon Neptune，適用于欺詐檢測、社交網(wǎng)絡(luò)、推薦引擎。如果需要一個托管的時序數(shù)據(jù)庫，可以去看Amazon Timestream，像IoT中比如車聯(lián)網(wǎng)的場景，或者是DevOps的場景都可以用到時序數(shù)據(jù)庫。如果需要的是數(shù)據(jù)庫可以像一個不可篡改的賬本，那就選Amazon QLDB。

今天，亞馬遜云科技不斷加速數(shù)據(jù)庫相關(guān)服務(wù)在中國區(qū)域的落地，2021年至今已經(jīng)通過與光環(huán)新網(wǎng)和西云數(shù)據(jù)的合作新發(fā)布60多個數(shù)據(jù)庫相關(guān)服務(wù)與功能。

作為亞馬遜云科技核心級咨詢合作伙伴，伊克羅德信息科技總經(jīng)理桂梓捷也從側(cè)面印證了亞馬遜云科技的競爭優(yōu)勢。桂梓捷表示，亞馬遜云科技在數(shù)據(jù)庫的服務(wù)效能、可靠性、伸縮性方面花了非常多的時間進(jìn)行持續(xù)優(yōu)化，這可以讓服務(wù)商更放心的將其數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品推薦給全球用戶。

除了技術(shù)方面領(lǐng)先全球，亞馬遜云科技無服務(wù)器數(shù)據(jù)庫服務(wù)在計價模式等方面也與眾不同。比如傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫服務(wù)是依據(jù)服務(wù)器的規(guī)格、大小、效能來收費，亞馬遜云科技的Amazon Aurora Serverless、Amazon DynamoDB等無服務(wù)器數(shù)據(jù)庫服務(wù)則是通過應(yīng)用程序的讀/寫量來計價，而不用預(yù)先考慮客戶需要多少存儲空間和服務(wù)器。始終站在客戶角度，為客戶的便利性與成本考慮，成為亞馬遜云科技能夠受到全球用戶青睞的關(guān)鍵。

未來，數(shù)據(jù)庫將會如何發(fā)展？首先不能拋開市場因素，也就是企業(yè)對數(shù)據(jù)庫在安全、性能、擴展性、易用性方面的要求；特定場景、業(yè)務(wù)類型、數(shù)據(jù)特征對數(shù)據(jù)庫的依賴。而在數(shù)據(jù)庫內(nèi)部，會不會出現(xiàn)產(chǎn)生下一個“關(guān)系模型”？比如XML會不會成為主流模型？數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)定義會不會動態(tài)變化甚至取消？我們不用再先建表再寫入數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)庫隨著數(shù)據(jù)的寫入動態(tài)適配數(shù)據(jù)類型、動態(tài)適配索引、動態(tài)適配查詢計劃？越來越多的算法代碼將內(nèi)置到數(shù)據(jù)庫中，比如對AI算法的支持、對搜索算法的支持……這些都有待行業(yè)進(jìn)一步探索。

在這個一切皆可數(shù)據(jù)化的時代，無論是傳統(tǒng)企業(yè)，還是互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)，數(shù)據(jù)庫都是底層系統(tǒng)的核心構(gòu)成，其重要性不言而喻。從最初的人工管理、文件管理，到后面的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，以及新興的NoSQL、NewSQL數(shù)據(jù)庫，都伴隨著時代發(fā)展在更替前進(jìn)。作為技術(shù)發(fā)展的親歷者，我們有感于數(shù)據(jù)庫行業(yè)的持續(xù)活力，希望隨著技術(shù)的演進(jìn)這個領(lǐng)域能夠通過科技創(chuàng)新迸發(fā)出更加耀眼的光芒。

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