在計(jì)算機(jī)科學(xué)的世界里，操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)可謂是兩大最重要的基礎(chǔ)軟件。就拿 SQL 這門語(yǔ)言來(lái)說(shuō)，它的半衰期之長(zhǎng)令人記憶深刻。SQL 不僅在早期的 DBMS 系統(tǒng)中扮演了相當(dāng)重要的角色，近些年在數(shù)據(jù)科學(xué)領(lǐng)域和 Python 一同成為從業(yè)人員的必備技能。SQL 的生命力真可謂是“歷久彌新”，以至于有論文直言希望“One SQL to rule all”。這也從側(cè)面反映了數(shù)據(jù)庫(kù)領(lǐng)域歷史之久，地位之重，具備濃重的領(lǐng)域特色。

如果將數(shù)據(jù)庫(kù)視為調(diào)用鏈上一個(gè)服務(wù)節(jié)點(diǎn)，那么可以考慮采用 Service Mesh 的框架進(jìn)行治理。而如果將數(shù)據(jù)庫(kù)視作一個(gè)有狀態(tài)的業(yè)務(wù)應(yīng)用，它獨(dú)特的領(lǐng)域性帶來(lái)了治理的特殊性：比如，數(shù)據(jù)庫(kù)請(qǐng)求無(wú)法像服務(wù)一樣可以被隨意路由到任何對(duì)等節(jié)點(diǎn)。而對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)協(xié)議的感知和理解、數(shù)據(jù)分片和路由、數(shù)據(jù)庫(kù)部署的多副本、讀寫(xiě)分離、主庫(kù)多寫(xiě)等模式，甚至數(shù)據(jù)庫(kù)上云，都是困難多多，挑戰(zhàn)多多。那么基礎(chǔ)架構(gòu)該如何應(yīng)對(duì)這樣的數(shù)據(jù)庫(kù)治理局面呢？

時(shí)間撥回到 2018 年 3 月，彼時(shí)的 ShardingSphere 剛從原來(lái)的 ShardingSphere-JDBC 演化出來(lái)了可以獨(dú)立部署的 ShardingSphere-Proxy。它們都采用 Java 構(gòu)建實(shí)現(xiàn)，分別代表了 SDK 模式和 Proxy 模式，提供了相同的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)分片、分布式事務(wù)等功能。但無(wú)論使用哪種方式，都有其各自的優(yōu)缺點(diǎn)。項(xiàng)目創(chuàng)始人張亮就在設(shè)想是否有一種模式可以有效的結(jié)合 JDBC 代理端與 Proxy 客戶端的優(yōu)點(diǎn)并屏蔽其缺點(diǎn)，借助“彈性伸縮 + 零侵入 + 去中心，實(shí)現(xiàn)了一個(gè)真正的云上基礎(chǔ)設(shè)施”呢？于是就有了這篇文章：《Service Mesh 是大方向，那 Database Mesh 呢？》 。文中是這么描繪 Database Mesh 的：

“Database Mesh，一個(gè)搭乘 Service Mesh 浪潮衍生出來(lái)的新興詞匯。顧名思義，Database Mesh 使用一個(gè)嚙合層，將散落在系統(tǒng)各個(gè)角落中的數(shù)據(jù)庫(kù)統(tǒng)一治理起來(lái)。通過(guò)嚙合層集中在一起的應(yīng)用與數(shù)據(jù)庫(kù)之間的交互網(wǎng)絡(luò)，就像蜘蛛網(wǎng)一樣復(fù)雜而有序。”

說(shuō)到 Database Mesh 就不得不從 Service Mesh 開(kāi)始。2016 年，第一代 Service Mesh 由 Linkerd 帶入大眾視野，緊接著 2017 年就誕生了以 Istio 為代表的第二代 Service Mesh，采用了控制面和數(shù)據(jù)面分離的設(shè)計(jì)模式，將服務(wù)治理中如流量治理、訪問(wèn)控制、可觀測(cè)性等關(guān)鍵行為要素進(jìn)行了抽象和標(biāo)準(zhǔn)化，然后借助 Kubernetes 的 Sidecar 模式解耦了應(yīng)用容器和治理容器。至此，Service Mesh 的形態(tài)已經(jīng)基本確定。

如此一來(lái) Service Mesh 在 Kubernetes 上的 Sidecar 模型實(shí)現(xiàn)就變得非常有啟發(fā)性：如果設(shè)計(jì)一種 ShardingSphere-Sidecar 模式，將 ShardingSphere 的核心分片能力等遷移到其中，就可以有效的結(jié)合 JDBC 代理端與 Proxy 客戶端的優(yōu)點(diǎn)并屏蔽其缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)那個(gè)“彈性伸縮 + 零侵入 + 去中心，實(shí)現(xiàn)了一個(gè)真正的云上基礎(chǔ)設(shè)施”。這個(gè)階段的 Database Mesh 為 1.0 階段。

任何一個(gè)新技術(shù)概念在它落地的時(shí)候，都會(huì)因?yàn)椴煌臉I(yè)務(wù)場(chǎng)景和模式、不同的架構(gòu)設(shè)計(jì)模式、不同的基礎(chǔ)設(shè)施成熟度、乃至差異的工程師文化而打上自己獨(dú)特的烙印。這一點(diǎn)在 Kubernetes 落地歷程中已經(jīng)得到了充分驗(yàn)證， 而 Service Mesh 落地又再次加深了這個(gè)觀點(diǎn)。那么對(duì)于 Database Mesh 呢？

在 Database Mesh 1.0 誕生的這些年里，一些公司在原有基礎(chǔ)上豐富了更多觀點(diǎn)，比如在 Service Mesh 的框架中，通過(guò)二次開(kāi)發(fā)的方式增加了對(duì) SQL 協(xié)議的解析和支持，增強(qiáng)了數(shù)據(jù)庫(kù)流量治理能力，兼容了統(tǒng)一的服務(wù)治理配置；比如將 Database Mesh 的理念集成到一套完整的中間件服務(wù)框架中，以 SDK 或者 Sidecar 的方式給業(yè)務(wù)應(yīng)用暴露統(tǒng)一的訪問(wèn)方式，簡(jiǎn)化開(kāi)發(fā)者的使用；還比如將分布式事務(wù)能力集成到 Database Mesh Sidecar 中的項(xiàng)目，以云原生分布式數(shù)據(jù)庫(kù)的方式為業(yè)務(wù)應(yīng)用進(jìn)行呈現(xiàn)。不管是哪種方式，都可以看出來(lái) Database Mesh 理念正在不斷深入人心，逐步成長(zhǎng)為一個(gè)繁榮的生態(tài)。

注：從左往右分別為“ShardingSphere-Sidecar、統(tǒng)一 Mesh 管控、分布式數(shù)據(jù)庫(kù)”三種 Database Mesh 1.0 的實(shí)現(xiàn)。

更近一步地，當(dāng)業(yè)務(wù)應(yīng)用開(kāi)始以容器的方式進(jìn)行打包交付、利用 CICD 流水線每天發(fā)布成百上千次到各個(gè)數(shù)據(jù)中心的 Kubernetes 基礎(chǔ)設(shè)施的時(shí)候，必然會(huì)引發(fā)對(duì)應(yīng)用上層服務(wù)治理和對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)治理的思考，Database Mesh 就是這種思考之下的產(chǎn)物。如果沒(méi)有 Database Mesh，不管是 SDK 還是 Proxy，同樣可以支持對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問(wèn)治理，Sidecar 本身并非 Database Mesh 的內(nèi)核，實(shí)際上是基礎(chǔ)架構(gòu)全面云原生化的浪潮，在不斷推著 Database Mesh 前進(jìn)。

Database Mesh 不是靜態(tài)的定義，而是一個(gè)在不斷進(jìn)化的動(dòng)態(tài)概念。

Database Mesh 從 1.0 開(kāi)始，始終關(guān)注對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)流量的治理，基于數(shù)據(jù)庫(kù)協(xié)議感知能力，提供數(shù)據(jù)分片、負(fù)載均衡、可觀測(cè)性、審計(jì)等能力。這些能力已經(jīng)解決了數(shù)據(jù)庫(kù)治理中的屬于流量治理的部分問(wèn)題。但對(duì)運(yùn)維人員和數(shù)據(jù)庫(kù)管理人員來(lái)說(shuō)，還有很多可以持續(xù)建設(shè)的方面。比如是否可以通過(guò)統(tǒng)一的配置聲明數(shù)據(jù)庫(kù)接入？是否可以通過(guò)可編程的方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)的資源限制？是否可以通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的界面自動(dòng)化數(shù)據(jù)庫(kù)維護(hù)體驗(yàn)？

在不同的用戶視角里，開(kāi)發(fā)人員更關(guān)注運(yùn)行效率、成本開(kāi)銷，以及數(shù)據(jù)庫(kù)協(xié)議類型和訪問(wèn)信息，不關(guān)心數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的位置。運(yùn)維和 DBA 更關(guān)注數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)的自動(dòng)化、穩(wěn)定性、安全性、監(jiān)控報(bào)警等，此外 DBA 還會(huì)關(guān)心數(shù)據(jù)的變更、容量、安全訪問(wèn)、備份、遷移等等。這些問(wèn)題都屬于數(shù)據(jù)庫(kù)可靠性工程的范疇。

正是隨著對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)治理場(chǎng)景的深入理解和對(duì)用戶體驗(yàn)的極致追求，共同催生了 Database Mesh 2.0：通過(guò)可編程實(shí)現(xiàn)高性能擴(kuò)展，應(yīng)對(duì)云上數(shù)據(jù)庫(kù)治理挑戰(zhàn)。

Database Mesh 2.0 關(guān)注在云原生環(huán)境下，如何實(shí)現(xiàn)以下幾個(gè)目標(biāo)：

• 進(jìn)一步減輕開(kāi)發(fā)人員的心智負(fù)擔(dān)，提高開(kāi)發(fā)效率，提供透明和無(wú)感的數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)設(shè)施使用體驗(yàn)；

• 以可配置、可插拔、可編程的方式，實(shí)現(xiàn)一個(gè)覆蓋數(shù)據(jù)庫(kù)流量、運(yùn)行時(shí)資源和穩(wěn)定性保障等方面的治理框架；

• 為異構(gòu)數(shù)據(jù)源、云原生數(shù)據(jù)庫(kù)、分布式數(shù)據(jù)庫(kù)等多個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)領(lǐng)域的典型場(chǎng)景提供標(biāo)準(zhǔn)的使用界面。

如前所述，業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)人員主要關(guān)注業(yè)務(wù)邏輯和實(shí)現(xiàn)，無(wú)需關(guān)心基礎(chǔ)設(shè)施和其運(yùn)維特征，而開(kāi)發(fā)的體驗(yàn)會(huì)逐步向 Serverless 的方向前進(jìn)，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問(wèn)也就必然會(huì)變得越來(lái)越透明和無(wú)感。開(kāi)發(fā)人員只需要了解自己業(yè)務(wù)所需要的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)類型，然后使用預(yù)置的或者動(dòng)態(tài)的身份機(jī)密信息，即可訪問(wèn)相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)。

對(duì)于數(shù)據(jù)庫(kù)流量來(lái)說(shuō)，不同的場(chǎng)景會(huì)有不同的負(fù)載均衡策略和防火墻規(guī)則，這些都可以以配置的形式提供給用戶。更進(jìn)一步地，對(duì)于流量帶寬等運(yùn)行時(shí)資源，可以通過(guò)加載可編程插件的方式對(duì)其進(jìn)行限制。無(wú)論是配置還是插件，都希望給用戶提供框架之內(nèi)最大的靈活度，踐行 Unix “機(jī)制和策略分離”的設(shè)計(jì)哲學(xué)。

在數(shù)據(jù)庫(kù)上云的過(guò)程中，因?yàn)椴渴鹉Ｊ健?shù)據(jù)遷移、數(shù)據(jù)容量等諸多問(wèn)題，增加了上云的復(fù)雜度。而標(biāo)準(zhǔn)化的操作可以極大地幫助上云過(guò)程。如果可以有一套完整的操作界面，就可以在不同的數(shù)據(jù)庫(kù)環(huán)境里實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的治理行為，從而讓未來(lái)上云的過(guò)程變得更加順滑。

為實(shí)現(xiàn)上面的三個(gè)目標(biāo)，Database Mesh 2.0 提供了一種以數(shù)據(jù)庫(kù)為中心的治理框架：

• 數(shù)據(jù)庫(kù)是一等公民：一切抽象都圍繞數(shù)據(jù)庫(kù)治理行為進(jìn)行，比如訪問(wèn)控制、流量治理、可觀測(cè)性等；

• 面向工程師體驗(yàn)：對(duì)于開(kāi)發(fā)人員，通過(guò)便捷易用的數(shù)據(jù)庫(kù)聲明和定義，即可繼續(xù)進(jìn)行開(kāi)發(fā)，無(wú)需關(guān)心數(shù)據(jù)庫(kù)的位置。對(duì)于運(yùn)維和 DBA，提供多種數(shù)據(jù)庫(kù)治理行為抽象，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的數(shù)據(jù)庫(kù)可靠性工程；

• 云原生：以開(kāi)放的生態(tài)和實(shí)現(xiàn)機(jī)制適配不同的云環(huán)境，面向云原生構(gòu)建和實(shí)現(xiàn)，而無(wú)需擔(dān)心廠商鎖定。

這套治理框架依賴于如下工作負(fù)載：

• 虛擬數(shù)據(jù)庫(kù)：開(kāi)發(fā)人員視角里一個(gè)可以被訪問(wèn)的數(shù)據(jù)庫(kù)端點(diǎn)

• 流量策略：對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)流量的治理策略，如分庫(kù)分表、負(fù)載均衡、限流、斷路

• 訪問(wèn)控制：根據(jù)指定規(guī)則提供細(xì)粒度的訪問(wèn)控制，如表級(jí)別

• 安全聲明：數(shù)據(jù)安全性聲明，如數(shù)據(jù)加密等

• 審計(jì)申請(qǐng)：記錄應(yīng)用對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的操作行為，如接入風(fēng)控系統(tǒng)

• 可觀測(cè)性：數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問(wèn)流量、運(yùn)行狀態(tài)、性能指標(biāo)等可觀測(cè)性的配置

• 事件總線：接受數(shù)據(jù)變更的事件總線

• QoS 聲明：提高數(shù)據(jù)庫(kù)整體 SLO 指標(biāo)而設(shè)定的資源 QoS 指標(biāo)

• 備份計(jì)劃：按計(jì)劃任務(wù)的方式執(zhí)行數(shù)據(jù)庫(kù)備份

• Schema 流水線：以代碼方式管理數(shù)據(jù)庫(kù) schema 變更，提高數(shù)據(jù)庫(kù) DDL 和 DML 變更的成功率

基于這樣的設(shè)計(jì)，可以讓開(kāi)發(fā)更集中更高效，讓云計(jì)算更親和。換句話說(shuō)，Database Mesh 正在向著擴(kuò)展性、易用性和標(biāo)準(zhǔn)化的方向大踏步地前進(jìn)。

這個(gè)階段的 Database Mesh 為 2.0 階段。

目前 Database Mesh 官網(wǎng)（ https://www. ）已上線，相應(yīng)的規(guī)范定義也開(kāi)源在在 https://github.com/database-mesh/database-mesh 倉(cāng)庫(kù)里。社區(qū)每?jī)芍芏紩?huì)進(jìn)行線上討論，信息如下：

歡迎各位讀者加入官方社區(qū)進(jìn)行討論，Database Mesh 社區(qū)歡迎來(lái)自不同背景的愛(ài)好者們一起建設(shè)生態(tài)。

此外，Database Mesh 發(fā)起人張亮所在的 SphereEx 公司將于下月推出面向數(shù)據(jù)庫(kù)網(wǎng)格的開(kāi)源解決方案 Pisanix（ https://www. ），歡迎各位關(guān)注。

作者介紹：

苗立堯，現(xiàn)任 SphereEx 云研發(fā)負(fù)責(zé)人，開(kāi)源布道師，專注于 SaaS 和 Database Mesh。從 2015 年起開(kāi)始接觸 Kubernetes，是國(guó)內(nèi)最早一批云原生實(shí)踐者，2016 年創(chuàng)辦“容器時(shí)代”公眾號(hào)，原創(chuàng)和翻譯引進(jìn)了 600 余篇技術(shù)文章。曾在株式會(huì)社ネットスターズ、北京穿楊科技、螞蟻金服、易寶支付等擔(dān)任基礎(chǔ)設(shè)施架構(gòu)師、云產(chǎn)品負(fù)責(zé)人、云原生研發(fā)工程師等相關(guān)職位。

Github: https://github.com/mlycore

張亮，SphereEx 公司創(chuàng)始人 & CEO，歷任多家大型知名互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)的架構(gòu)、數(shù)據(jù)庫(kù)團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人。熱愛(ài)開(kāi)源，是 Apache ShardingSphere、ElasticJob 等知名開(kāi)源項(xiàng)目創(chuàng)始人 & 項(xiàng)目管理委員會(huì)主席、現(xiàn)任 Apache 軟件基金會(huì)會(huì)員、微軟 MVP、騰訊云 TVP。擁有超過(guò) 10 年的架構(gòu)和數(shù)據(jù)庫(kù)領(lǐng)域探索、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。擅長(zhǎng)分布式架構(gòu)，推崇優(yōu)雅代碼，在分布式數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)和學(xué)術(shù)等方面均取得重大成果。曾在 ApacheCon、QCon、AWS 峰會(huì)、DTCC、SACC、DTC 等數(shù)十個(gè)國(guó)內(nèi)和國(guó)際重大行業(yè)和技術(shù)峰會(huì)中擔(dān)任出品人和分享嘉賓。曾出版書(shū)籍《未來(lái)架構(gòu)——從服務(wù)化到云原生》，并在數(shù)據(jù)庫(kù)行業(yè)頂級(jí)會(huì)議 ICDE 發(fā)表論文《Apache ShardingSphere：A Holistic and Pluggable Platform for Data Sharding》。

GitHub: https://github.com/terrymanu