软件学报

作者：董昊文，张超，李国良，冯建华

单位：董昊文，清华大学 计算机科学与技术系, 北京 10008411,张超，清华大学 计算机科学与技术系, 北京 10008402,李国良，清华大学 计算机科学与技术系, 北京 10008403,冯建华，清华大学 计算机科学与技术系, 北京 10008404

关键词：云原生数据库;计算存储分离;数据库即服务

基金：国家自然科学基金(62232009,61925205,62072261)

云基础设施的虚拟化、高可用、可弹性调度等特点, 为云数据库提供了开箱即用、可靠可用、按需计费等优势. 云数据库按照架构可以划分为云托管数据库(cloud-hosted database)以及云原生数据库(cloud-native database). 云托管数据库将数据库系统直接部署到云上虚拟机环境中, 具备低成本、易运维、高可靠的优势. 在此基础上, 云原生数据库充分利用云基础设施弹性伸缩的特点, 采用计算存储分离的架构, 实现了计算资源和存储资源的独立伸缩, 进一步提升数据库性价比. 然而计算存储分离的架构为数据库系统设计带来了新的挑战. 深入分析云原生数据库系统的架构和技术. 首先将云原生OLTP和云原生OLAP的数据库架构按照资源分离模式的差异分别进行归类分析, 并对比各类架构的优势与局限. 其次, 基于计算存储分离的架构, 按照各个功能模块深入探讨云原生数据库的关键技术: 主要包括云原生OLTP关键技术(数据组织、副本一致性、主备同步、故障恢复以及混合负载处理)和云原生OLAP关键技术(存储管理、查询处理、无服务器感知计算、数据保护以及机器学习优化). 最后, 总结现有云原生数据库的技术挑战并展望未来研究方向.

来源：2024年第2期

《软件学报》期刊编辑部

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