毫無疑問，隨著以 Kubernetes 為代表的云原生技術得到廣泛應用和普及，云原生數據量和重要性不斷提高，使得企業對云原生數據庫服務的需求日漸增長。
近期由青云科技發起的《數據庫容器化應用與趨勢調研》結果顯示，75% 的用戶看好數據庫容器化發展前景，認為云原生時代需要數據庫的變革；50% 的用戶表示在技術可行性方面，數據庫能夠運行在 Kubernetes 之上。
而如何在 Kubernetes 上部署數據庫？具體需要解決哪些挑戰？數據庫容器化蘊藏著哪些價值？在不久前結束的青云云原生技術沙龍上，青云數據庫產品經理王文瑾帶來了《數據庫容器化實踐之路》的主題演講，分享了企業探索和落地數據庫容器化的實踐經驗。
精彩內容，一睹為快——
數據庫演進道路
追溯數據庫演進道路，不難發現，數據庫是一個很“古老”的行業。上世紀 60 年代，伴隨著計算機技術的成熟，傳統的文件系統難以應對數據增長挑戰，也難以滿足多用戶數據共享和檢索需求，數據庫應運而生。
演進至今，數據庫主要有三種部署方式，每種方式也有不同的特征：
第一種，物理機。企業要完成數據庫部署，首先要對服務器、內存、網絡等硬性成本展開評估，其次要解決系統安裝、環境配置、調試、調參等難題，上線后要確保成千上萬個實例的運維工作穩定可靠，整個過程復雜、成本高，運維效率低。
第二種，云服務。在云計算推動下，數據庫上云成為趨勢，市場上各家云廠商紛紛推出云數據庫服務。以青云為例，目前已擁有關系型數據庫 MySQL、PostgreSQL，文檔數據庫 MongoDB，鍵值數據庫 Redis，以及數據倉庫 ClickHouse 等。用戶只需要通過控制臺選擇自己所需的數據庫類型，一鍵點擊即可完成安裝部署，并提供全生命周期的運維管控。
第三種，云原生。進入云原生時代，數據庫容器化趨勢顯現，云廠商基于 Docker 和 Kubernetes 的容器化標準方式，即可為企業交付數據庫服務，整個過程標準化，更高效簡便，且對底層云平臺無任何要求。
數據庫容器化價值
那么，數據庫容器化將為企業帶來哪些價值呢？
王文瑾介紹，數據庫通過容器化之后，能夠和 IaaS 層解耦，實現可插拔，具備跨各類云平臺部署能力，不被底層云廠商綁定，企業最終只需專注數據庫 PaaS 層的建設，無需負責 IaaS 層運維等工作，大大解放生產力。
與此同時，IaaS 層可以獨立演進升級，為 PaaS 層提供更加穩定、彈性、靈活的能力支持，而不會影響到 PaaS 層的架構。通過 KubeSphere 提供的統一管控界面，還能大幅降低企業運維壓力和成本。
具體而言，相較于傳統數據庫，容器化數據庫支持一鍵部署安裝，無需 SA 和 DBA 手動安裝，并針對異構數據庫提供統一的管控界面，擺脫單獨監控，降低運維成本。如需擴容，容器化數據庫能夠對平臺上所有數據庫資源按需彈性擴容，不必開展數據整合、遷移等工作，且可以根據業務波動自動調整資源，提高資源利用率。容器化數據庫對跨平臺備份容災的支持，也讓企業無需過度依賴第三方備份容災服務。
相較于云數據庫，兩者最大的差別在于交付平臺不同，但容器化數據庫是基于原生 Kubernetes 開發，不會被底層云平臺綁定，使用場景更加廣泛。
數據庫容器化挑戰
雖然數據庫容器化趨勢顯現，但具體到落地，企業仍面臨眾多挑戰，包括 Kubernetes 技術成熟度，基于 Kubernetes 運行數據庫的穩定性、性能和可用性，Kubernetes 處理有狀態服務能力，管理平臺建設等。
對此，王文瑾解釋：“Kubernetes 已經成為云原生領域的事實標準，其成熟度毋庸置疑。而數據庫底層平臺從物理機遷移到云平臺，再到容器平臺，穩定性是一個非常關鍵的指標，可用性同樣重要。”
基于 Kubernetes 運行數據庫的性能如何？經過事務、查詢、延遲等性能測試，Kubernetes 和物理機運行數據庫表現相差不大?！禟ubernetes 2021 調查報告》也顯示，75% 被訪企業已經在生產環境中使用 Kubernetes 運行有狀態服務，數據庫位列第一。至于管理平臺建設，主要考慮到企業大規模生產，數據庫體量龐大，靠手動運維管理，其難度和成本之大可想而知，統一的管控尤為必要。
數據庫容器化策略
落地數據庫容器化，王文瑾給出了指導策略，核心是利用 Kubernetes 將 IaaS 層資源抽象化，并為數據庫 PaaS 層提供統一的管控界面。整體架構，可分為三層：
IaaS 層，即基礎資源層，包括計算、存儲、網絡等相關底層能力，可以是物理機、虛擬機或跨廠商的云平臺。
容器平臺層，支持 Kubernetes 的原生版和發行版，可屏蔽掉底層，為上層提供統一的抽象，并通過 Node、Pod、PVC 等為數據庫管控平臺提供服務。
數據庫 PaaS 層，涵蓋 MySQL、PostgreSQL、ClickHouse、Redis 等一系列企業常用的數據庫產品，提供統一的管控平臺，實現對數據庫全生命周期的運維管理。
目前，青云 QKCP 企業級容器平臺已內置 MySQL、PostgreSQL、ClickHouse 三款生產級數據庫，可為企業提供金融級數據庫服務，滿足企業數據存儲、共享、檢索等各種業務場景需求。同時，這三款數據庫均提供可視化集群管理功能，支持在線水平擴展、參數優化、賬號管理，以及監控告警、自動備份等，提供運維效率，保障數據安全和業務連續性。未來還將加入 MongoDB 和 Redis 的容器化數據庫。
部署安裝也十分簡單，用戶只需要在 KubeSphere 應用商店選擇數據庫的硬件配置與版本，一鍵創建數據庫集群。
最后，關于容器化數據庫的未來，王文瑾表示：“云原生正在吞噬 IT 各個領域，數據庫和容器的結合，現階段還只是初期階段，隨著二者的深度融合，后續將在推進企業降本增效、改進生產流程等方面釋放更大價值。”
