由于云计算技术已向专业领域发展，除了使用虚拟软件化Hypervisor技术实现基础设施云化外，基于容器的虚拟化技术在操作系统、数据库平台云化等领域也得到了很大的发展与应用。数据库即服务 (DBaaS)也在这样的技术背景下应运而生。

 

数据库即服务Database As Services

数据库即服务 (DBaaS) 是一种数据库平台建设架构和数据管理运营方法，在云计算的框架下，能够将数据库功能作为服务提供给一个或多个应用使用。所以数据库即服务必须支持以下功能：

 

• 不同应用租户共享数据库平台的计算、存储、网络资源；并且支持这些资源的灵活调配及资源隔离。

 

• 以按需、自助式方式供应数据库服务，包括数据实例分配、存储空间分配等能力的供应和管理。

 

• 基于数据库云平台，提供不同等级的服务保障。结合已有的定级标准，对不同的IT系统实施差异化的等级服务保障体系。

 

• 以细粒度方式计量不同数据库服务租户的使用情况，可为各独立数据库租户提供计量、计费功能。

 

在技术实现上可以有两种技术选择实现数据库即服务：

• 基于IaaS层提供的基础设施，在不同的虚拟机中部署相关数据库平台软件服务。

 

• 直接通过数据库软件平台的容器技术来实现数据库软件、硬件（服务器、存储）的统一管理、部署、资源分配和回收。

​

目前，第一种方式在实际应用中会存在管理的复杂性、兼容性问题，甚至还可能存在严重的性能瓶颈和整体运行风险的问题。例如，某业务系统在基于X86服务器上通过VM虚拟化技术来实现IaaS层资源池，再部署Oracle数据库和业务应用，通过实际测试发现， 性能损耗超过40%以上；而且还存在Oracle RAC数据库没有在VMWare平台得到厂商官方支持的问题，一旦遇到系统问题，诊断、问题解决都存在很大的潜在运行风险。

 

所以，通过数据库平台自身容器技术形成数据库PaaS层服务，是目前核心数据库系统、特别是Oracle数据库用户进行数据库云建设的主要技术选择。通过Oracle数据库软件平台结合相关的硬件基础设施，形成数据库共享资源池，然后按照各个应用需求在数据库资源池中申请硬件资源、获得数据库服务，而且支持不断部署不同的业务应用在云平台中，实现系统的集中化整合。

 

这样可以有效的节省计算和存储资源、机房空间、耗电和配套、人力维护，提高系统的可靠性、扩展能力、计算能力，避免出现业务要求和的系统支撑能力不匹配问题。

 

Oracle 数据库服务的四种部署模式

▲ Oracle数据库服务的四种部署架构

 

1. 基于虚拟机部署数据库（IaaS模式）

第一种方式是在虚拟机上部署Oracle数据库，这种模式共享的是物理服务器，在物理服务器上增加了hypervisor虚拟化层，虚拟化层之上的每个虚拟机都会运行单独的操作系统，之上再部署独立的数据库实例。

 

优势：

• 资源隔离性好，操作系统级别的隔离。

• 服务器虚拟化技术较成熟。

 

劣势：

• 只共享物理服务器，资源共享度不高，且服务器虚拟化的CPU和IO损耗很大。

• IaaS层服务器虚拟化只能实现计算资源“大分小” 。

• 只支持数据库单实例运行，性能扩展能力差，高可用切换慢。

• 虚拟化软件需要共享单台存储盘阵，导致I/O性能不佳。

 

部署定位：

• 这种方式适合提供对可用性、性能要求不高的小型数据库服务 。

 

2. 基于共享服务器集群部署多个数据库实例（PaaS模式）

在一组共享的物理服务器集群上部署Oracle数据库，这样的一组物理服务器需要采用同构的服务器和同版本的操作系统，部署运行Oracle的Grid Infrastructure集群软件，在此集群之上可以部署一个或多个数据库实例（可以是单节点/实例的数据库，也可以是多节点RAC数据库），这种模式共享的是物理服务器和操作系统，但每个应用还是有独立的数据库实例，从而有各自独立的SGA内存管理、后台进程等等。

 

优势：

• 资源共享度、整合密度高于虚拟机模式。

• 每个应用系统有自己独立的数据库实例，很好的资源隔离性。

• 良好的性能，支持服务器计算能力和存储容量及IO能力的横向扩展。

 

劣势：

• 共享了物理服务器和操作系统，但每个数据库实例仍独享自己的内存、后台进程，当整合数据库数量较多时，这些重复的基础功能造成CPU和内存重复开销，资源共享度、整合密度仍有待改善。

 

部署定位：

• 这种方式适合提供整合数据库数量不是特别多、或是规模较大的数据库服务。

 

3. 共享一个数据库实例部署多个Schema（PaaS模式）

在共享的一个数据库实例内，通过开通多个schema及其关联对象提供数据库服务，数据库实例和其后的操作系统、服务器硬件平台均为共享的。

 

优势：

• 资源共享比例高，CPU内存使用更高效，性价比好。

• 数据库服务开通速度快。

• 良好的性能，支持服务器计算能力和存储容量及IO能力的横向扩展。

• 非常适合不同用户间需要大量数据共享的场景。

 

劣势：

• 隔离程度低，只能做到数据库用户Schema级别隔离，访问不同Schema的对象只需要授权就可以。

• 每个数据库用户不能独立进行数据库管理，只能一起进行数据库备份和恢复。

 

部署定位：

• 这种方式适合对数据库隔离性要求不高、或是用户间需要大量数据共享的场景。

 

4. 使用DB 12C多租户功能，通过可插拔数据库提供数据库服务（PaaS模式，12C新特性）

Oracle 数据库12c版本，新增多租户功能，使用这个特性，可以将Oracle数据库按照一个统一的容器数据库CDB + 多个可插拔数据库PDB的方式进行部署。

 

容器数据库层统一包含了SGA内存管理、后台进程、数据库启动参数文件/redo log/Undo 等公用功能（之前的独立数据库实例，每个数据库有独立的SGA区、后台进程，现在不再需要了），可插拔数据库PDB则管理自己的一组表空间，其中包括 SYSTEM 和 SYSAUX、以及用户业务表空间。

采用Oracle 数据库12c部署数据库云，用户的数据库可以采用可插拔数据库PDB进行供应，这些PDB部署在统一的容器数据库CDB之上，共享一个数据库实例，也共享了后台的物理服务器和操作系统，资源共享程度很高。

 

同时用户的PDB之间还保持了很好的隔离性，从用户的使用来看，PDB和传统独立实例的数据库是没有区别的，应用无需改造。相对于独立的数据库实例，12c的多租户模式架构的资源共享程度很高，节约了重复的数据库系统开销。

 

优势：

• 资源共享比例最高，CPU和内存使用更高效，整合密度和投资性价比最佳。

• 数据库服务开通速度最快。

• 良好的性能，支持服务器计算能力和存储容量及IO能力的横向扩展。

• 资源隔离性好（用户使用感受和独立实例数据库一致）。

 

额外工作：

• 数据库升级/迁移到12c版本，原有应用功能需要进行测试验证。

 

部署定位：

• 适用于灵活提供各种规模、可用性、安全等级的数据库服务。

 

部署模式推荐

在条件允许的情况下，将数据库升级到Oracle 12C以上或者直接部署Oracle 12C以上版本，采用DB 12C部署数据库，DB 12C的多租户特性可以很好的和RAC集群进行结合，12C的容器数据库CDB能够部署在一台或多台物理服务器节点构成的集群上，可以灵活控制每个PDB的服务运行在集群一个或多个节点上。

 

同时集群伸缩性（可扩展性）也非常好，当整个集群的负荷较高时，可以在线为集群增加物理服务器节点，并方便的调整各个PDB服务的运行节点，进行负载均衡，降低整个集群的负荷。

 

数据库云的所有PDB的数据可以均匀打散分布在数据库存储资源池的所有存储设备上，并且支持跨存储设备的镜像。当添加/删除新存储设备时、或是硬件出故障时（单块磁盘损坏/单台存储设备损坏），可以进行在线数据自动重分布，使负载均衡和跨存储设备的数据镜像保护仍然得以保持，重分布的过程中数据可正常读写访问，对上层的数据库和应用透明。

 

通过添加新存储设备、在线数据自动重分布，可以使数据库存储集群整体容量和IO能力线性的横向扩展。

作者：黄史浩

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