两层池化+数存融合，MogDB Cube数据库一体机破解核心业务性能与可靠性难题

5月23-24日，鲲鹏昇腾开发者大会2025（KADC 2025）在北京中关村国际创新中心成功举办。云和恩墨研发架构师罗海雄在“openGauss一体机解决方案及行业实践分论坛”做了题为《基于鲲鹏的MogDB Cube数据库一体机的架构和内核优化》的专题演讲。

作为一款面向核心业务场景的全栈国产化数据库解决方案，MogDB Cube通过内存池化、存储池化与数存融合等技术创新，在性能、可靠性和成本效率上实现了多重突破。罗海雄就此展开分享。

演讲中，罗海雄首先对三种主流数据库架构进行了对比分析。主备架构通过数据库日志复制实现高可用，典型场景下RTO小于30秒，单机性能能够满足大部分业务的性能需求，是Oracle、DB2、MySQL等经典数据库采用的成熟方案，适用于业务状态相对稳定的场景，但横向扩展能力存在局限性。

Share-nothing分布式架构将数据按分片划分，节点资源相互独立，可实现读写负载的水平扩展，满足大规模业务场景的性能需求，RTO同样控制在30秒以内，且仅部分业务可能受影响。不过该架构需要牺牲部分单机数据库功能，业务系统需进行改造以设置合理的分片键，适用于业务变化较快的敏态场景。

Share-storage资源池化架构则通过多节点集群实现更高的可用性，典型场景下RTO小于10秒。同时，采用共享存储方式提供多写多读或一写多读能力，能完全继承单机数据库的功能，适用于对高可用性敏感的核心业务场景。罗海雄强调，Share-storage架构在可靠性、性能、成本和运维等方面的综合优势，使其更适合国产数据库的平替需求。

罗海雄表示，MogDB Cube数据库一体机的架构创新主要体现在内存池化、存储池化和数存融合三个方面。在内存池化方面，该架构通过将不同节点的Shared Buffer整合为分布式全局缓存Cache Fabric，并运用分布式锁技术解决页面和锁资源的一致性访问问题。这一设计使得数据库主备节点间无需复制xlog日志，而是通过RDMA直接从主节点获取页面资源，避免了主备节点间的日志GAP，即便在50万tpmC的高压力下，仍能保证RTO小于10秒。同时，备机具备实时强一致读能力，支持对数据一致性要求高的业务负载从单个节点透明扩展到多个节点。

存储池化架构实现了高性能的共享存储，单节点可达到50万IOPS@0.8ms的性能表现，同时还提供了更大的单卷IO能力，计算和存储可独立按需扩容，在典型的一主两备组网中，能避免两层冗余复制，降低50%的存储成本，同时计算节点横向扩展时无需全量构建数据，提升了扩容效率。

数存融合方面，MogDB Cube采用云和恩墨自研的数据库专用存储zStorage，通过线程绑核避免操作系统调度线程的开销，利用NUMA Aware减少内存访问锁冲突，同时借助RAFT多数派机制在保证数据可靠性的同时降低时延，并对高速协议（如NVMe-oF协议、RDMA网络、NVMe SSD）进行优化。其段页式存储结构支持8KB原子写，去除了数据库双写代价，高优先级处理日志IO以优化事务提交性能。

除了架构上的创新，MogDB Cube还对数据库内核中的In-place Update存储引擎进行大幅优化。该引擎将最新版本和历史版本分离存储，Heap数据均可原位更新，ROWID保持不变。同时历史版本可批量回收，有效控制了表空间膨胀。特别是存在长事务的情况下，频繁增删改导致的表膨胀程度显著低于其他方案，存储效率在openGauss社区版的基础上提升5倍。同时，通过PCR方案优化Scan性能，在热点行更新场景下性能提升40%，长事务下的热点行更新场景性能提升7倍以上。

在可靠性设计方面，MogDB Cube采用多重心跳检测机制，包括网络心跳和磁盘心跳，能够快速检测故障；并且，通过内存池化技术，故障切换时仅需回放少量日志，确保RTO小于10秒；所有硬盘参与数据重构，每TB重构时间只需15分钟；具备实时数据校验功能，端到端保证数据正确性，实现IO级高可靠。针对OLTP场景，MogDB Cube在50万tpmC压力下仍能达成RTO<10s的目标。

针对OLAP场景，MogDB Cube通过读写分离和将只读业务自动负载均衡到多个备节点，低冲突场景可以达到70%的线性度，满足大容量混合负载的性能需求。在一主两备架构下，多机并行查询可使TPC-H总性能提升150%。

演讲的最后罗海雄介绍道，某客户在国产化实践中，采用了全栈自主创新的双集群容灾方案——生产中心和灾备中心各部署一套MogDB Cube，承载两套核心业务系统，实现同机房主备高可用，生产中心与灾备中心通过xlog日志同步复制确保容灾等级要求。该方案采用全栈国产化基础设施，打造了安全、高效、稳定的资源池，有效减少了建设成本和运维投入，为企业提供了全面自主可控、安全可靠的信息技术生产力工具，助力企业实现全栈技术创新，加速数字化转型。

罗海雄指出，MogDB Cube凭借“两层池化+数存融合”的先进架构、全栈鲲鹏的技术栈、“开箱即用”的一体化交付模式，为金融、电信等对RTO敏感的核心业务场景提供了高性能、高可靠、简单易用的数据库解决方案，助力更多行业在数据驱动的时代浪潮中实现技术突围与业务价值跃升。

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