论亚马逊 QLDB 与腾讯 TDSQL 架构与功能

QLDB 之于 Amazon 数据库生态

Andy Jassy 展示了 Amazon 的 database freedom，如图 3-1(引用自 ref[1])，Amazon 提供诸多数据解决方案，涵盖关系型、K-V、内存等存储，并包含图、时序、账本等特型数据库，QLDB 即特型数据库之一。

QLDB 作为 Amazon 整个数据库服务生态的一个成员，与 RDS、DynamoDB、ElasticCache 等产品彼此独立但紧密合作，互相补充共同构成 database freedom。

QLDB 如何与其他产品协作，还需等 Amazon 开放更多资料。

TDSQL 全时态数据库的 HTAC 架构

图 3-2 展示了 TDSQL 全时态数据库的 HTAC 架构，HTAC 基于 master-slave 架构，此架构下全态数据管理方式为：

● 主节点 Current 存放当前数据，从节点 History 存放历史数据；

● 主节点的更新操作引发：

■ 当前数据的版本推进；

■ 数据的旧版本同步至从节点，追加旧版本到历史库；

● Proxy 路由 TP 请求到主节点，操作当前数据；路由 AP 请求到从节点，执行全态查询。

Master-Slave 是目前广泛采用的高可用方案之一，HTAC 架构基于此，适用性广泛。并且，在现有的数据库服务中增加一备即可承载历史，避免了重新设计部署数据库服务。

主、备在物理上分别存放当前、历史数据，保证数据安全。主节点数据出现问题时，可以使用该从节点的数据快速恢复。另外，当前和历史数据物理上的隔离，导致 TP 和 AP 服务切割，因此可以针对 AP 业务针对优化此从节点。

在主备间传输的历史数据，是原生数据，而非日志。其优势在于，避免本地封装数据，节约计算开销，尽可能降低对业务系统的影响；避免异地解析日志，同样节约计算开销，使得历史数据快速落地存储，实时性高。

小结

QLDB 是 Amazon 数据库生态中的一环，作为 RDS 等“账本”的存在，事务在 RDS 上执行，在 QLDB 上“入账”。

TDSQL 全时态数据库采用基于 Master-Slave 的 HTAC 架构，在需要追溯历史的数据库实例上增加一备，作为历史数据的存储即可，避免了额外的系统设计和部署，而且数据安全得到进一步保障，快速恢复触手可及。另外，节点间传输原生数据格式，具有对业务系统影响低、历史数据落地快、实时性高的优势。

QLDB：How it works

根据 ref[2] FAQ，QLDB 支持事务并满足 ACID，并且提供 SQL-like 的接口。以机动车管理系统为例，图 4-1(引用自 ref[6])为 QLDB 的插入操作，用户使用 SQL-like 风格的语句，插入过程如下：

1)首先写 Journal，其数据为文档数据格式，并计算其 SHA-256 哈希值也存放在日志中；

2)写 Journal 完成，更新 Current 和 History。(图中以二维表的方式展现数据，但 QLDB 采用文档数据模型)

(引用自 ref[6])和引用自 ref[6])分别为 QLDB 更新和删除操作，类似的，用户使用 SQL-like 语句，更新和删除过程先追加写 Journal，随后更新 Current 和 History。本质上，这种操作方式，就是“流水日志”，所以历史数据被“Append”到历史库中。而 TDSQL 天然利用了 MVCC 中多版本技术，历史数据自然以原生格式沉淀在数据库系统中，没有封装为流水记录、没有重新插入到历史表中的过程，非常自然和流畅地解决了历史数据存储的问题。

更多语义、操作、使用方法等，待 Amazon 开放更多资料。

** TDSQL 全时态数据库功能**

我们将 TDSQL 全时态数据库的操作称为全时态操作，全时态操作是传统关系操作的超集。除传统关系操作外，全时态操作还提供时态操作和全态操作。

时态操作

TDSQL 提供有效时间和事务时间两种时态语义和操作。

有效时间操作：

1.有效时间点查询、有效时间段查询；

2.有效时间区间更新、有效时间区间删除。

事务时间操作：

1.获取某时间点可见的数据；

2.获取某时间段可见的数据集合；

3.获取某事务操作的数据版本；

4.获取事务状态。

ref[10]详细介绍了时态操作的语法语义、内部机制。

全态操作

根据作用域不同，全态操作划分为：

1.当前态数据读取，作用域为当前态数据，即传统关系型数据库操作的作用域；

2.历史态数据读取，作用域为历史态数据，只获取历史数据；

3.全态数据读取，作用域为任意状态数据。

在全态操作中，我们模糊过渡态这一概念。

在以 MVCC 作为并发控制机制的数据库系统中，传统数据读取操作的作用域为当前态和过渡态。读取到最新的数据版本即当前态，或如图 4-4 a 例，读已提交(或更高)隔离级别下，事务 T1 read 获取数据为 T2 write 之前的值，即过渡态。

历史态数据读取中，获取过去某时段的数据，很可能取到过渡态数据，如图 4-4 b。

因此，过渡态数据的读取融于当前态数据读取和历史态数据读取中，根据不同查询要求和数据的可见性决定过渡态数据查出与否。

小结

Amazon 目前开放的资料显示，QLDB 支持 ACID 事务，提供 SQL-like 接口。

TDSQL 全时态数据库的功能是完全适用关系型数据库的 SQL 操作，没有自定义一套新接口，方便了用户的使用。

TDSQL 还在时态维度上提供有效时间和事务时间操作，在状态维度上提供全态数据获取。