[发明专利]一种基于微服务组件的数据库系统及相关方法

说明书

本申请实施例提供一种基于微服务组件的数据库系统，通过将数据库内核拆分成能够独立启动和运行，且功能解耦的微服务组件，实现数据库的灵活组装和管理。微服务组件基于系统资源及业务形态进行部署，组件之间可以通过轻量级通讯机制相互协作。组件管理器提供服务组件的注册、注销、组件资源管理、组件容错、组件升级等能力，实现组件在运行环境中的动态管理。作业调度器根据用户提交的作业，选择由多个组件形成的最优的执行路径，并在作业执行过程中进行资源管理和调度，从而实现负载均衡和高可用。

技术领域

本申请涉及数据库领域，更为具体地，涉及一种基于微服务组件的数据库系统及相关方法。

背景技术

数据库系统是许多应用系统的核心，用于为应用程序提供数据操作、权限控制、数据持久化、并发控制、崩溃恢复等能力。传统的数据库系统架构是面向通用处理器设计的，核心组件包含结构化查询语言(Structured Query Language，SQL)解析器，SQL优化器，SQL执行器和存储引擎。传统的数据库系统在逻辑架构上进行了组件的功能划分，但是物理上却是紧耦合的实现。即数据库系统作为一个整体被开发，并被部署到特定的硬件设备上，以实现数据维护管理的功能。这样紧耦合的实现在过去几十年较为单一的硬件和应用环境下发挥了巨大作用，但是面对当前新硬件层次不穷，异构环境越来越普遍，用户对于数据库系统的可用性和灵活性的要求越来越高的情况下，紧耦合的数据库架构暴露出越来越多的问题，主要有以下几个方面：

1)系统韧性低，某一个功能模块发生故障都可能扩散影响系统的可用性。

2)软件开发、验证和维护成本高。紧耦合因为架构分层不清晰，组件之间的交互没有严格的接口定义、全局变量使用混乱，调用短路的情况随处可见，形式化验证困难。随着时间的推移，后续很难维护和升级。

3)不同配置机器资源利用率不高。如或X86处理器、内存、图形处理器(graphics processing unit，GPU)、加速卡、存储介质等资源在不同机器配置不一样时，现有数据库架构无法对不同机器进行差异化配置，导致硬件不能完全发挥各自的性能优势。

发明内容

本申请提供一种基于微服务组件的数据库系统及相关方法，采用微服务组件化的数据库内核架构，充分利用硬件平台和用户负载的差异性搭建异构数据库系统，实现资源的高效利用和系统的灵活组装。

第一方面，本申请实施例提供数据库系统，包括：多个计算节点，作业管理器、组件管理器，以及部署在该多个计算节点上的多个数据库微服务组件；其中，每个计算节点上部署有至少一个微服务组件，每一个微服务组件用于实现数据库管理系统的一个子功能；所述组件管理器用于，确定至少一条执行路径，所述执行路径指示有序执行的多个微服务组件；所述作业管理器用于，接收客户端提交的查询，响应于所述查询，根据所述组件管理器确定的执行路径，调用所述多个微服务组件对所述查询进行处理，以得到查询结果，将所述查询结果返回给所述客户端。本申请实施例的方案，通过将数据库管理系统的内核拆分成能够独立启动和运行，且功能解耦的微服务组件，实现数据库的灵活组装和管理。微服务组件基于系统资源及业务形态进行部署，组件之间可以通过轻量级通讯机制相互协作。作业调度器根据用户提交的作业，选择由多个组件形成的最优的执行路径，并在作业执行过程中进行资源管理和调度，从而实现负载均衡和高可用。

在一种可能的实现方式中，所述组件管理器还用于，维护微服务组件的元数据，所述元数据包括所述数据库系统当前可用的微服务组件信息，以及每个微服务组件的部署位置。

在一种可能的实现方式中，可以向组件管理器注册新的微服务组件，例如通过向组件管理器发送注册请求来完成组件注册，相应地，组件管理器会基于组件注册请求，更新其维护的元数据，进而可以实现服务组件的注册及动态管理。

在一种可能的实现方式中，所述多个微服务组件包括解析器服务、优化器服务、执行器服务、存储引擎服务、元数据服务、统计服务、自监控服务和时钟服务中的至少两种。