空心|Aurora，万字详文：腾讯数据库专家深度探索Amazon 目录

作者简介：李海翔，腾讯金融云数据库技术专家。网名那海蓝蓝，熟悉PostgreSQL、MySQL、Informix等。数据库内核技术。腾讯金融云数据库技术专家。著有《数据库查询优化器的艺术》，即将出版新书《数据库事务处理的艺术》。
导语：Amazon的Aurora自从问世，就备受关注，其性能和实现架构是被关注的热点。 2017年， Amazon发表了一篇论文，披露其实现的一些技术细节。本文在此背景下，对Aurora系统的实现从整体架构、存储、事务处理三个方面进行深入探讨，基于其论文和相关资料讨论具体实现细节，又跳出其外、从数据库内核技术实现的角度对Aurora做了一定的推测。接着对Aurora用技术构建起的强大云数据库服务能力进行探索。最后总结了一些问题，以期有更多的讨论和思考，一起来探索云数据库的技术未来。
目录
AmazonAurora深度探索
1Aurora的整体架构
1.1物理设施与架构
1.2核心技术与架构
1.3其他组件
2Aurora的存储架构
2.1存储层的工作
2.2储存层的设计讨论
2.3Aurora设计的优点
3Aurora的事务处理
3.1持久性
3.2事务与数据分布
3.3事务处理
3.4锁管理
4云服务能力
4.1强化的云服务能力
4.2万能数据库
5小结
附录
AmazonAurora深度探索
2017年， Amazon在SIGMOD上发表了论文《AmazonAurora:DesignConsiderationsforHighThroughputCloudNativeRelationalDatabases》。
这篇论文，描述了Amazon的云数据库Aurora的架构。基于MySQL的Aurora对于单点写多点读的主从架构做了进一步的发展，使得事务和存储引擎分离，为数据库架构的发展提供了具有实战意义的已实践用例。其主要特点如下：
实践了“日志即数据库”[①]的理念。事务引擎和存储引擎分离。数据缓冲区提前预热。 REDO日志从事务引擎中剥离，归并到存储引擎中。储存层可以有6个副本，多个副本之间通过Gossip协议可以保障数据的“自愈”能力。主备服务的备机可达15份，提供强大的读服务能力。持续可靠的云数据库的服务能力。数据存储跨多个区：提供了多级别容灾能力。数据容灾能力：数据冗余、备份、实时恢复等多种能力集成到云服务，提高的数据的保障能力。万能数据库的概念呼之欲出。之所以有这样的设计，是因为Amazon认为：网络IO已经成为数据库最大的瓶颈[②] 。
1.Aurora的整体架构
认识Aurora的整体架构，需要先理解AWS的物理设施，而论文中对Aurora基于的物理设施着墨不多，所以我们先来掌握物理设施与整体架构的关系。
1.1物理设施与架构
Aurora的计算节点和存储节点分离，分别位于不同的VPC（VirtualPrivateCloud）中。这是Aurora架构最亮眼之处。
如图1-1 ，用户的应用，通过CustomerVPC接入，然后可以读写位于不同AZ(AvailabilityZone)的数据库。而不同的AZ分布于全球的不同的Region中（如图1-2[③] ，截止到2017年初， AWS全球有16个区域即Region ，有42个可用区即AZ ，每个Region至少有2个AZ 。而每个AZ由两到多个数据中心组成，数据中心不跨AZ ，每个AZ内部的数据延迟低于0.25ms[④] 。 AWS文档称， AZ之间的延迟低于2ms通常小于1ms）。
数据库的部署，是一主多从的集群架构，图1-1的PrimaryRWDB是写数据的节点，只能有一个（这点说明Aurora还是传统的数据库架构，不是真正的对等分布式架构，这点也是一些批评者认为Aurora缺乏真正创新之处）。而SecondaryRODB是只读的从节点，由零到多个备节点组成，最多可以有15个。主从节点可以位于不同的AZ（最多位于3个VPC ，需要3个AZ）但需要位于同一个Region内，节点通过RDS(RelationalDatabaseService)来交互。