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盘点:2018年双11背后的蚂蚁核心技术

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盘点:2018年双11背后的蚂蚁核心技术

平生栗子 2018-12-03 15:45:53 浏览354 评论0

摘要: 一起来探索蚂蚁双11的神秘技术之旅吧!

小蚂蚁说:

你们都很关心的 “OB双11大促实战分享” 专题来啦!本系列将为你系统性的介绍OceanBase支撑蚂蚁双11背后的技术原理和实战分享。

从平台到架构,再到实现,一起来探索蚂蚁双11这场神秘的技术之旅吧!

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2018年的双11十周年,最终成交额以2135亿元创纪录收官,支付宝系统在这场“商业奥运会”中再次经受住了考验。这也是OceanBase顺利支撑蚂蚁双11的第五年。

从五年前,只有10%流量切到OceanBase上,到如今OceanBase 2.0版本成功支撑2018年双11的支付宝核心链路。每年不变的是一如既往的表现平稳,丝般顺滑,变化的是技术能力的不断升级和迭代。今年的双11,OceanBase 2.0扛起了大梁,性能比去年提升了50%,真正实现了“零成本”支撑大促。

一、2018双11大促使用了哪些核心技术?

今年的双11,OceanBase致力于通过底层架构及平台能力的提升,来实现双11稳定性、成本优化、性能及效率方面的全方位的提升。相较以往始终如一“丝般顺滑”的大促能力外,2018年的双11,OceanBase更加注重长久技术能力的沉淀:

  • OceanBase2.0版本首次上线支付宝的核心链路,包括交易、支付系统,为“峰值百万支付能力”的三年战略沉淀了通用的“极致弹性”的分布式数据库能力,夯实了百万支付的底层基座。
  • 在底层存储介质方面,OceanBase 2.0核心链路首次100%运行在容器上,同时存储计算分离架构上线,大幅降低资源成本的同时夯实统一存储基座。
  • 在智能化运维的实践方面,OCP(OceanBase云平台)着眼于SQL优化诊断、故障根因分析和智能容量规划等数据库关键场景,将数据库专家的经验与AI算法/机器学习相结合,提供智能化的数据库服务。
  • 在平台能力的沉淀上,OCP引入Orchestration理念,通过编排/复用原子变更任务灵活,实现大促快速弹出/弹回的流程,同时平台内置变更免疫及变更三板斧能力(可监控/可灰度/可回滚),极大的提升了大促整体的稳定性和效率;在整个大促期间,OCP自动执行40000+变更,最终实现全程零故障。
  • 在商业产品化方面:智能化运维及平台能力抽象出大促及对外商业化场景,建设通用能力来覆盖蚂蚁内外场景。

二、OceanBase 2.0 & 百万支付

每年双11的压力在不断创造新高,支付系统需要具备百万每秒的支付能力,那么一个亟待解决的问题是:如何解决最小数据分片的峰值能力超过单机性能的问题

OceanBase 2.0应运而生,其目标是在应用无感知的情况下对数据分片进一步拆分,将数据sharding到无限多的机器上,实现极致弹性能力优雅支撑百万支付峰值。

1.百万支付架构

如下图的百万支付架构所示,传统数据库的弹性架构,将数据进行物理拆分到不同机器,业务在数据访问、研发、后期维护及数据配套设施上都非常繁琐;同时拆分后资源很难快速回收,且数据拆分及聚合无法实现业务无损。

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相比于传统数据库的弹性架构,OceanBase 2.0架构完全不侵入业务,内部通过分区实现数据分片的自组织及负载均衡,通过生成列及分区规则实现自动路由,通过分区聚合(partition_group)消除分布式事务性能开销以提升性能,从而实现无损线性伸缩。另外,数据分片间share_nothing及多版本的架构,实现分片故障隔离及单点故障消除的高可用架构。

2.性能提升

为实现“零成本大促”,OceanBase 2.0花了非常多的精力致力于性能的提升。相比OceanBase1.0,2.0在分布式架构上全面升级,如原生sharding/分布式事务优化/优化事务提交日志开销。

OceanBase作为底层基础软件,任何微小的性能提升都会为业务节省大量资源,秉承持续优化的匠心,OceanBase 2.0在数据库底层架构、系统实现层面及数据库运行环境全方位进行优化。最终,OceanBase 2.0相比1.0提升了50%的性能,实现今年双11大促的零机器增加。

三、OceanBase 容器化 & 存储计算分离

双11峰值需要大量的资源支撑,而峰值后资源处于低水位状态,如何快速申请/释放这部分资源?双11当天非支付链路资源空闲,大促是否可以抢占这批资源?大促不同活动时间错峰,不同链路的资源可否实现快速腾挪?类似的资源问题不一而足。

大家可以发现以上问题的本质在于:如何最大化程度降低双11当天的资源成本?这是大促技术要实现的一个核心价值

双11大促资源成本与两个因素相关,一个是大促资源的总数目,另一个是持有时长。我们可以通过系统优化提升单机性能,来降低大促资源的总数目(如前章节提到的OceanBase 2.0的性能优化)。

那么如何降低持有时长呢?我们统一的思路是:用“高峰期抢占/低峰值释放资源”的方式来大幅降低持有时长;其两个关键前提技术就是容器化和存储计算分离。

1.OceanBase容器化

OceanBase容器化的核心思想是“资源调度”,大促目标就是“OceanBase能够被快速调度到各种资源载体上(如离线资源、云资源、峰值无压力的数据库其他集群)”;容器化屏蔽了底层资源载体的差异化,具备弹性部署高效的优点,是资源调度的前提条件。OceanBase打造自身调度能力,深入结合副本、租户的概念,精细化资源画像,使得OB容器化部署快速实现分时复用、资源抢占及混部。

2.存储计算分离

存储计算分离,顾名思义,将数据库运行依赖的计算资源和存储资源部署到不同的资源载体上,从而实现数据库的弱状态化,使得数据库可分别对存储和计算资源进行弹性伸缩。其好处是显而易见的。

典型场景:

  • 大促态——CPU资源需求激增,而存储资源增幅很小,那么我们可以针对性对计算资源的机型进行扩容,从而降低资源成本且提升扩容效率;
  • 日常态——OB LSM架构将离散IO转化成顺序IO,因此存储的IO能力不是瓶颈,更多的是存储空间上的需求;存储计算分离后,多集群间可降低存储碎片,共享整体存储资源池,提升资源利用率。

四、平台智能化

随着业务规模的快速增长,系统稳定性SLA预发严峻和OceanBase部署的多样化,传统平台已无法满足我们的需求,可以预见不久的将来,运维将成为业务扩展的瓶颈。因此,OceanBase平台正在逐步走向智能化道路实现智能运维。

OCP着眼于SQL优化诊断、故障根因分析和智能容量等大促关键场景,目标是将运维专家的技术经验和AI算法/机器学习技术相结合,分解运维关键技术,开发成一系列的智能运维模型,应用于大规模运维系统中。

众所周知,SQL plan的正确性对数据库运行至关重要。OCP针对风险场景SQL,在千万峰值压力下,实时进行plan正确性比对,并对可能存在性能变坏隐患的SQL进行分钟级修正。

容量水位是大促至关重要的一环,OCP通过数据建模/智能水位预测对集群/租户/docker进行容量画像,结合OceanBase内置Tenant Group能力,实现容器/集群/租户等多个维度的自动扩缩容,同时计算容量plan在集群/租户维度混部,实现最佳负载均衡部署【 深度部署资源利用率达到(n-1)/n 】,大幅节省了机器资源。

OCP作为OceanBase的“智能大脑”,实时监控数据库运行状态,小至单条SQL plan,大至数千台机器容量,真正做到了生产环境智能化全覆盖。未来,OCP还将不断创新数据库智能化的运维之路,打造更加完善的数据库自治体系。

五、生态与连接

蚂蚁金服与金融机构最早建立的连接是基于支付业务的合作,后来又逐渐扩展了很多其他普惠金融类的业务,比如网商银行的同业合作,借呗/花呗等。如今随着在蚂蚁金服内部多年积累的技术能力与产品能力,OceanBase也将全面走向外部,对所有行业开放,通过科技作为新的连接纽带助力企业的数字化转型。

过去金融业IT系统的基础架构建设基本都来自国外,如IBM、甲骨文、EMC这些公司构建底层架构,其中门槛最高的就是数据库的整体平滑替换。OceanBase团队从成立之初就肩负着使命,即我们要做一款通用数据库真正的去推动整个社会的进步,能够让整个社会的生产力发生变化。

从2016年底,OceanBase就开始准备走出去,用技术改变业务形态;用技术创造新的业务模式,与更多企业建立更为紧密的连接关系。近两年对外服务的过程中,通过与ISV的深度合作与赋能,不仅提供OceanBase内核的能力,也不断丰富周边配套产品生态,涵盖使用数据库过程中的方方面面。

未来,我们将继续致力于提供高可用、高性能、低成本的数据库服务,相信通过科技的连接助力更多企业,让科技的产出变成可以量化的业务价值。

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