（文/鄒大斌 ）2020年「雙十一」已經落幕。數據顯示，11 月 1 日至 11 日天貓「雙十一」訂單創建峰值達58.3 萬筆/秒，11月1日0點-11日零時30分，天貓成交額破3723億元，雙雙再創新高。阿里天貓系統再次通過這場一年一度的「大考」。
在每年的「大考」中，是否能平穩地應對訂單高峰時的流量，系統不崩潰、用戶體驗不下降，是通過「考試」的關鍵，為此，阿里的技術人員一直持續不斷地研發技術、打磨產品，雲原生內存資料庫Tair就是其中最關鍵的產品之一。從2009年Tair首次應用在淘寶核心業務系統，至今已經連續11年為阿里「雙十一」提供了核心的在線訪問加速能力，承受住了最高每秒15億次的調用，是天貓「雙十一」的一大功臣。
今年年初，這個在阿里集團內部服務多年，歷經天貓「雙十一」、優酷春晚、菜鳥、高德等業務場景磨練的產品被阿里雲正式對外推出。儘管在內存資料庫市場Tair才入場，但經過阿里連續11年「雙十一」歷練的Tair註定與眾不同，其雲原生加持下的存儲一體、結合英特爾傲騰提供的持久化能力等等，使得Tair一出場就成為業界的焦點。
數據處理新趨勢：實時、海量、低成本
今天的我們已經進入一個大數據時代，數據規模一直在快速增長。來自研究機構的數據顯示，到2025年數據規模將是今年的4倍。與此同時，實時數據的處理佔比會越來越高。據預測，到2022年50%以上的業務需要採用實時處理數據方法來支撐業務的在線化運營。另外，新增數據中非結構性數據佔比會大大提升，佔比將會高達80%以上，同比增速超過50%。
應對這些以非結構化數據為主、實時在線的數據處理需求，傳統資料庫明顯力不從心，而內存資料庫成為越來越多人的選擇。近幾年，隨著內存價格持續走低，以Redis、Memcache為代表的內存資料庫迅速普及。據Verified Market Research在2020年發布的市場研究報告顯示，全球內存資料庫市場將以19.65%的複合年增長率增長。
不過，市場上現存的這些內存數據並沒有充分滿足企業的需求，主要體現在以下方面：
首先是成本，在所有存儲介質中內存是最貴的，內存的成本是用戶選擇內存資料庫首要的考慮條件，昂貴的內存成本也限制了內存資料庫的普及。
其次是彈性。市場上現有的內存資料庫產品普遍彈性不足，只能基於事先設好的參數值擴容，而無法根據業務的波峰、波谷的變化實時調整內存大小。
第三，計算能力不夠豐富。大多數內存資料庫數據模型以KV或者關係型為主，在非結構化數據佔比將達到80%以上的今天，人們希望其能提供更加豐富的計算能力，如向量分析、向量處理、圖數據類型臨近點分析等處理。
第四是企業級的能力。內存資料庫除了能提供傳統緩存提供的數據訪問加速能力之外，還希望能夠提供持久化、智能分層存儲以及熱點打散等功能，這些都是企業級應用需要的關鍵能力。
值得高興的是，隨著技術的不斷進步，特別是雲計算以及新一代存儲技術的出現，內存資料庫面臨的這些挑戰正在逐步得到解決，新一代的內存資料庫也應運而生，阿里雲推出的雲原生內存資料庫Tair正是這樣的一個產品。
「內存資料庫正進入了新的階段，雲原生、持久化、融合計算是三大特徵。」 阿里巴巴集團副總裁、阿里雲智能資料庫產品事業部總經理、高級研究員李飛飛表示。
阿里巴巴集團副總裁、阿里雲智能資料庫產品事業部總經理、高級研究員李飛飛
雲原生加持的內存資料庫Tair
阿里雲推出的雲原生內存資料庫Tair是阿里自研的一個完全兼容Redis協議的 KVS 緩存系統。Tair誕生於2009年，最早應用於淘寶核心業務系統，隨後逐漸進入阿里其他核心業務系統，經過多年持續不斷的打磨、完善和改進，如今已經演進到Tair 3.0。Tair也被阿里雲稱為Redis企業版。部分原因在於其最早的設計思路來自Redis，很多功能設計也參考了Redis，但更為重要的原因是，它完全兼容Redis的數據結構和接口API，原來採用Redis的應用可以無縫遷移到Tair。
當然，作為新一代內存資料庫的代表，Tair已經超過了Redis，實現了從緩存到一個真正內存資料庫的角色轉變，越來越多核心應用除了使用Tair的緩存模式之外，也使用Tair作為數據的持久化存儲方案。
在阿里雲Tair實現從數據緩存到真正的內存資料庫的角色轉變過程中，存儲技術的進步發揮了重要作用，特別是英特爾傲騰技術。英特爾的傲騰是近幾年來存儲介質的一次重大突破，傲騰數據中心級持久內存（AEP）通過3DXpoint技術實現了存儲介質在性能和成本上平衡，既提供了接近DRAM的訪問速度，同時還具有非易失性存儲的能力。
基於傲騰數據中心級持久內存，Tair通過軟硬結合實現了成本、性能和功能上的突破。目前，針對用戶對訪問延時、持久化、整體成本這三個核心需求，基於DRAM、AEP和ESSD雲盤存儲介質，Tair推出了多種不同形態的產品，通過為用戶提供更強的性能、更多的數據結構和更靈活的存儲方式，來滿足不同場景下的業務需求。
軟硬一體實現突破
「結合傲騰AEP的特性，通過軟硬體的融合，Tair在成本、彈性、計算和企業級能力上都實現了突破。」李飛飛在接受記者採訪時表示。
首先在成本上，得益於新技術的應用使得TCO有明顯下降。比如，Tair的持久內存型形態單實例成本對比Redis社區版最高可降低30%，而容量存儲型形態的單實例成本對比Redis社區版最高可降低85%。而且，數據持久化不依賴傳統磁碟，保證每個操作持久化的同時提供近乎Redis社區版的吞吐和延時，極大提升業務數據可靠性。
其次，在彈性上，Tair通過計算和存儲的解耦以及存儲的池化，實現了無損的縮擴容，用戶可以根據業務訪問的波峰波谷動態、彈性地用一個池化的內存池提供無縫彈性，這就避免了用戶為峰值「買單」，幫助用戶節約的成本。
「如果在沒有存儲和計算解耦，沒有存儲池化能力，內存的容量一定要按照業務峰值進行匹配，否則在峰值的時候就會出現內存被擊穿，資料庫被湧來的請求衝垮。而在傳統架構下，內存資料庫必須按照峰值容量部署，因此使用成本一定高。」李飛飛解釋說。
第三，計算模型上，Tair提供了非常豐富的功能，能支持圖計算、文本計算、圖片計算等。
最後，也是非常關鍵的企業級能力，這也是Tair的一大優勢所在。Tair提供了全分布式的能力、數據閃回的能力、數據洞察的能力、熱點打散的能力，以及智能數據分層存儲能力等。
比如，Tair可以跨多個可用區（AZ）部署和容災，不同AZ的數據可以自動實時同步，並且多點進行讀取，從而實現對就近內存數據的訪問。Tair的這種分布式能力對在線教育、娛樂、遊戲、出海業務等業務非常關鍵，南瓜電影就使用了阿里雲內存資料庫Tair的企業級功能，實現了數據多地域同步，為3000萬終端用戶帶去了更極致的體驗。
另外，熱點打散也是Tair的一項非常關鍵的能力。在視頻直播可能會有突然爆發的情況，而這些很難預測也無法做足預案，如果熱點來了應對不好很容易把緩存擊穿，通過Tair實時熱點打散能力就可以從容應對這種突發的狀況。
雲計算是最重要推手
回顧這些年資料庫進步的演進，李飛飛表示，一個明顯的趨勢是大數據與資料庫正在融合，其邊界變得越來越模糊，同時離線、在線邊界也變得越來越模糊，因為人們希望將數據處理一體化，數據處理實時在線化。而這背後最大的推手就是雲計算。
李飛飛解釋說，雲計算本質是資源池化。「通過資源的池化、存儲與計算分離、計算資源隔離這些雲計算的能力，同時結合如傲騰這樣的最新硬體技術，再和分布式資料庫技術融合起來，我們研發出了Tair這樣的新一代資料庫系統。」李飛飛說。
的確，雲原生資料庫已經成為行業發展趨勢。Gartner在去年發布的名為《The Future of the Database Management System (DBMS) Market Is Cloud》的報告中就明確提出，傳統的自己部署資料庫的方式已經過時。雲是未來，所有組織，無論大小，都將越來越多地使用雲資料庫。而阿里云云資料庫產品的推出也正是順應了這一趨勢。
值得一提的是，阿里雲在雲計算方面的整體技術實力為阿里雲資料庫產品性能提供了重要支持，確保其有著更好的性能表現。神龍架構就是一個很好的例子。神龍架構是阿里云為提升雲平臺整體性能而研發的新一代計算平臺，目前已經發布了第三代。在神龍架構中，阿里雲研發了專用的晶片、定製的專用主板，開發了專用的MOC卡，甚至開發了整套配套的軟體——從BIOS到應用層支撐軟體，再到整體調度軟體等一整套複雜的系統。其最終結果是，實現了全面支持ECS虛擬機、裸金屬、雲原生容器等，在IOPS、PPS等方面提升5倍性能，在雲上能獲得物理機100%的計算能力。
「這種基礎架構級的改進可以為上層的軟體提供直接的性能提升，很少或者幾乎不用做任何改動。」阿里雲智能基礎產品事業部技術戰略總監陳旭在接受記者採訪時表示。
正是憑藉阿里雲自身在雲計算方面的深厚技術，以及阿里集團獨一無二的「雙十一」這個獨特的練兵場，使得阿里雲在資料庫市場一年一個臺階，逐漸從一個市場的參與者變成了市場的領先者。
在今年11月份Gartner公布的2020年度全球資料庫魔力象限評估中，阿里雲首次挺進全球資料庫第一陣營——領導者象限，這也是中國資料庫40年來首次進入全球頂級資料庫行列，標誌著國產資料庫正式進入一線行列。另外，根據IDC的數據，在公有雲市場阿里雲在雲資料庫賽道上營收已經位居全球第三，而就整個資料庫市場而言，在中國市場份額阿里雲位居榜首。
展望未來，李飛飛表示，Tair會持續在成本、彈性、計算、企業級方面發力，重點是雲原生、軟硬體技術結合、數據存儲和計算一體化等核心能力。
「我們對雲原生內存資料庫接下來的布局是，通過池化的內存存儲來提供多種計算模型和計算能力的支撐，實現存儲計算在內存層面真正的一體化。」李飛飛說。