YashanDB：自主研发共享集群数据库，有多难？

共享集群数据库是一种具备多节点协同、多写一致性和高可用能力的数据库管理系统。它支持多个实例访问同一个数据库，用户连接任一节点即可访问和操作全库数据。这类技术门槛极高，长期以来一直是国际厂商主导的“塔尖”领域，被认为是数据库架构能力的重要体现。

2023年，YashanDB正式发布其共享集群产品，打破了国产数据库在该领域的空白。本文作为系列首篇，将从架构角度入手，带你了解这款国产共享集群产品的技术全貌，开启对该体系的深入探索之路。

发展背景与行业趋势

在过去十余年里，分布式数据库持续成为市场焦点。而近年来，特别是在北京DTC大会后，越来越多厂商将目光重新聚焦到共享集群架构上，曾经被认为“过时”的RAC技术又焕发新生。

当前共享集群火热的背后，主要有三大驱动因素：

1.用户需求驱动：在OLTP等关键业务系统中，共享集群仍然凭借强一致性和应用透明性，展现出传统集中式架构不可替代的优势。

2.技术积累提升：经过三十多年的国产数据库内核发展，行业已有能力向RAC类架构进军。

3.硬件变革催化：金融、电信、政企等领域对新一代硬件环境的适配需求，也在倒逼数据库系统向共享集群演进。

尽管如此，真正能产品化落地共享集群的厂商仍是少数，原因无他——架构复杂，核心机制门槛极高。

YashanDB 为何能实现共享集群突破？

YashanDB 的成功离不开两方面的战略积累：

内核设计前瞻：从初始架构阶段，YashanDB 就在事务引擎、MVCC 和存储结构上为共享集群形态做好铺垫，使得其演进路径天然适配。

系统能力自研：YashanDB 构建了包括聚合内存、集群管理、用户态文件系统在内的一整套系统能力，确保多实例之间高效协同。

架构亮点速览

架构模型：多活共享集群

YashanDB 共享集群(YashanDB for Cluster)基于共享存储打造，支持横向扩展与高可用，借助自研聚合内存技术实现多节点数据访问的一致与高效。

三大特性尤为突出：

无感访问：用户可连接任意实例进行全库操作，兼容单机协议与 SQL 特性。

性能线性扩展：每节点都具备对等的计算与读写能力。

全面高可用：从实例容错、资源仲裁到存储层的冗余保障，构建端到端 HA 能力。

聚合内存机制

该技术是实现多实例一致性协同的核心。系统通过 GRC(资源目录)、GCS(缓存服务)、GLS(锁服务)与 ICS(通信服务)等组件，实现资源在集群内的全局调度。

以数据块访问为例，三种角色协作完成数据融合过程：

请求者：发起数据访问的节点。

协调者：记录资源状态并进行仲裁排队。

拥有者：当前拥有资源数据块的节点。

该机制通过少量网络通信，即可完成多节点间的数据块迁移和锁控制，性能与一致性兼顾。

配套系统能力

崖山集群服务（YCS）

YCS 是支撑集群运行的关键组件，采用去中心化对等设计，提供节点管理、心跳监控与资源仲裁等功能。YCS 通过 Voting Disk 实现磁盘心跳监控，确保集群在节点异常时迅速做出处理。

崖山文件系统（YFS）

YFS 是一款高性能、强一致、可插拔的用户态文件系统。具备以下能力：

原生直IO访问，绕过系统缓存层，追求极致性能;

API兼容性好，支持常规文件管理操作，适配数据库插件调用;

服务与数据双重高可用，通过磁盘组机制实现副本冗余与故障恢复。

核心内核技术解析

块级 MVCC

YashanDB 采用原地更新、块级 MVCC 架构，避免了传统行级 MVCC 空间膨胀与性能劣势的问题。块中设计事务槽(XSLOT)，提升一致性读取效率，并简化了跨节点缓存同步过程。

基于时间戳的快照机制

与活跃事务数组机制相比，YashanDB 采用轻量级时间戳方案。事务提交与查询仅依赖 SCN 时间戳进行可见性判断，避免全局锁与快照维护开销，大幅提升并发能力，尤其适用于分布式与共享集群场景。

去中心化事务引擎

区别于传统的中心控制节点架构，YashanDB 实现事务 ID 全局唯一，各节点自主管理事务生命周期。借助 SCN 广播与查询同步，确保多节点一致性与可扩展性。

最后

共享集群的复杂不仅在于其架构，更在于各实例间高强度、高一致的交互逻辑。YashanDB 之所以能率先实现这一形态，正是因为其对底层核心能力的全面掌控。

从存储引擎到事务系统，从缓存机制到通信协议，YashanDB 在每一个关键点上做到了自研与优化，为国产数据库在高端领域提供了 1:1 替代国际产品的可能。

本文是系列第一篇，接下来的文章将继续深挖 YashanDB 在高可用、文件系统、调度等方面的技术细节，敬请关注!