CockroachDB是一款高度分布式、云原生的关系型数据库,设计目标是提供强一致性和高可用性,同时具备水平扩展的能力。它由GitHub上的开源项目发展而来,自2014年发布以来,历经多次迭代,如1.0版本到2.x版本,目前最新稳定版为2.1.6,后续即将推出19.10版本。
1. CockroachDB 简介:
- **DistSQL**:分布式SQL是CockroachDB的核心特性,它将SQL查询分解并分布在整个集群上执行,确保高效的数据处理。
- **Online DDL**:支持在线DDL(数据定义语言)操作,意味着可以在不停止服务的情况下进行表结构的修改。
- **Multi-Active**:允许多个节点同时活动,提高了系统的可用性和弹性。
- **Cloud Native**:天生适应云环境,易于部署和管理,支持多租户和自动缩放。
2. CockroachDB 2.x 关键特性:
- **Cost-Based Optimizer (CBO)**:CBO通过估算不同执行计划的成本,选择最经济的执行方案,比传统的Rule-Based Optimizer更智能。
- **Read From Follower**:除了从领导者(Leader)读取数据,还支持从跟随者(Follower)读取,适合长运行、历史读取、CDC(Change Data Capture)和不可变表场景,增加了读取性能和系统的并发能力。
- **Cluster Distribution Control (CDC)**:提供数据变更的实时捕获和跟踪,适用于流处理和数据同步。
- **任意时间点备份恢复**:支持在任意时间点进行数据备份和恢复,增强了数据保护能力。
- **SQL 可视化诊断**:提供了直观的工具来分析和优化SQL查询性能。
- **透明加密**:数据在存储时自动加密,确保数据安全。
3. 技术创新与实践:
- **滚动升级**:支持无缝升级到新版本,不会中断服务。
- **GEO-Partitioning**:基于地理位置的分区,优化跨区域的数据访问性能。
- **Backup/Restore**:提供完整的备份和恢复功能,确保数据的安全性和可恢复性。
- **Role-Based Access Control (RBAC)**:实现了细粒度的权限控制,增强安全性。
- **JSON类型支持**:支持JSON数据类型,适应现代应用的灵活性需求。
- **SQL审计**:记录SQL查询活动,便于合规性和审计。
4. 发展历程:
- 自2014年4月在GitHub开源,2017年5月发布了1.0版本,随后不断迭代,2018年10月30日发布2.1版本,持续优化特性和性能。
5. 统计信息和CBO的工作原理:
- 统计信息自动收集,包括行数、列数、空值频率、直方图和范围级别的统计,用于CBO评估执行计划。
- **Memo** 管理等价表达式的所有可能计划,通过成本模型计算最小代价的执行路径。
- CBO根据统计信息进行代价估算,选择最佳执行计划,从而提高SQL性能。
总结来说,CockroachDB是一个强大的分布式数据库,具备云原生、高可用和强一致性的特点。其2.x版本引入了CBO和Read From Follower等高级特性,进一步提升了查询效率和系统稳定性,适用于大规模分布式应用场景,如云计算、实时数据处理和跨地域的数据服务。