毫无疑问，随着以 Kubernetes 为代表的云原生技术得到广泛应用和普及，云原生数据量和重要性不断提高，使得企业对云原生数据库服务的需求日渐增长。
由青云科技（qingcloud.com，股票代码：688316）发起的《数据库容器化应用与趋势调研》结果显示，75% 的用户看好数据库容器化发展前景，认为云原生时代需要数据库的变革；50% 的用户表示在技术可行性方面，数据库能够运行在 Kubernetes 之上。
而如何在 Kubernetes 上部署数据库？具体需要解决哪些挑战？数据库容器化蕴藏着哪些价值？青云数据库产品经理王文瑾分享了企业探索和落地数据库容器化的实践经验。
数据库演进道路
追溯数据库演进道路，不难发现，数据库是一个很“古老”的行业。
上世纪 60 年代，伴随着计算机技术的成熟，传统的文件系统难以应对数据增长挑战，也难以满足多用户数据共享和检索需求，数据库应运而生。演进至今，数据库主要有三种部署方式，每种方式也有不同的特征：
第一，物理机：企业要完成数据库部署，首先要对服务器、内存、网络等硬性成本展开评估，其次要解决系统安装、环境配置、调试、调参等难题，上线后要确保成千上万个实例的运维工作稳定可靠，整个过程复杂、成本高，运维效率低。
第二，云服务：在云计算推动下，数据库上云成为趋势，市场上各家云厂商纷纷推出云数据库服务。以青云为例，目前已拥有关系型数据库 MySQL、PostgreSQL，文档数据库 MongoDB，键值数据库 Redis，以及数据仓库 ClickHouse 等。用户只需要通过控制台选择自己所需的数据库类型，一键点击即可完成安装部署，并提供全生命周期的运维管控。
第三，云原生：进入云原生时代，数据库容器化趋势显现，云厂商基于 Docker 和 Kubernetes 的容器化标准方式，即可为企业交付数据库服务，整个过程标准化，更高效简便，且对底层云平台无任何要求。
数据库容器化价值
那么，数据库容器化将为企业带来哪些价值呢？
王文瑾介绍，数据库通过容器化之后，能够和 IaaS 层解耦，实现可插拔，具备跨各类云平台部署能力，不被底层云厂商绑定，企业最终只需专注数据库 PaaS 层的建设，无需负责 IaaS 层运维等工作，大大解放生产力。
与此同时，IaaS 层可以独立演进升级，为 PaaS 层提供更加稳定、弹性、灵活的能力支持，而不会影响到 PaaS 层的架构。通过 KubeSphere 提供的统一管控界面，还能大幅降低企业运维压力和成本。
相较于传统数据库：容器化数据库支持一键部署安装，无需 SA 和 DBA 手动安装，并针对异构数据库提供统一的管控界面，摆脱单独监控，降低运维成本。
如需扩容，容器化数据库能够对平台上所有数据库资源按需弹性扩容，不必开展数据整合、迁移等工作，且可以根据业务波动自动调整资源，提高资源利用率。容器化数据库对跨平台备份容灾的支持，也让企业无需过度依赖第三方备份容灾服务。
相较于云数据库：两者最大的差别在于交付平台不同，但容器化数据库是基于原生 Kubernetes 开发，不会被底层云平台绑定，使用场景更加广泛。
数据库容器化挑战
虽然数据库容器化趋势显现，但具体到落地，企业仍面临众多挑战，包括 Kubernetes 技术成熟度，基于 Kubernetes 运行数据库的稳定性、性能和可用性，Kubernetes 处理有状态服务能力，管理平台建设等。
对此，王文瑾解释：“Kubernetes 已经成为云原生领域的事实标准，其成熟度毋庸置疑。而数据库底层平台从物理机迁移到云平台，再到容器平台，稳定性是一个非常关键的指标，可用性同样重要。”
基于 Kubernetes 运行数据库的性能如何？经过事务、查询、延迟等性能测试，Kubernetes 和物理机运行数据库表现相差不大。
《Kubernetes 2021 调查报告》也显示，75% 被访企业已经在生产环境中使用 Kubernetes 运行有状态服务，数据库位列第一。至于管理平台建设，主要考虑到企业大规模生产，数据库体量庞大，靠手动运维管理，其难度和成本之大可想而知，统一的管控尤为必要。
数据库容器化策略
落地数据库容器化，王文瑾给出了指导策略，核心是利用 Kubernetes 将 IaaS 层资源抽象化，并为数据库 PaaS 层提供统一的管控界面。整体架构，可分为三层：
IaaS 层：即基础资源层，包括计算、存储、网络等相关底层能力，可以是物理机、虚拟机或跨厂商的云平台。
容器平台层：支持 Kubernetes 的原生版和发行版，可屏蔽掉底层，为上层提供统一的抽象，并通过 Node、Pod、PVC 等为数据库管控平台提供服务。
数据库 PaaS 层：涵盖 MySQL、PostgreSQL、ClickHouse、Redis 等一系列企业常用的数据库产品，提供统一的管控平台，实现对数据库全生命周期的运维管理。
目前，青云KubeSphere企业级容器平台已内置 MySQL、PostgreSQL、ClickHouse 等多款生产级数据库，可为企业提供金融级数据库服务，满足企业数据存储、共享、检索等各种业务场景需求。
同时，这几款数据库均提供可视化集群管理功能，支持在线水平扩展、参数优化、账号管理，以及监控告警、自动备份等，提供运维效率，保障数据安全和业务连续性。未来还将加入 MongoDB 和 Redis 的容器化数据库。
部署安装也十分简单，用户只需要在 KubeSphere 应用商店选择数据库的硬件配置与版本，一键创建数据库集群。
云原生正在吞噬 IT 各个领域，数据库和容器的结合，现阶段还只是初期阶段，随着二者的深度融合，后续将在推进企业降本增效、改进生产流程等方面释放更大价值。
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