【AI技术生态论】天云数据雷涛：将成为数据库主流的HTAP，它能替代Oracle吗？

【导读】现在首先会看到几个场景的需求，第一个爆发出来的需求是数据库的国产化，这一波是由政策推动的一个巨大的市场红利，尤其是在资本市场已经显示出来了潜力，比如 WPS这个边缘的办公应用组件都能有如此巨大的市值，大家的预期很高。我们是要找一个上世界的替代品呢，还是用发展的眼光去看，找到新世界的需求？因为这个世界总是在变化的。

11 月 17 日，金山办公登陆科创版，圆了小米集团创始人、金山软件董事长雷军和金山所有员工的“英雄梦”。算下来，从 1999 年以金山办公为业务主体准备上市算起到今天，雷军足足等了 20 年。

WPS 上市之际，除了引起了人们关于办公软件市场和前景的热烈讨论之外，还牵扯出人们对另一个更加深刻的问题——国产化软件及其安全可靠性的思考。受益于国产化趋势，WPS 的 PE 估值升至 35 倍，维持“买入”评级。正如天云数据 CEO 雷涛所说，这背后的深层次原因，核心实际上在于国内要“去 office”的趋势，所以，这个沉寂了多年，几乎被边缘化的办公软件产品才得以抖落尘埃，涅槃重生。

至于这款国产办公软件的水平，在虎扑论坛上大多数网友表示比较满意，有人认为与微软 office 相比，WPS 具有体积更小，比微软办公软件更安全的优势，甚至发出了“华人之光”的感慨。从中可以看到，只要功能、安全性等有保障，国人似乎非常乐于支持国产化。

“国产化”、”去 IOE”，国产浪潮来袭

在 IT 国产化浪潮下的影响下，“去 IOE”这个概念逐渐流行起来。这一概念最早由阿里巴巴提出，其本意是，在阿里巴巴的 IT 架构中，去掉 IBM 的小型机、Oracle 数据库、EMC 存储设备，代之以自己在开源软件基础上开发的系统。去 IOE 意味着接下来政府必须将数据安全牢牢掌握在国内企业手中，以防止数据丢失造成的一系列严重后果。

具体来说，去 IOE 还有以下两个解释：

第一个是指 IT 架构的更新换代，具体说就是以 IBM 为代表的主机、以 ORACLE 为代表的关系型数据库，以及以 EMC 为代表的高端存储设备，被新型的云计算技术所替换，也就是我们常说的“云化”。其中，主机被X86设备所取代，传统数据库被开源数据库产品替换，而SAN结构的高端存储也受到云化的存储产品和体系的冲击。这三方面中任何一项工作，都可以被冠以“去IOE”的具体表现。

第二个是指针对外国 IT 设备，特别是美国产品的“严打”，减少甚至不再购买 IBM、ORACLE、EMC 等企业的产品。

2008 年阿里提出去 IOE 时不少人觉得是痴人说梦，但经过多年运营，阿里云已经彻底完成了去 IOE 工作，即阿里云的硬件投入彻底抛弃了这三家传统企业，经历几次双十一的挑战之后该技术也趋于成熟。

HTAP概念横空出世

值得注意的是，这“去 IOE”中的“O”，乃是真正实现国内 IT 技术独立的关键所在，即去除对以 Oracle 为代表的关系型数据库的依赖，如 Oracle、SQLServer、Sybase、Informix、Access、DB2、MySQL 等。

由于关系型数据库具有保持数据的一致性（事务处理），以标准协议为前提，数据更新的开销很小，可以进行Join等复杂查询等特点，一直是数据库领域的关键一环。

多年以来，国内企业多使用这些国外数据公司主导的数据库产品，很少有一款产品能够与之抗衡。

直到2005 年，Gartner提出了 HTAP（Hybrid transactional/analytical processing，在线事务处理/在线分析处理数据库）这一概念，并迅速成为引起一些企业的关注，被很多人视为未来数据库领域发展趋势之一。

2014 年，Gartner 对 HTAP 数据库给出了明确的定义，HTAP 数据库需要同时支持 OLTP 和OLAP 场景。基于创新的计算存储框架，在同一份数据上保证事务的同时支持实时分析，省去了费时的 ETL 过程。

与传统 IT 架构有一些事务处理需要联机分析和分开处理不同，HTAP 数据库能够在一份数据上同时支撑业务系统运行并做 OLAP 场景，这样就避免在传统架构中，在线与离线数据库之间大量的数据交互。

它会代替 Oracle 吗？

既然 HTAP 有这样的优势，它能够替代 Oracle 吗？

数据资源发生变化的当今时代，生产数据发生了哪些变化？数据消费者随之发生了什么改变？数据架构、计算、信息发生了哪些改变？带着这些疑问，CSDN 采访了天云数据 CEO 雷涛，请他来谈一谈关于 HTAP 和大数据技术的那些事。

记者：在从 IT 向 DT 时代的转换过程中，产品和技术得以飞速发展，行业需求或痛点发生了哪些变化？

雷涛：回到刚才 WPS 的故事。我们看到，WPS 上市代表一种国产化的趋势，WPS 替代了Windows Office，但事实上真是 WPS 做端到端的复制替代 Windows 吗？从我作为一个消费者的体验上来看，我个人会在手机上和 pad 上使用像印象笔记这样的软件，不再使用编辑软件了，我不再关注到底用粗体还是斜体来排版，我关注的是，拿起任何一个设备，它都是同步的，能够保持信息的一致性。所以真正替代 OA 的升级，并不是找到一个完整的 Word 的替代品——WPS，而是找到了下一代产品大的迭代需求。

而这个大的迭代需求，就是我们针对“去O”这个问题，我们做了一两个大型商业银行的 Oracle 替代，但很快发现，它的真实市场并不是点对点替代，而是在整个需求发生升级迭代的过程里出现一个新的消费市场，即 Oracle 在做的是几百万条交易规格的强一致性，不仅是性能，更重要的是数据的移动性、计算框架的变化，比如我们的联机事务同时要做大规模并行计算。以前大数据挖掘的机器学习也要跑到这个数据平台，对计算场景的通用性、即时性和全量数据的这些要求都是传统架构无法适应的。我们现在看到的更多的是，不是替代 Oracle，而是如何升级 Oracle 的市场需求，即我们所说的混布数据库。

记者：“去IOE”开始，有关数据库国产化的话题就一直是市场关注的焦点，您认为国产数据库的安全可靠如何量化，据了解很多银行、政府的关键业务还在用外企的产品，国产数据库的破局点在哪？

雷涛：之前，从运营商到银行核心系统，大的架构都垄断在西方的 IOE（IBM、Oracle、EMC）这三座大山里，而“去 IOE”，最难的是去“O”。

记者：为什么要提 HTAP？天云数据的 HTAP 产品 Hubble 会直接替代 Oracle 吗？

雷涛：不是不可能。数字中心的核心交易系统，我们已经在银行实施，实现了 Oracle 最贵的一体机的替代。

记者：有没有实际落地、应用的行业案例可以分享？

雷涛：用一个案例的数据可以说明。我们的切入点是以金融为核心的系统。现在，混布数据库处理其中超过两千的核心表，400 多亿条交易数据，56 个在线服务交易，满足了 500 个用户并发，500 毫秒的交易响应，每天的在线交易额，包括柜台、手机银行、网银，两百多万，占整个 A 类银行核心系统交易种类的10%。现在，国内少数几家商业银行都换成分布式系统了，但还都是在 MySQL 开源体系中，我们是唯一一个在分布式的 New SQL 下面去做的。这个是“去 IOE” 最根本和彻底的。

记者：替换成本银行承担得起吗？

雷涛：就是谁愿意先尝试创新，这个系统已经在银行上线了三年，但是银行很低调。很多人以为银行的信息化比互联网慢，但其实不是这样。我们原来做互联网和运营商，每天新增交易规模1700 亿记录，就觉得已经是包打天下了，到银行，一个交易跨一千多张表的复杂度、关联度，动辄四千多行 SQL 语句一个交易，而且交易规则是非常复杂的，所以，银行不仅数据规模量大，而且银行体系还面临着银监会的监督，不容出错，对于交易系统的投资大太多了。

记者：OLAP（On-Line Analytical Processing，联机分析技术）和 OLTP（on-line transaction processing，联机事务处理）真的是资源矛盾的需求么？

雷涛：现在国内外有企业在做新型的 HTAP 产品，事实上是在解决联机事务和密集计算，以前TP、AP 是分开场景来算， 必须做选择，鱼和熊掌不可兼得。

AP 的操作和 TP 操作的矛盾在存储里早就有表达，存储的SPC性能设计只能满足其一，AP 就像我选一个大巴来接人，来一支球队，我派一辆大巴全接走了，而 TP 就像是一辆随叫随走的礼宾车，每来一个人，派一辆高档的礼宾车把人接走，它对随机访问能够即时服务和响应，讲究服务质量和高并发，但是不讲究吞吐和带宽。所以，AP 是体量的计算的复杂度问题，它可以容忍服务的下降，而 TP 是强调高并发服务的低延迟响应，以及强一致性的事务保证。似乎在存储上也是这样，它的底层也是Random IO和sequence IO，这两个随机的和持续的连续 IO，完全是两套矛盾的服务，为什么最后出现了像 EMC、cymatrics、HDS 的 HP 的 XP 高端旗舰级存储，它就是把这个问题拆解，可配置量化，一个高端存储可以进行内部位图设计的定制化，还可以互相调整和Balance，做复制时可以基于位图的元数据控制，而不用动真实的数据，所以旗舰级存储轻量、快速，能满足多种目标。所以融合型产品最终体现在企业高端上可控和可被颗粒化。

HTAP 提的这个方案就是这样，纵观 Google 的技术发展历程，从最早的 Big Table 就是基于HDFS 这种模式，它特别适合 AP，即有大规模数据吞吐，但它是批处理操作，到后来的F1 Spanner架构，基于 Paxos 协议，密集同步，强一致性保护，它开始逐渐地拆解得非常细，也就是在 HTAP 场景下，我们会把控制的颗粒度，如整个交易的IO流程和交易流程拆到不同的层级，从如何做存储，每一张表对应 AP 和 TP 场景的问题和存储，到调度层等逐渐分解。Impala 的 AP 做得很好，但是为什么不能解决并发？因为它是进程级的，没有拆解到线程，线程就可以控制到很微小的颗粒度，可以解决并发和很多资源调度问题。然后再往上的逻辑层，基于MVCC机制和像 Raft 这样的协同机制，可以在交易逻辑层来完成更细颗粒度的表达。这很像十年前，旗舰级存储出现时能适应不同的场景，满足不同的需求。

记者：如何满足不同的场景需求，move code or move data？

雷涛：满足的目的是什么呢？不要去动数据，而是动代码，这是我们提出的一个概念：move code，还是 move data。为什么 HTAP 现在这么关键？因为我们现在在大型的银行，现在有一些迫切的刚需出现了，move code 还是 move data 这个问题源于现在的数据发生了变化，数据资源发生变化了，现在我们谈的 4 个 变化，核心就是从交易转向行为和机器生产，大量IOT、物联网的数据产生，数据密集度高、体量大，产生速度又快，这让计算框架结构产生根本变化。这是第一个变化因素。

第二个 Driver 是数据消费者变化，原来的数据消费者是少量的报表、仪表盘，BI 和数据仓作为消费者。对于 TP，其实没有数据消费，TP 是流程，数据是产生的副产品，挖掘数据的价值会随着交易流程的结束而结束。一般都会复制到数仓，甚至复制到 SAS。数据挖掘，就是机器学习这块消费数据，以前AP很少量的数据消费，比如一个仪表盘，就是一两个数仓的管理员在看，但现在，我们碰到大量的需求是什么呢？原来上大屏的数据可视化的那些项目，全部推送到了了移动端，就是个性化数仓/个性化价值仓提高单兵服务能力。比如一个营业厅应用有六万多人，同时在线需要至少五百个并发/秒，理财经理要在某一时刻看到大客户的结息、净值等一系列的数据服务，且都是个性化的。所以，这意味着，以前的 AP 需要提供高并发服务，因为数据消费者一下子增多，从以前的几个老板，看 BI 的东西，变成了很多一线员工要进行数据消费，这对并发的要求把 AP 推到 TP 场景里。

记者：因为移动化了？

雷涛：因为数仓消费化，所以，一下子把大量数据计算内容推到了 TP 场景里。同样，现在 TP 越来越复杂，大量交易都带着权益，且要求交易要即时服务，比如权益类业务，很多现在都是Online，所以使得 TP 场景越来越重，核心系统的交易部分要做得计算的跨越的表越来越多。如此大量的 TP AP 化，AP TP 化，这是场景问题。

这提出了一个问题：我们如何合并这个过程呢？即我们要处理好两个核心要素，一个是计算，一个是数据，这两个角色开始发生变化，原来是以计算为核心，现在要以数据为核心。但说的容易，这其中涉及到架构的变化，即 move data 还是 move code 的问题。

互联网来临时，PC、desktop 时代和互联网时代两者之间比较的是 file和page，FTP 和 HTML，一对比就知道，以前是把文件搬来搬去，code 不动，应用服务器就在 FTP Server 上，代码不动，动数据。但是在互联网时代，我们发现页面不动，访问请求在不断地链接，所以我们在 move code，这是发生在信息层面本身的。

第二次革命发生在计算框架本身，就是 MapReduce 和 IOE 的区别，MapReduce 是Google Big table 这套体系，data 被切碎放在所有的磁盘上，每一个数据的计算都是 CPU 在计算，所以代码被切碎了送进去，数据不动，就是 move data。而现在是把 code 送进去，在存储上计算 data，代码切碎了送进去，而不是把数据拿出来，在一个大型或小型机上算好。MapReduce、Big table 这次的迁移实际上是计算框架的变化。

而这一次，HTAP 事实上是数据中心架构的变化。

原来有一个 Oracle 做交易，完成了整个流程性应用的内容，自动化写的代码，数据是它交易的副产品，交易结束了，数据的生命周期也结束。要想把数据价值做二次表达，我们要每天做ETL，跑批作业，存到数据仓库中，然后在数据仓库中建模、挖掘、数据集市、ODS，一层一层地构建起数据仓库报表。如果还回答不出更细节、隐含的问题，比如非线性问题，还要把数据复制到SAS中做机器学习，再做统计的指标体系，去做进一步的挖掘。数据要在这里搬动三次，复制三份冗余，还要管理数据一致性，每天数据中心运维的大量工作在做数据搬家。现在，数据中心也开始要做一个融合性的计算框架。比如，现在AI要做online训练，淘宝推荐引擎，滴滴打车的路径动态规划都在做即时数据，数据闭环是数据基础设施的一个很大的要求。BI和AI操作都要Online化，也就是AP操作要变成TP场景。

回到我刚才说的需求，现在的AP都是高并发的数据服务，都是要TP的应用场景出现了，但是这是一个体量巨大的密集计算，以前我们认为是AP的东西，现在要求，并发和即时，以前的机器学习，比如快速做逻辑回归，贝叶斯、规划、动态规划算法等都需要online做，这些都要求底层有一个融合的数据平台，这是第一个需求，即不能再搬家了，这是融合性数据库的根本性需求。

这种需求不是让你在AP和TP之间做选择，新的架构要解决TP AP化和AP TP化的问题。HTAP会成为未来的一个主导性趋势，而不是一个边缘的补充，因为以数据驱动业务为核心的，会越来越落回生产事件。

记者：这是一个真正具有业务场景需求的功能。

雷涛：而且未来三五年它是主导趋势型的，它不会再区分出一个小TP加上一个重的离线的批处理 AP了，未来，要想让你的前端和企业有弹性、灵活，现在的数据中台服务底层都应该是混布的。

记者：未来，HTAP 还会有更多待开发的场景，您认为它将会向哪个方向发展？

雷涛：我们大量的机器学习也是要跑HTAP的，因为现在很多算法都是即时的，我们能够替代SAS的机器学习的服务，不是靠算法的优势来替代，深度学习真正在流程替代里不多，通用机器学习是最多的，而通用机器算法几十年前就存在，今天要获得其最大的价值，要把数据的价值挖掘出来。

真正做AI的人都会特别依赖HTAP，数据供上来，算法就没有价值了。我们做数据驱动分为几个阶段：

第一阶段是发生了什么？我们做报表、监测、统计等；第二个阶段是为什么会发生？我们做数仓，能够回答一些多视角的问题；第三阶段是做预测，做机器学习，预测将来会发生什么。

记者：HTAP 的需求如此强烈，未来的独角兽会出现在哪里呢？

雷涛：现在大家首先会看到几个场景的需求，第一个爆发出来的需求是数据库的国产化，这一波是由政策推动的一个巨大的市场红利，尤其是在资本市场已经显示出来了潜力，比如 WPS这个边缘的办公应用组件都能有如此巨大的市值，大家的预期很高。我们是要找一个上世界的替代品呢，还是用发展的眼光去看，找到新世界的需求？因为这个世界总是在变化的。

就像在早期，互联网发展大多基于LAMP（Linux、Apache、MySQL、PHP）架构，是向企业级架构学习，对照着企业级的“婴儿版”、“幼儿版”产品，做出对应的便宜、开源、轻量、廉价的互联网，比如Facebook最早的Lamp架构。但很快，Facebook LAMP架构就推倒重来了，因为它扛不住。互联网带来的不是廉价，而是更迅猛的数据资源爆发。交易数据是最早的数据属性，数据是流通的副产品，但是互联网驱动的是行为数据，行为数据要远大于交易数据，行为数据带来的系统架构绝对不是靠廉价，而是靠高并发、高扩展、更松耦合的高服务能力来完成的。我们很少看到Google宕机，它不是靠高可用性来保证，而是靠整个服务的容错。在行为数据中诞生了新的架构，不是LAMP抄了一个企业级的版本，而是生成了一个新的分布式架构。同样地，今天我们看Oracle替代这个问题，我们不是找了一个像WPS替代Office的版本，而是要找到Oracle下面的分布式，能够碾压一体机，能够适应万亿记录规则场景的方法。这是一个新的营销的市场，一个新的蓝海。

雷涛：

雷涛现任天云融创数据科技（北京）有限公司（简称天云数据）首席执行官。雷涛拥有 20 余年北美信息科技公司从业经验，2005 年入席 SNIA 存储工业协会中国区技术委员会联合主席；2013 年首批 CCF 中国计算机学会大数据专委会委员；长江商学院特聘导师，博士后工作站企业导师。2019年第九届“吴文俊人工智能科学技术奖”获得者。

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