รู้จักกับ OceanBase เบื้องหลังฐานข้อมูลมหกรรมช็อปปิ้งวันคนโสด 11.11 บนสถาปัตยกรรม Distributed Relational Database

มหกรรมลดราคาออนไลน์ 11.11 หรือวันคนโสดได้พลิกโฉมหน้าประวัติศาสตร์ออนไลน์ครั้งใหญ่ ซึ่งนั่นกลายเป็นจุดกำเนิดของ OceanBase ฐานข้อมูลที่ถูกออกแบบขึ้นในสถาปัตยกรรมแบบ Distributed Relational Database ที่ปัจจุบันยังถูกนำไปใช้ในธุรกิจการเงินมากมาย

ในบทความนี้เราจะพาทุกท่านไปเจาะลึกฟีเจอร์สำคัญและการออกแบบที่อยู่เบื้องหลังแนวคิดของ OceanBase กันว่า เหตุใดพวกเขาจึงสามารถรองรับ HTAP, Horizontal Scaling, RPO 0 & RTO < 8 วินาที พร้อมกับ TCO ที่น่าประทับใจ และข้อดีที่เหนือกว่า Traditional Database

รู้จักกับ OceanBase ระบบฐานข้อมูลเบื้องหลังระบบชำระเงินที่เข้มข้นที่สุดอย่าง Alipay กับมหกรรมลดราคาออนไลน์ 11.11

OceanBase ถูกพัฒนาขึ้นมาราวปี 2010 โดย Ant Group เพื่อจัดการความท้าทายกับเทศกาลวันคนโสดหรือที่หลายคนรู้จักกันในแคมเปญ 11.11 ซึ่ง ณ เวลานั้นไม่มีฐานข้อมูลใดที่ตอบโจทย์การประมวลผลที่สูงกว่า 544,000 TPS 

OceanBase ถูกออกแบบมาด้วยแนวคิดความเป็น Distributed Relational Database โดยเน้นเรื่องการขยายตัวเพื่อรองรับการประมวลผลจำนวนมหาศาล พร้อมกับความชาญฉลาดในการจัดการข้อมูล ทำให้ธุรกิจทำงานได้อย่างต่อเนื่องด้วยกลไกเบื้องหลังภายใต้มากมาย เช่น Paxos Protocol, LSM-Tree, Transparent Sharding และการออกแบบ High Availability ได้หลายรูปแบบ

OceanBase นับเป็นฐานข้อมูลบนสถาปัตยกรรมแบบ distributed ที่ทรงพลัง ซึ่งมีสถิติพิสูจน์ถึงความแข็งแกร่งในการทำงานที่ได้รับการยอมรับในสากล โดยเป็นฐานข้อมูลเจ้าแรกที่สามารถสร้างสถิติใหม่ได้ทั้ง OLTP และ OLAP คือ

• สถิติอันดับหนึ่งของปี 2020 ในสาขา TPC-C (OLTP) ที่ 707.35 ล้าน tpmC
• สถิติอันดับหนึ่งของปี 2021 ในสาขา TPC-H (OLAP) ที่ 15.26 ล้าน QphH

นอกเหนือจากมุมมองในด้านสถิติแล้ว OceanBase ยังได้รับความไว้วางใจให้กลายเป็นฐานข้อมูลสำหรับสถาบันการเงินในประเทศจีนที่ครองตลาดได้มากกว่า 70% และกำลังเติบโตอย่างรวดเร็วในตลาดสากลอีกด้วย 

ทำไมฐานข้อมูลแบบเก่าจึงไม่สามารถตอบโจทย์ธุรกิจการเงินในปัจจุบัน

โดยธรรมชาติของธุรกิจการเงินข้อมูลธุรธรรมมักเพิ่มขึ้นเป็นทวีคูณทุกปี ซึ่งด้วยระเบียบข้อบังคับแล้ว ผู้ให้บริการต้องเก็บข้อมูลไว้หลายปี เมื่อระยะเวลาผ่านไปต้นทุนของ Storage จะกลายเป็นค่าใช้จ่ายที่สูงมาก รวมไปถึงค่าแรงงานคนที่จะต้องคอยจัดการ Storage เหล่านี้เรื่อยๆ

ฐานข้อมูลแบบเก่าไม่สามารถขยายตัวเพื่อรองรับ Transaction ที่เพิ่มขึ้นอย่างมหาศาลอย่างรวดเร็ว ซึ่งการเขียนข้อมูลลงดิสก์กลายเป็นคอขวด โดยปกติการปรับปรุงประสิทธิภาพมักต้องมีการจัดการอย่างซับซ้อนด้วยการทำ  Sharding หรือการเพิ่มทรัพยากรที่อาจส่งผลกระทบต่อธุรกิจให้เกิด Downtime นั่นจึงไม่ตอบโจทย์ RTO/RPO ที่เข้มงวดในธุรกิจการเงิน นอกจากนี้ระบบฐานข้อมูลแบบเก่ายังไม่สามารถจัดการระบบแบบรวมศูนย์ ก่อให้เกิดต้นทุนในการปฏิบัติการอย่างมีนัยสำคัญ

4 ฟีเจอร์สำคัญภายใต้เบื้องหลังของ OceanBase Distributed Relational Database

1.) Performance และ Resiliency

OceanBase ได้พิสูจน์ตัวเองมาแล้วกรณีของธุรกิจการเงินยักษ์ใหญ่อย่าง Alipay โดยพวกเขาสามารถรองรับการให้บริการได้ถึง 61,000,000 QPS รวมถึงสร้างสถิติใหม่ในการวัดผลประเภท Transaction(TPC-C) ที่ 707,000,000 tpmC และ สถิติใหม่ของงานประเภท Analytic(TPC-H) ที่ 15,000,000 QphH ซึ่งเป็นเรื่องที่เหลือเชื่อสำหรับการสร้างสถิติ 2 ประเภทข้อมูลในฐานข้อมูลเดียวกัน

ในมุมของความทนทานของระบบ (High Availability) สถาปัตยกรรมแบบ Distributed Relational Database ของ OceanBase และการจัดการข้อมูลโดย Paxos Protocol ทำให้ระบบสามารถการันตีความปลอดภัยในข้อมูลแบบ Zero Downtime พร้อมกับผลลัพธ์ของ RPO = 0 (ไม่มีข้อมูลศูนย์หาย) นอกจากนี้ยังตอบโจทย์ RTO < 8 วินาที ในกรณีการเกิด Failover ด้วย

2.) รองรับการขยายตัวสำหรับธุรกิจในอนาคต(Scaling)

สถาปัตยกรรมแบบ Distributed-database ของ OceanBase ถูกออกแบบมาเพื่อการเพิ่มพลังการประมวลผลในลักษณะของ Horizontal Scaling กล่าวคือเมื่อมีโหลดมากขึ้น ผู้ใช้งานสามารถเพิ่มจำนวนเซิร์ฟเวอร์ให้กลุ่มประมวลผลได้ทันที ต่างจากในอดีตที่การเพิ่มทรัพยากรดูเป็นเรื่องยุ่งยาก และที่สำคัญคือ OceanBase ให้ประสิทธิภาพแบบ Linear Scaling ยกตัวอย่างเช่นเซิร์ฟเวอร์หนึ่งเครื่องให้ประสิทธิภาพที่ 100 TPS แต่หากเพิ่มเป็น 2 เครื่องจะให้ประสิทธิภาพเป็นเท่าตัวที่ 200 TPS เป็นต้น

3.) Any Workload, Any Data model และ Any Cloud

OceanBase ถูกออกแบบมาให้รองรับการใช้งานแบบ Hybrid Transactional/Analytical Processing (HTAP) ซึ่งที่ผ่านมาระบบฐานข้อมูลเดิมมักจะใช้การแปลงข้อมูลจาก Transaction ให้พร้อมสำหรับการวิเคราะห์ข้อมูล (Analytic) หรือที่เรียกว่า ETL โดยมักกระทบต่อประสิทธิภาพการทำงาน นั่นทำให้องค์กรมักใช้ช่วงเวลาช่วงกลางคืนที่มีโหลดไม่มากนักทำการวิเคราะห์ข้อมูล ซึ่งทำให้ไม่สามารถออกรายงานแบบเรียลไทม์ได้

ไม่เพียงเท่านั้น OceanBase ยังสามารถรองรับ Data Model ได้อย่างครอบคลุมกับการใช้งานในระดับองค์กร ในข้อมูลประเภทต่างๆ เช่น Row-based, Column-Based, Wide Column, Key-Value, Document และ Spatial โดยความยืดหยุ่นนี้จะช่วยให้องค์กรตอบคำถามที่ซับซ้อนได้ใน 1 คำสั่ง SQL 

จากภาพประกอบด้านบน ตัวอย่างเช่น “ค้นหาร้านกาแฟใกล้ฉันในระยะ 500 เมตร ราคาต่ำกว่า 100 บาทและมีรีวิวมากกว่า 4 ดาว ในเชิงบวก” โดยคำตอบจะต้องอาศัยข้อมูลแบบ Vector เพื่อหาชื่อร้านกาแฟที่มีรีวิวเชิงบอก ในขณะที่ข้อมูล Spatial จะช่วยกรองพิกัดในระยะที่กำหนด สุดท้ายราคาและคะแนนจะต้องอาศัยของมูลแบบมีโครงสร้าง

ระบบของ OceanBase ถูกออกแบบมาให้เป็นโซลูชันที่ไม่ยึดติดกับแพลตฟอร์มใดอย่างแท้จริง กล่าวได้ว่าขอเพียงระบบนั้นสามารถรองรับ Linux ได้ก็เพียงพอแล้ว เพราะมีระบบการจัดการข้อมูลที่สมบูรณ์ภายในตนเอง ไม่ต้องอาศัยฟีเจอร์จากผู้ให้บริการคลาวด์ใดโดยเฉพาะ ดังนั้น OceanBase จึงพร้อมสำหรับ Hybrid Cloud, Public Cloud, Multi Cloud และความต้องการแบบ Private Cloud ในองค์กร

4.) ตอบโจทย์ TCO ในทุกมิติผ่านหลายความคุ้มค่า

ความคุ้มค่าด้านการลงทุนคือโจทย์ใหญ่ของผู้บริหารธุรกิจ ที่ OceanBase สามารถตอบคำถามได้อย่างมั่นใจในหลายแง่มุม คือ

• License ในการใช้งาน OceanBase มีการกำหนดราคาให้ธุรกิจเข้าถึงได้ง่ายแตกต่างกับผู้เล่นอื่นได้อย่างชัดเจน
• Multi-tenants เป็นอีกหนึ่งไฮไลต์สำคัญของ OceanBase ที่ฐานข้อมูลแบบเดิมต้องสำรอง CPU, Memory และ Storage เผื่อระบบแม้จะไม่ได้ใช้ แต่ความเป็น Multi-tenant จะช่วยให้องค์กรสามารถยุบรวมทรัพยากรสำรองเข้าร่วมกัน ตามรูปประกอบด้านล่าง

• การเก็บข้อมูลแบบ LSM-Tree ร่วมกับกลไกการบีบอัดข้อมูลและ Encoding แบบพิเศษ(Compression) ทำให้ OceanBase ประหยัดพื้นที่การจัดเก็บข้อมูลได้ราว 70-90% เหนือกว่าวิธีการของ Traditional Relational Database หลายเท่าตัว

• ต้นทุนการปฏิบัติการ(Operational Cost) ถือเป็นอีกหนึ่งปัจจัยสำคัญ เมื่อองค์กรต้องแบ่งฐานข้อมูลเป็นหลายระบบ แต่ด้วยความสามารถของ Distribute-database ที่รวมศูนย์ระบบทั้งหมดของ OceanBase เข้ามาจัดการให้โดยอัตโนมัติพร้อมสั่งการในหน้า Console ปฏิบัติการเดียว นั่นช่วยให้องค์กรลดต้นทุนในการทำงานได้มหาศาล
• ความสามารถของ Multi Models ก็เป็นอีกหนึ่งการใช้งานที่องค์กรสามารถตอบคำถามซับซ้อนได้ใน 1 SQL Statement ซึ่งหากฐานข้อมูลไม่สามารถรองรับได้ องค์กรจะต้องแยกการใช้งาน ซึ่งนำไปสู่ Overhead ประสานงานระบบต่างๆเข้าด้วยกัน รวมถึงประเด็นเรื่องของต้นทุนปฏิบัติการ เช่น การมอนิเตอร์ระบบ การดูแลความมั่นคงปลอดภัย และ การจัดตั้งระบบ HA ให้แต่ละระบบอีกด้วย

เริ่มต้นได้ง่ายไม่ว่าจะย้ายจาก MySQL หรือ Oracle หรือเริ่มต้นใหม่ก็ทำได้ทันที

ท่านใดที่เคยเริ่มต้นมากับ MySQL หรือ Oracle ที่กำลังมองหาฐานข้อมูลทางเลือกประสิทธิภาพที่สูง แต่กังวลเรื่องของความเข้ากันได้ เพื่อให้เปลี่ยนผ่านส่งผลกระทบน้อยที่สุด OceanBase คือคำตอบที่โดดเด่นด้วยการทำงานที่เข้ากันได้กับ Oracle ได้มากกว่า 95% และ MySQL ที่ 99% มากกว่านั้นในแง่ของความเชี่ยวชาญทีมงานของ OceanBase ยังมีประสบการณ์มาแล้วมากมายจากการให้บริการมายาวนาน ดังเช่นกรณีของ AntGroup ที่เปลี่ยนผ่านตัวเองจาก Oracle ในปี 2014

ในทางปฏิบัติจะมีการประเมินเพื่อวางแผนการย้ายระบบฐานข้อมูลมา OceanBase ด้วยเครื่องมือ OMA (OceanBase Migration Assessment) เพื่อดูความเข้ากันได้ของการย้ายระบบฐานข้อมูล หลังจากนั้น OMS (OceanBase Migration Service) จะรับหน้าที่ต่อในการย้ายข้อมูลไปยัง OceanBase พร้อมกับตรวจสอบความถูกต้องในแต่ละขั้น สุดท้ายจึงค่อยเปลี่ยนเส้นทางของแอปพลิเคชันไปยัง OceanBase

บทสรุป

OceanBase คือโซลูชันที่ถูกออกแบบมาด้วยสถาปัตยกรรมแบบ Distributed Relational Database โดยกำเนิด เพื่อรับมือกับความไม่แน่นอนของปริมาณการใช้งานที่คาดเดาไม่ได้ ซึ่งเทคโนโลยีที่ขับเคลื่อนอยู่เบื้องหลังความสำเร็จมี ดังนี้

• สถาปัตยกรรมแบบกระจาย (Distributed Architecture)
• การซิงค์ข้อมูลด้วย Paxos consensus protocol 
• การจัดเก็บข้อมูลแบบ LSM-Tree พร้อมด้วยการบีบอัดข้อมูล
• สถาปัตยกรรมการรวมศูนย์ของระบบฐานข้อมูลแบบ Multi-tenancy

จากเรื่องราวของ Alipay คือเสียงสะท้อนที่ยืนยันถึงความพร้อมของ OceanBase ได้เป็นอย่างดีว่า พวกเขาสามารถช่วยองค์กรเปลี่ยนโครงสร้างพื้นฐานของการจัดเก็บข้อมูล พลิกโฉมสู่โอกาสใหม่ ๆ และรองรับการขยายตัวของธุรกิจ ลดต้นทุน เพื่อการดำเนินธุรกิจได้อย่างมั่นใจ

ท่านใดสนใจโซลูชัน OceanBase สามารถติดต่อทีมงานดูแลประจำประเทศไทย ได้ที่ https://en.oceanbase.com/contactus