PostgreSQL 作為開源關聯式資料函式庫，在企業應用中扮演著關鍵角色。本文將探討如何透過 pgEdge 和 EnterpriseDB 增強 PostgreSQL 的功能，特別是在高用性、叢集管理、備份與還原，以及監控等方面。pgEdge 提供了即時監控和警示功能，讓管理者能主動掌控資料函式庫的健康狀態和效能。EnterpriseDB 則提供了企業級的 PostgreSQL 解決方案，強化了與 Oracle 的相容性，並提供了效能調校、安全加強和管理工具。文章進一步說明瞭 EDB 的佈署方法，包含 TPA、BigAnimal 和 Kubernetes Operator 等選項，並詳細介紹了多節點架構設計的重點，例如節點組態、Proxy 設定、組態對稱性，以及 Barman 和 PEM 的整合運用。透過這些技術和策略，企業可以建構更可靠、可擴充套件且高效的 PostgreSQL 資料函式庫環境。
資料函式庫的未來與其設計
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進階監控與警示
確保 PostgreSQL 資料函式庫的健康與效能需要全面的監控和警示，而 pgEdge 在這方面表現出色。它提供即時監控資料函式庫效能、資源利用率和系統健康狀態，使用 Prometheus 和 Grafana 等進階工具。pgEdge 收集並分析詳細的指標，提供查詢效能、系統活動和潛在問題的洞察，使資料函式庫環境能夠進行主動管理。此外，pgEdge 允許自定義警示，可以設定通知管理員關鍵事件和效能異常，從而快速回應問題，確保問題在影響資料函式庫可用性或效能之前得到解決。
總之，pgEdge 透過提供進階功能來增強 PostgreSQL，確保高用性、簡化叢集管理、提供強大的備份和還原選項，以及提供全面的監控和警示功能。透過利用這些功能，組織可以在其 PostgreSQL 資料函式庫環境中實作更高的可靠性、可擴充套件性和效率，以支援其營運和業務需求。
在強調了 pgEdge 如何透過其進階功能和能力增強 PostgreSQL 之後，讓我們現在轉向 EnterpriseDB，它進一步根據企業需求量身定製 PostgreSQL。
EnterpriseDB – 為企業提升 PostgreSQL
EnterpriseDB（EDB）提供軟體和服務來增強 PostgreSQL，使其更強大並適合企業級佈署。EDB 以其與 Oracle 資料函式庫的相容性而聞名，允許企業利用 PostgreSQL 的開源優勢，同時提供額外的企業級功能。
以下是 EDB 的核心產品及其如何支援企業資料函式庫需求的深入分析：
EDB Postgres 進階伺服器
這是 EDB 的旗艦產品，提供為企業佈署設計的增強版 PostgreSQL。它包括效能工具、管理工具和相容性功能，使其成為更昂貴的專有資料函式庫（如 Oracle）的有吸引力的替代方案。Oracle 相容性
EDB Postgres 進階伺服器包含廣泛的 Oracle 相容性功能，允許企業在幾乎不需要修改的情況下執行為 Oracle 資料函式庫編寫的應用程式。這對於希望從 Oracle 遷移到更具成本效益的資料函式庫解決方案而無需重寫應用程式的組織來說尤其有價值。效能和可擴充套件性增強
EDB 透過工具和功能增強 PostgreSQL 的效能，這些工具和功能旨在更有效地管理大規模資料函式庫和高容量工作負載。這包括進階索引、分割和查詢最佳化技術。進階安全功能
EDB 包含增強的安全功能，如資料遮罩和增強的稽核功能，以幫助企業保護敏感資訊並符合法規要求。管理和監控工具
EDB 提供強大的工具來管理和監控 PostgreSQL 資料函式庫，簡化資料函式倉管理的任務，並確保能夠快速識別和解決效能問題。
在探討佈署 EDB Postgres Distributed 產品的各種方法之前，讓我們先回顧安裝和設定的選項。
選擇您的 EDB 佈署方法
您可以透過以下方法佈署和安裝 EDB Postgres Distributed 產品：
Trusted Postgres Architect (TPA)
TPA 是一種協調工具，使用 Ansible 建立 Postgres 叢集，利用一套參考架構，記錄瞭如何在各種場景中設定和操作 Postgres。TPA 代表了 EDB 的最佳實踐。其建議適用於快速測試環境，就像適用於生產環境一樣。TPA 的靈活性允許佈署到虛擬機器、AWS 雲例項或 Linux 主機硬體。您可以嘗試使用 TPA 進行佈署，以更好地瞭解。BigAnimal
BigAnimal 是一種完全託管的資料函式庫即服務，具有內建的 Oracle 相容性，可以在您的雲帳戶或 BigAnimal 的雲帳戶中執行，由我們的 Postgres 專家操作。EDB BigAnimal 使設定、管理和擴充套件資料函式庫變得容易。新增了由 EDB Postgres Distributed (PGD) 提供支援的分散式高用性支援，實作了單區域和多區域 Always On Gold 叢集。EDB Postgres Distributed for Kubernetes
這是一個由 EDB 設計、開發和支援的 Kubernetes 操作器。它涵蓋了具有多主架構的高可用性 Postgres 資料函式庫叢集的整個生命週期，使用 PGD 複製。它根據開源的 CloudNativePG 操作器，並提供額外的價值，如使用 EDB Postgres 進階伺服器的 Oracle 相容性，使用 EDB Postgres Extended 或進階伺服器的透明資料加密（TDE），以及進一步支援的平台，包括 IBM Power 和 OpenShift。該產品目前處於預覽階段。
圖表說明：單一位置永續運作架構
此圖示展示了單一位置永續運作架構，重點介紹了 EnterpriseDB 如何在單一位置佈署中確保強大的資料可用性和彈性。
圖表說明：多位置永續運作架構
此圖示展示了多位置永續運作架構，其中包括額外的資料節點之間的複製，以實作更高的可用性和災難還原能力。
多節點架構設計重點
- 通常建議使用三個資料節點以實作最佳的彈性和效能。或者，可以組態為兩個資料節點和一個見證節點（不儲存資料）。
- 每個資料節點應具有專用的 PGD Proxy，以保持與應用程式的密切親和性。建議將 Proxy 與資料節點共同佈署，或根據特定需求放置在單獨的節點上。
- 資料節點的組態和基礎設施必須對稱，以確保在工作負載重新路由時具備足夠的資源來有效處理應用程式負載。
- 使用 Barman 進行備份和還原過程，雖然未在圖中顯示。建議使用異地備份，可以由多個 PGD 叢集使用。
- 使用 Postgres Enterprise Manager（PEM）進行持續監控，雖然未在圖中顯示。PEM 可以監控多個 PGD 叢集，提供對資料函式庫健康和效能的全面檢視。
圖表說明：此圖示呈現了一個典型的多節點 PGD 叢集架構，包含三個資料節點，並展示了節點之間的複製關係。
詳細內容解密：
- 多節點架構：採用多個資料節點來實作高用性和災難還原。
- PGD Proxy：每個資料節點都有一個專用的 PGD Proxy，用於保持與應用程式的連線。
- 組態對稱性：所有資料節點的組態和基礎設施必須保持一致，以確保在容錯移轉時能夠無縫處理工作負載。
- 備份與還原：使用 Barman 進行備份和還原，並建議使用異地備份以提高資料安全性。
- 監控：利用 Postgres Enterprise Manager（PEM）進行持續監控，以確保資料函式庫的健康狀態和效能。
此圖示展示了一個典型的多節點PGD叢集架構
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@enduml詳細內容：
此圖表呈現了一個典型的多節點PGD叢集架構，其中包含三個資料節點，並且每個節點之間都進行了複製，以實作高用性和災難還原。
詳細內容解密：
- 多節點架構：採用多個資料節點來實作高用性和災難還原。
- 複製關係：每個資料節點都與其他節點進行複製，以確保資料的一致性和可用性。
- 高用性：透過多節點架構和複製機制，確保即使某個節點發生故障，其他節點仍能繼續提供服務。
總之，EnterpriseDB 為 PostgreSQL 提供了一系列企業級功能，包括高用性、效能最佳化、安全增強和管理工具，使其成為企業佈署的理想選擇。透過瞭解其佈署方法和架構設計，企業可以更好地利用 EnterpriseDB 的優勢，實作高效、可靠的資料函式倉管理。
未來資料函式庫及其設計的發展趨勢
在探討企業級資料函式庫的架構時，我們首先關注的是 EnterpriseDB 所採用的恆動、多地點架構（always-on, multi-location architecture）。這種架構能夠提升跨多個地理位置的資料彈性與可用性。在此架構下，應用程式可以在各個位置以主動/主動（active/active）模式運作，或者採用主動/被動（active/passive）或主動災難復原（active disaster recovery, DR）組態，其中僅有一個位置處理寫入操作。
EnterpriseDB 的多地點架構特點
EnterpriseDB 的多地點架構具備以下特點：
- 複製（Replication）：雖然在圖 8.5 中未顯示，但資料節點 1 和 3 之間的額外複製是整體複製網格（replication mesh）的關鍵部分，確保了跨節點的資料一致性。
- 冗餘硬體（Redundant hardware）：此設定包含冗餘硬體，以便於從本地故障中快速還原，維持高用性。
- 六個 PGD 節點：架構中包含六個 PGD 節點，均勻分佈在兩個位置，每個位置三個節點。建議的組態是在每個站點設定三個資料節點；然而，替代設定可能包括兩個資料節點和一個不儲存資料的見證節點（witness node），如圖 8.5 中未繪出。
- PGD 代理（PGD proxy）：每個資料節點都與 PGD 代理配對，以確保與應用程式的密切親和性。該代理可以與資料節點共同組態（co-located），這是首選方案，或者根據特定的操作需求設定在單獨的節點上。
- 組態和基礎設施對稱性：確保跨資料節點和位置的組態和基礎設施對稱性至關重要。這種對稱性保證了在需要重新路由應用程式工作負載時，能夠有效地管理足夠的資源。
- 備份和還原：Barman 用於備份和還原過程，儘管未顯示。異地備份是可選的，但強烈建議，並且可以服務於多個 PGD 叢集。
- 監控：使用 PEM 進行監控，儘管在圖 8.5 中未繪出。PEM 可以監控多個 PGD 叢集，提供全面的資料函式庫健康狀態和效能管理。
- 見證節點：在第三個區域包含一個可選的見證節點，可以顯著提高系統對位置故障的容忍度。這種設定至關重要，因為如果沒有它，需要全域共識的操作（如新增新節點或執行分散式 DDL 操作）在某個位置發生故障時會受到阻礙。
EnterpriseDB 多地點架構內容解密
EnterpriseDB 的多地點架構透過多種技術和組態提升了資料函式庫的可用性和彈性。其中，複製技術確保了資料在不同節點之間的一致性，而冗餘硬體則保障了在發生區域性故障時系統仍能快速還原。六個 PGD 節點的設定進一步增強了系統的容錯能力。此外，PGD 代理與資料節點的配對確保了應用程式與資料函式庫之間的緊密耦合，從而最佳化了效能。對稱的組態和基礎設施確保了系統在面對故障時的穩定性和可管理性。最後，備份和還原機制以及監控工具的整合，為系統的管理和維護提供了全面的支援。
YugabyteDB：現代分散式 SQL 資料函式庫
YugabyteDB 是一種開源、高效能的分散式 SQL 資料函式庫，旨在支援大規模、關鍵任務的應用程式。它結合了傳統 SQL 資料函式庫的優點和 NoSQL 系統的水平擴充套件能力，使其成為現代企業需要強健、可擴充套件和彈性資料函式庫解決方案的最佳選擇。
YugabyteDB 的主要特點
以下是 YugabyteDB 的一些主要特點：
- 真正的全球分佈：YugabyteDB 從底層設計開始就支援全球資料分佈和地理複製。它讓使用者能夠跨多個地理位置分佈資料，從而提高全球可存取性和容錯能力，同時降低延遲。
- 強一致性：儘管是分散式資料函式庫，YugabyteDB 提供強一致性保證（線性化一致性），確保所有交易可靠且準確，就像傳統 RDBMS 系統一樣。
- 多 API 相容性：YugabyteDB 支援多個 API，包括 YSQL（與 PostgreSQL 高度相容的全關係 SQL API）、YCQL（受 Apache Cassandra 啟發的半關係 SQL API）和 Redis API。這種多模型方法允許開發人員使用最合適的工具，而不會被鎖定在單一資料模型中。
-- YugabyteDB 中的 SQL 範例
SELECT * FROM my_table WHERE id = 1;
YugabyteDB 程式碼內容解密
上述 SQL 範例展示了 YugabyteDB 中如何執行簡單的查詢操作。YugabyteDB 的 YSQL API 與 PostgreSQL 高度相容，使得開發人員能夠輕鬆地將現有的 PostgreSQL 應用程式遷移到 YugabyteDB 上。此範例中，查詢 my_table 表中 id 為 1 的記錄，展現了 YugabyteDB 對標準 SQL 語法的支援。
YugabyteDB 的架構
YugabyteDB 的操作在邏輯上分為兩個主要層：查詢層和儲存層。查詢層處理使用者請求並將這些請求導向適當的資料，確保高效處理和檢索。相反，儲存層負責在磁碟上最佳化資料儲存、管理複製和維護資料一致性。
YugabyteDB 架構內容解密
YugabyteDB 的雙層架構設計使其能夠同時滿足高效查詢處理和可靠的資料儲存需求。查詢層透過最佳化請求處理邏輯，提高了系統的回應速度和吞吐量。而儲存層則透過採用 Raft 共識演算法進行複製和使用分片架構來實作自動分片和重新平衡，從而保證了系統的可擴充套件性和彈性。這種設計使得 YugabyteDB 能夠支援大規模、分散式的應用場景，並提供與傳統 RDBMS 相媲美的一致性和可靠性保證。
資料函式庫技術新趨勢：MariaDB 與 YDB 的創新實踐
在探討了 YugabyteDB 的分散式架構後，我們現在將焦點轉移到 MariaDB，檢視其在關聯式資料函式倉管理系統領域中的獨特功能與能力。
MariaDB：開源資料函式庫的新選擇
MariaDB 是另一個在開源關聯式資料函式倉管理系統領域中佔有重要地位的資料函式庫系統。作為 MySQL 的分支，MariaDB 已經發展出許多獨特的功能，如增強的儲存引擎、先進的叢集功能，以及與 MySQL 的完全相容性。MariaDB 的設計旨在滿足企業使用者的需求，提供強大的效能、安全性和可擴充套件性，使其成為開源資料函式庫領域中一個可行的替代方案。
MariaDB 的主要特點
- 與 MySQL 相容：MariaDB 致力於保持與 MySQL 的高度相容性，包括相似的語法和功能，使得使用者可以輕易地從 MySQL 切換到 MariaDB。
- 先進功能：MariaDB 引入了許多與 MySQL 不同之處，例如：
- 動態欄位：類別似於 NoSQL 功能，允許使用者在資料函式庫表格中為每一列儲存不同的欄位集合。
- Aria 儲存引擎：這是一個比 MyISAM 更穩定、效能更好的替代方案。
- Galera 叢集：提供整合的同步多主複製功能，以實作高用性和可擴充套件性。
- Spider 儲存引擎：簡化了跨多個伺服器的分割操作，方便大規模資料函式庫的擴充套件。
- 效能增強：MariaDB 包含了多項最佳化措施，以提高效能，如更快、更安全的複製、改進的查詢最佳化，以及增強的索引功能。
- 開源治理：MariaDB 由 MariaDB 基金會管理，確保其保持免費和開源。這個治理模式鼓勵社群參與和貢獻，推動了快速的發展和創新。
YDB：多功能資料函式庫平台
YDB 是一個較為鮮為人知卻強大的資料函式庫解決方案，提供了一系列迎合現代應用需求的功能。它透過提供高度可擴充套件和彈性的平台，區別於更為熟悉的資料函式庫如 MySQL 和 PostgreSQL，能夠處理多種工作負載，包括需要高吞吐量和低延遲的工作負載。
YDB 的特點與優勢
YDB 的設計允許高負載應用開發者專注於實作業務邏輯，而無需擔心分散式系統的複雜性。它自動且透明地分割資料，因此應用程式不需要手動管理哪一行屬於哪個分割區，也不需要正確地處理跨分割區交易。YDB 提供可序列化的一致性保證，因此使用者不需要處理資料函式庫行為中的異常情況。
YDB 使用案例
- 即時分析：YDB 能夠處理即時資料處理和分析，適合需要從大量資料流中獲得即時洞察的應用。
- 互動式應用：無論是遊戲、即時金融交易還是互動式媒體，YDB 都能夠支援這些應用所需的高吞吐量和低延遲。
- 多租戶系統：憑藉其高效管理與隔離大量資料集的能力，YDB 非常適合需要從同一基礎設施服務多個租戶的 SaaS 應用。
ClickHouse：欄位導向資料函式庫的創新
欄位導向資料函式庫代表了資料函式庫技術的一個重要轉變，最佳化了資料分析和讀取密集操作的效率和速度。與傳統的行導向資料函式庫不同，欄位導向資料函式庫按欄位而非按行儲存資料，為查詢大規模資料集提供了顯著的效能優勢。在領先的欄位導向資料函式庫中，ClickHouse 是一個開源、高效能的欄位導向資料函式倉管理系統，專為 OLAP（線上分析處理）設計。
ClickHouse 的特點
ClickHouse 以其卓越的查詢效能和對大規模資料集的處理能力而聞名。它非常適合需要快速分析大量資料的場景，如即時分析和商業智慧應用。
資料函式庫的未來與其設計
ClickHouse 簡介
ClickHouse 最初由 Yandex 開發，用於管理和分析網站分析資料。它在實時查詢執行方面表現出色，能夠在數十億行和數 TB 的資料中於毫秒級生成分析資料包告。ClickHouse 的架構如下圖所示：
此圖示展示了 ClickHouse 的整體架構。
ClickHouse 是一個真正的列式資料函式倉管理系統。在這個系統中，資料按列組織和儲存。在執行查詢時，ClickHouse 以陣列（即列的向量或區塊）處理資料。這種方法稱為向量化查詢執行，允許對陣列而非個別值進行操作。這種方法透過最佳化查詢處理方式，大大降低了資料處理的成本。
使用 ClickHouse 的一些好處包括：
- 速度：ClickHouse 的列式特性使其能夠實作極快的資料檢索，使其非常適合資料倉儲和分析。
- 成本效益：透過高效的資料壓縮和儲存利用，ClickHouse 能夠顯著降低與傳統資料函式庫相比的儲存成本。
- 靈活性：ClickHouse 支援 SQL 查詢資料，包括複雜的連線、子查詢和不同的聚合函式。這使其對於熟悉 SQL 的使用者來說易於使用，並能夠輕鬆與現有工具整合。
- 多樣性：它可以佈署在多種環境中，包括本地伺服器和雲端平台，根據企業的基礎設施需求提供靈活性。
ClickHouse 雲端架構
下圖展示了 ClickHouse 的雲端架構：
此圖示展示了 ClickHouse 的雲端架構。
ClickHouse 在雲端為企業提供了高效能分析和雲端運算固有的優勢（如可擴充套件性、成本效率和增強的資料安全性）的強大組合。無論是透過專為 ClickHouse 設計的託管服務還是在通用雲端平台上進行自管理佈署，企業都可以從 ClickHouse 的靈活性和強大功能中受益，以滿足其在日益資料驅動的世界中的先進分析需求。
選擇合適的替代方案
選擇合適的資料函式庫或資料倉儲解決方案在很大程度上取決於具體的專案需求，包括資料規模、特定的效能需求、與其他工具的整合以及預算限制。這些 ClickHouse 的替代方案各自具有不同的優勢，可能根據組織的技術景觀和業務目標更為合適。
有多種開源解決方案可供選擇，例如 ClickHouse，它是一種超級 MySQL 友好的列式儲存系統。我們建議留在開源生態系統中，以受益於豐富的工具和服務支援，以及無供應商鎖定的開發。
