MySQL的未来在哪？

Posted 2021-01-19

摘要： 阿里云 mysql&MariaDB 数据库产品结合开源社区，提供了稳定、可靠、便捷、弹性的在线数据库服务，帮助全球企业客户进行数字化转型。MySQL发展经历了一系列变化，从Sun到Oracle，发展也经过了几个阶段。

阿里云 MySQL&MariaDB 数据库产品结合开源社区，提供了稳定、可靠、便捷、弹性的在线数据库服务，帮助全球企业客户进行数字化转型。MySQL发展经历了一系列变化，从Sun到Oracle，发展也经过了几个阶段。MySQL从5.7版本开始走上了代码重构之路，这为MySQL未来10年的发展奠定了坚实基础，而未来MySQL将和云计算碰撞出什么样的火花？本文中，阿里云研究员吕漫漪将为大家分享MySQL的前世今生。

MySQL的过去
对于MySQL而言，其最大的发展变化就是被Sun收购，但是Sun原本就有数据库团队，MySQL被收购之后两个团队也合并了起来。MySQL的团队懂得社区并且有激情，而Sun的团队懂得怎样软件工程化，懂得保证质量和产品迭代，因此团队合并之后对于MySQL的改变很大。在这之后Sun被Oracle收购，这又是另外一个转折点，Oracle不仅给了MySQL团队很大自由，也投入了很多人力和物力。这也保证了2013、2015以及2018年，每间隔2年多的时间就能推出一个较为成熟的新版本，而在2018年之后其迭代周期就会迅速变短，因为朝着物联网方向发展，大概每三个月就会迭代一次。

近十年中，Oracle做了很多很好的事情，其中有一点事情虽然很少谈到，但是对于之后的发展却极为重要，那就是——代码重构。大家都希望完善功能，提高性能，但是很少有人做了代码重构。所谓代码重构就是在不改变功能的前提下，改善代码结构，提高可读性和可扩展性。这件事情虽然说起来简单，但是做起来难，特别是在进行决策的时候。MySQL5.6版本的时候决定进行代码重构，这是因为，Oracle增加了很多人力进入MySQL项目，但是当时的系统却存在很多Bug，这使得代码维护变得极为困难，使很多人力用于维护旧代码而不是增加新功能。此外，还使新功能的开发周期变得特别长，并且容易发生错误。当然，因为有很多错误，并且代码没有注释和文档，使新人接手项目变得困难。

MySQL的现状
因此为了保证长期的市场领先地位，MySQL必须要进行代码重构。在最开始，主要是将解析、优化、查询等步骤进行拆分，方便找到存在问题的模块。此外， 还实现了一些工具，来帮助检测Bug。MySQL5.7中的优化器部分，30%的代码是重写的，而在8.0中解析器的50%都是重写的，可见投入很大。MySQL将编程语言都统一到C++，编译器都使用最新版本，代码规格采用谷歌的，统一了300人的开发团队的代码标准。代码重构这件事情可能是对于未来10年的MySQL发展所做的最重要的一件事情。这是因为有了高质量的代码，才能够快速推出新的功能，降低维护成本，使得新人更快上手项目。

解析器在重构之前的结构就像是一盘意大利面，非常混乱，重构之后就变得极为清晰。当重构完解析器之后发现，以前很多解析器的Bug都消失了，此外，增加复杂语法的效率也得到了极大的提升，节约了大量时间。此外，还做了多核性能提高，这也是硬件的趋势，虽然每个内核不会更快，但是数目却会增加。在重构之后，读性能提高了三倍，写的性能也有很可观的的提高。

MySQL另外一个大的改变就是测试方面，如今的用户更多的是企业级用户，他们更多关注于更高的稳定性。对于数据库而言，最重要的永远都是稳定性，功能和性能是其次的。对于测试方法而言，要求对于新的功能，测试代码覆盖率达到95%，所有的开发人员在提交代码的时候都要进行单元测试。在实现新功能的时候，需要开发和测试同时进行，整体测试之后才能将代码推入主干，性能测试，每天都会测试，此外有重大更新推入主干时需要进行完整的性能测试，保证性能不会退化。所有测试都自动化，不需要人为测试。

功能上的最大亮点就是在MySQL5.7版本中推出了JSON数据类型。虽然MySQL一直都是关系型数据库，但是发现自己的用户不仅仅需要关系型数据库，也需要支持非结构化数据。因此MySQL需要和客户自己成长，因此在5.7版本中加入了JSON数据类型，也推出了很多适于JSON的函数，因此用户可以选择使用类似于MongoDB的Document的API，用户可以将MySQL当做NoSQL来使用，而不用关心底层的原理，而且还实现了NoSQL所无法比拟的功能。

MySQL5.7功能中的另外一个亮点是“Group Replication”。这还是因为了除了互联网客户已经普遍地应用MySQL了，还有很多新增客户是企业级客户，他们要求高可靠性。组复制就是提高可靠性的一个功能，支持自动切换和多写，而多写也提升了高可用性，而且支持多写检测。这个功能当前只支持InnoDB，但很多新功能也支持InnoDB。

MySQL 8.0版本的新功能亮点就是自检表，对于客户而言做好的一点就是就是它支持原子操作的DDL，特别是在云上原子性的DDL发挥了决定的作用，因为很多操作都是自动操作，不可能让人手动修改DDL回滚时发生的错误。这一点对于云数据库而言非常重要。

此外，MySQL 8.0版本还提升了Information Scheme的性能。而无论是系统表还是普通表，都存放在InnoDB里面，因此其处理方式是一样的。对于开发者而言，有了数据自检，增加新的功能就会非常容易。

递归公用表表达式以及窗口函数都是非常复杂的SQL语句，在8.0中加入这两个语句缩短了MySQL和Oracle的差距，这会大幅度地降低数据库开发人员的开发时间。CTE主要用于对于存在层次等级的表中做递归的查询，这一功能在报表中非常常用。窗口函数则是用在分析型工作中的，比如分析每年、每季度的营收等。这些就是在MySQL8.0中新增的针对于数据库开发者的功能，帮助他们提升开发效率。

MySQL的未来
MySQL的未来其实只有一个字，那就是“云”。有预测称“在2020年，83% 的企业负载会转移到云上”，也就是说大部分线下场景会转移到云上，这对于MySQL而言既是一个机会也是一个挑战。MySQL需要在进行内核改动和优化，使其更适合在云上发展。

云上数据库架构存在着明显的转变，最为明显的就是计算层和存储层的分离。计算层不共享，但是存储层会变成共享存储。共享存储会达到云规模，也就是极大规模，能够支持所有用户，这样能够极大地节约资源。而这样的想法已经被PolarDB用到了。而企业级客户需要高可靠性，所以云上数据库需要演变成为可以跨机房的高可靠性，而且需要保证切换的过程中不丢失任何数据。在云上，很切换过程多操作需要自动化，需要保证AC之间的切换不丢失任何数据。云上数据库与传统数据库不同的是需要考虑到云上其他的服务，如何将数据库和备份、恢复、审计、安全以及监控等其他服务进行集成。

资源管理也是值得MySQL提升的部分，有些事务对于响应时间要求很高，这样可以优先处理响应时间较高的任务，而降低其他事务的优先级。此外，当内存不够的时候应该如何处理，不能使得服务宕机。可以进行回滚或者降低新的请求，来保证数据库的稳定状态。此外，还有想做的一件事情就是智能生成执行计划。因为一个SQL进来之后，先解析做优化，产生执行计划，这里需要改进的是在执行计划生成的时候需要考虑更多的事情，比如查询的响应要求以及内存限制。对于查询时间和空间的平衡需要客户自己决定。而现在的执行计划是由优化器自己决定的，在未来希望能够智能地生成执行计划。

回到企业级工作负载，其实MySQL用在互联网业务中是非常多的，但是众所周知互联网业务的查询往往比较简单，而企业级用户的查询相当复杂。MySQL目前对于简单数据库查询的性能非常好，在这一方面做了很多优化，而在复杂查询方面还可以做极多的优化，比如开启多个线程并行执行。同时可以在InnoDB层做更多的并行执行，比如Scan、条件过滤等，因此在复杂查询方面有无限的提升空间。

MySQL目前只用于OLTP，此外目前还以一个发展很快的趋势就是在线分析。未来，MySQL可能会同时支持事务性处理也会同时支持在线分析。在线分析和数据仓库不同，因为数据已经在手里了，可以用同一份数据做更多的分析。对于用户而言，所看到的就是一个数据库，但是所能够包含的功能确是难以想象的。