基于Docker的云数据库服务设计与实现

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数据规模的快速增长使传统数据库在伸缩性、易用性以及快速响应等方面的限制开始凸显,为了应对复杂的业务变化,数据库的架构不断地复杂化,导致数据库的维护成本激增,云数据库服务的出现就是用于解决这个问题。云数据库服务的主要作用是向用户提供托管的数据库实例,可以做到实例的快速部署和免维护,还会提供诸如高可用、可伸缩和灾难恢复等特性。目前已有的云数据库服务大多面向公有云,面向私有云的云数据库服务相关的研究较少,且大多基于虚拟机来实现,存在部署密度低和资源利用率不足的问题,另外一些基于Docker进行的云数据库服务研究也存在对数据库实例的自动化管理不足的问题。然而一些对数据隐私较为敏感的企业或组织无法接受将数据存储在公有云中,研究私有云下云数据库服务的实现有其现实意义。本文面向私有云环境,基于Docker设计了一个云数据库服务系统。本研究的主要工作内容如下:1)采用Docker技术,设计了一种云数据库服务的多租户隔离方案,实现了租户之间的数据隔离和资源隔离,相比基于虚拟机的实现方案,本方案提高了数据库实例的启动速度和部署密度以及硬件资源的利用率;2)引入了Kubernetes来实现容器的编排,解决了以往的设计方案中对数据库实例的自动化管理不足的问题,借助Kubernetes对资源更高级别的抽象,本系统实现了对集群版本的数据库实例的支持;3)引入了Ceph存储集群来为数据库实例提供块存储,借助Ceph的数据多副本特性,保障了用户数据的安全性;4)采用了基于用户角色的权限验证和访问控制,对删除数据库实例之类的高风险的操作增加了权限校验和审批的环节,防止数据被恶意删除,进一步保障了数据的安全性;5)基于数据库的二进制日志实现了数据库实例审计日志的收集,系统内部也增加了平台审计日志的收集,实现了对用户操作的完整记录,提高了出现数据安全事故时的追责能力;6)引入了Prometheus和Alertmanager技术,实现了对本系统内部组件以及数据库实例的运行状态监控,并实现了告警功能,用户可以及时获知当前的系统或数据库实例存在的问题并进行处理。
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