電動(dòng)汽車與分布式數(shù)據(jù)庫，看似兩個(gè)風(fēng)馬不相及的事物，其發(fā)展路徑卻極為雷同：兩者都在較早期被發(fā)明，但都沒有成為主流。21世紀(jì)初，受環(huán)境保護(hù)、溫室效應(yīng)和能源短缺等因素影響，電動(dòng)汽車再次進(jìn)入人們的視野，其核心價(jià)值卻是自動(dòng)駕駛，技術(shù)門檻非常高，需要具備十分復(fù)雜的實(shí)時(shí)系統(tǒng)。同樣是21世紀(jì)初，由于互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的高并發(fā)和海量數(shù)據(jù)等處理需求，分布式數(shù)據(jù)庫再次被提及，并掀起應(yīng)用熱潮，但分布式數(shù)據(jù)庫的核心價(jià)值是單個(gè)系統(tǒng)同時(shí)進(jìn)行聯(lián)機(jī)事務(wù)處理與聯(lián)機(jī)分析處理的能力（HTAP），同樣是高技術(shù)門檻，需要具備十分復(fù)雜的實(shí)時(shí)系統(tǒng)。

有需求便會(huì)有供給，市面上出現(xiàn)兩種新的產(chǎn)品：混合動(dòng)力汽車與分庫分表數(shù)據(jù)庫?；旌蟿?dòng)力汽車看似兼?zhèn)淙加推嚭碗妱?dòng)汽車的優(yōu)點(diǎn)，卻由于燃油發(fā)動(dòng)機(jī)不能無級(jí)平滑調(diào)速而無法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛；分庫分表數(shù)據(jù)庫看似兼?zhèn)浼惺綌?shù)據(jù)庫和分布式數(shù)據(jù)庫的優(yōu)點(diǎn)，但因?yàn)榉謳旆直碇虚g件把數(shù)據(jù)分拆到多個(gè)數(shù)據(jù)庫，所以無法實(shí)現(xiàn)HTAP。

本文將對(duì)電動(dòng)汽車與分布式數(shù)據(jù)庫的發(fā)展進(jìn)行分析對(duì)照。

夾縫求生

1886年1月29日，德國人卡爾·本茨(Karl Benz)申請(qǐng)了三輪汽車的專利（見圖1）[1]，這一天被稱為現(xiàn)代汽車誕生日。同年，德國人哥德利普·戴姆勒(Gottlieb Daimler)制成世界上第一輛四輪汽車。

圖1：世界上第一個(gè)汽車專利證書，卡爾·本茨，1886年

1963年，美國通用電氣公司的查爾斯·巴赫曼（Charles Bachman）等人開發(fā)出網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫IDS（Integrated Data Store，見圖2）[2]，被認(rèn)為是第一個(gè)數(shù)據(jù)庫。

圖2：數(shù)據(jù)的隨機(jī)存取，通用電氣公司，1962年

從20世紀(jì)初至今，一百多年的時(shí)間里，燃油汽車都是汽車的絕對(duì)主流。事實(shí)上，電動(dòng)汽車還先于燃油汽車誕生。法國發(fā)明家古斯塔夫·特魯維 (Gustave Trouvé) 于 1881 年發(fā)明了電動(dòng)三輪汽車，并在巴黎市中心的瓦盧瓦街頭試車成功（見圖3）[3]。盡管如此，由于燃油以及發(fā)動(dòng)機(jī)在功率體積比和功率重量比等方面的顯著優(yōu)勢(shì)，燃油汽車成為汽車領(lǐng)域的首選。

圖3：世界第一輛電動(dòng)汽車(1881年)

類似地，從數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)誕生的近六十年的時(shí)間里，集中式數(shù)據(jù)庫是聯(lián)機(jī)事務(wù)處理（OLTP）的唯一選擇，盡管1987年出現(xiàn)Ingres Star分布式數(shù)據(jù)庫（見圖4）[4]，但分布式事務(wù)的性能以及分布式系統(tǒng)的復(fù)雜性，使得分布式數(shù)據(jù)庫僅在近十年數(shù)據(jù)量非常大的聯(lián)機(jī)分析處理（OLAP）場(chǎng)景得到了一些應(yīng)用。

圖4：分布式數(shù)據(jù)庫Ingres Star系統(tǒng)架構(gòu)

時(shí)來運(yùn)轉(zhuǎn)

正所謂“誰無暴風(fēng)勁雨時(shí)，守得云開見月明”，形容電動(dòng)汽車與分布式數(shù)據(jù)庫的生存轉(zhuǎn)機(jī)再合適不過。

21世紀(jì)以來，人類面臨環(huán)境污染、大氣溫室效應(yīng)和能源短缺等的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，全球數(shù)以億計(jì)的燃油汽車，其污染物排放、二氧化碳排放和能源消耗不計(jì)其數(shù)，促使人們尋求無污染、零排放、低能耗的汽車。

得益于大容量蓄電池和快速充電技術(shù)的發(fā)展，電動(dòng)汽車再次進(jìn)入人類視野。然而，電池大約260千瓦時(shí)/立方米的能量密度依然遠(yuǎn)低于汽油和柴油的8600和9600千瓦時(shí)/立方米的能量密度，通俗地講，汽車行駛需要能量，假設(shè)某個(gè)體積的電池包含的能量可以讓汽車行駛260公里，那么同樣體積的汽油和柴油所包含的能量可以分別讓汽車行駛8600公里和9600公里，區(qū)別由此可見。而且，隨著環(huán)境溫度的降低，電池儲(chǔ)電量會(huì)顯著下降，這些因素導(dǎo)致電動(dòng)汽車的續(xù)航里程不足，需要充電數(shù)小時(shí)的電池與幾分鐘就能加滿的油箱更是無法比擬。

因此，傳統(tǒng)汽車廠商更多地選擇制造混合動(dòng)力汽車，即在燃油汽車上增加電池動(dòng)力作為輔助，堵車或低速行駛時(shí)采用電池作為動(dòng)力以節(jié)約能源并降低污染物排放，正常行駛或高速行駛時(shí)則采用燃油作為動(dòng)力。此外，一些新興汽車廠商如特斯拉等，則徹底摒棄燃油方案，開發(fā)了純粹以電池作為動(dòng)力的電動(dòng)汽車，也稱為純電動(dòng)汽車。

與此同時(shí)，科技的進(jìn)步與互聯(lián)網(wǎng)的普及，迫使越來越多的企業(yè)進(jìn)行數(shù)字化轉(zhuǎn)型，在人與人更便捷的互聯(lián)互通、社會(huì)更加智能化的背后，是對(duì)業(yè)務(wù)系統(tǒng)越來越頻繁的并發(fā)訪問、越來越龐大的數(shù)據(jù)處理量。集中式數(shù)據(jù)庫昂貴的成本及其存儲(chǔ)和計(jì)算極為有限的擴(kuò)展能力都顯得捉襟見肘，企業(yè)不得不尋求性價(jià)比更好、存儲(chǔ)和計(jì)算擴(kuò)展能力更強(qiáng)的數(shù)據(jù)庫。

分布式技術(shù)的發(fā)展和云計(jì)算的普及使分布式數(shù)據(jù)庫“浮出水面”。然而，受限于分布式數(shù)據(jù)庫更加復(fù)雜、故障定位更加困難、分布式事務(wù)性能有所降低、系統(tǒng)成熟度有所不足等因素，傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫廠商選擇“業(yè)務(wù)分庫分表+中間件”的解決方案，即基于集中式數(shù)據(jù)庫，對(duì)業(yè)務(wù)進(jìn)行較大幅度的改造和拆解、拆分，使每個(gè)拆解、拆分后的部分適合于單個(gè)集中式數(shù)據(jù)庫，這就是分庫分表數(shù)據(jù)庫。當(dāng)然，也有一些新興數(shù)據(jù)庫廠商如OceanBase摒棄了基于集中式數(shù)據(jù)庫的解決方案，開發(fā)真正的分布式數(shù)據(jù)庫，也稱為原生分布式數(shù)據(jù)庫。值得一提的是，原生分布式數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)了一體化OLTP+OLAP，旨在一個(gè)系統(tǒng)中進(jìn)行聯(lián)機(jī)事務(wù)處理與分析處理，但真正實(shí)現(xiàn)“一體化”的方案極其困難。

在很多人看來，電動(dòng)汽車就是汽車把發(fā)動(dòng)機(jī)和燃油換成了電動(dòng)機(jī)和電池：

燃油汽車 = 發(fā)動(dòng)機(jī)+燃油+ 底盤 + 車身 + 電氣設(shè)備

電動(dòng)汽車 = 電動(dòng)機(jī)+電池+ 底盤 + 車身 + 電氣設(shè)備

倘若如此，傳統(tǒng)汽車廠商憑借自身在大規(guī)模汽車生產(chǎn)、銷售和服務(wù)等方面的豐富經(jīng)驗(yàn)，在電動(dòng)汽車領(lǐng)域獲得成功似乎不是什么問題。

事實(shí)并非如此。首先，2020年，電動(dòng)汽車的王者玩家——特斯拉的市值超越了豐田，成為全球市值最高的汽車公司，緊接著在2021年，又超過了包括豐田汽車、大眾汽車、戴姆勒、通用汽車、法拉利和寶馬等在內(nèi)的全球主要汽車公司市值的總和。再來看這一組數(shù)據(jù)：2021年，特斯拉新車交付量突破93萬輛，營收538.23億美元，GAAP凈利潤為55.19億美元；同期，豐田交付約1,050萬輛新車，凈利潤211.7億美元。

為什么資本市場(chǎng)如此青睞特斯拉？為什么投資者認(rèn)為特斯拉有很大的成長空間？

顯然，特斯拉邁過了年產(chǎn)20萬輛車的生死線，并同時(shí)保持很高的毛利率和很快的增長速度，這是資本市場(chǎng)青睞特斯拉的前提條件。特斯拉的核心競(jìng)爭力包括其電池管理等重要技術(shù)。當(dāng)然，最根本的原因是特斯拉的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)：

悠閑舒適是個(gè)人亙古不變的追求，自動(dòng)駕駛能夠極大地降低汽車駕駛的勞動(dòng)強(qiáng)度。

降本增效是企業(yè)永無止境的追求，自動(dòng)駕駛不僅節(jié)省了人力，還能夠顯著地提升汽車?yán)寐剩ū热绾蟀胍?、高原地區(qū)等高風(fēng)險(xiǎn)駕駛環(huán)境以及其他不適合人工駕駛的場(chǎng)景），從而極大地降低汽車總體擁有成本。

電動(dòng)機(jī)可以無級(jí)平滑調(diào)速，這是自動(dòng)駕駛的必要條件，發(fā)動(dòng)機(jī)無法做到這一點(diǎn)，因此燃油汽車和包含發(fā)動(dòng)機(jī)的混合動(dòng)力汽車也就無法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛。

自動(dòng)駕駛系統(tǒng)是十分復(fù)雜的實(shí)時(shí)系統(tǒng)，需要長時(shí)間的、大量的實(shí)際場(chǎng)景打磨，門檻極高。這個(gè)極高的門檻，以及傳統(tǒng)車載軟件與自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的巨大差異，使傳統(tǒng)汽車廠商轉(zhuǎn)型到純電動(dòng)汽車以及進(jìn)行自動(dòng)駕駛技術(shù)的積累，都面臨極大挑戰(zhàn)。

類似地，在很多人看來，分布式數(shù)據(jù)庫就是把數(shù)據(jù)庫的集中式的存儲(chǔ)和計(jì)算硬件換成了分布式的存儲(chǔ)和計(jì)算硬件：

集中式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) = 集中式存儲(chǔ)+計(jì)算硬件 + SQL子系統(tǒng) + 事務(wù)子系統(tǒng) + 存儲(chǔ)子系統(tǒng)

分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) = 分布式存儲(chǔ)+計(jì)算硬件 + SQL子系統(tǒng) + 事務(wù)子系統(tǒng) + 存儲(chǔ)子系統(tǒng)

倘若如此，傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫廠商憑借自身在數(shù)據(jù)庫的研發(fā)、推廣和服務(wù)等方面的豐富經(jīng)驗(yàn)，在分布式數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域獲得成功似乎不是什么問題。

實(shí)際情況也并非如此：

悠閑舒適是個(gè)人亙古不變的追求，原生分布式數(shù)據(jù)庫能夠用一個(gè)系統(tǒng)同時(shí)滿足用戶OLTP和OLAP的需求，即HTAP，避免了數(shù)據(jù)在OLTP和OLAP兩個(gè)系統(tǒng)之間的復(fù)制、轉(zhuǎn)換和加載（ETL），極大地簡化了用戶的操作，還避免了ETL導(dǎo)致的數(shù)據(jù)一致性問題。

降本增效是企業(yè)永無止境的追求，原生分布式數(shù)據(jù)庫一個(gè)系統(tǒng)、一份存儲(chǔ)，成本顯著低于OLTP和OLAP兩個(gè)系統(tǒng)的兩份存儲(chǔ)，不僅顯著降低用戶總體擁有成本，還避免了ETL導(dǎo)致的數(shù)據(jù)時(shí)效問題。

分庫分表把業(yè)務(wù)及數(shù)據(jù)分拆到多個(gè)數(shù)據(jù)庫，因此分庫分表數(shù)據(jù)庫無法實(shí)現(xiàn)HTAP。

集中式數(shù)據(jù)庫聯(lián)機(jī)事務(wù)處理已經(jīng)是開發(fā)困難且十分復(fù)雜的實(shí)時(shí)系統(tǒng)，分布式聯(lián)機(jī)事務(wù)處理的開發(fā)則更加復(fù)雜和困難，需要長時(shí)間的、大量的實(shí)際場(chǎng)景打磨，門檻極高。這個(gè)極高的門檻，以及傳統(tǒng)集中式數(shù)據(jù)庫與原生分布式數(shù)據(jù)庫在SQL優(yōu)化器、事務(wù)處理和存儲(chǔ)架構(gòu)等方面的顯著差異，使傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫廠商轉(zhuǎn)型到原生分布式數(shù)據(jù)庫并實(shí)現(xiàn)HTAP面臨很大的挑戰(zhàn)。

話雖如此，但不得不承認(rèn)的是，特斯拉的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)還有待進(jìn)一步成熟，一些人對(duì)自動(dòng)駕駛的安全性和可靠性依然心存疑慮；原生分布式數(shù)據(jù)庫的HTAP功能還有待進(jìn)一步成熟，一些人對(duì)HTAP是否能夠真正適用于生產(chǎn)系統(tǒng)依然心存疑慮。因此，使用體驗(yàn)就成了最好的廣告。特斯拉因其長途續(xù)航、提速快以及自動(dòng)駕駛的全新體驗(yàn)等特性，收獲了眾多“特迷”。它也是全球唯一一家取得NHTSA五星碰撞安全等級(jí)的電動(dòng)汽車品牌；原生分布式數(shù)據(jù)庫因其高可用、低成本、智能運(yùn)維、機(jī)器利用率高等特性，獲得銀行、證券、能源、電力、社保等眾多行業(yè)的信任，并被應(yīng)用到了企業(yè)核心業(yè)務(wù)場(chǎng)景中。

開源開放

如果說上述內(nèi)容是從社會(huì)發(fā)展與科技進(jìn)步的宏觀環(huán)境對(duì)比電動(dòng)汽車與分布式數(shù)據(jù)庫的成長軌跡，它們是如此的相似，那么在微觀層面如某項(xiàng)產(chǎn)品的發(fā)展，電動(dòng)汽車與分布式數(shù)據(jù)庫的發(fā)展軌道形狀也非常雷同，兩者都遵循著“從大到小”的發(fā)展策略與開源開放的心態(tài)。

從大到小

電動(dòng)汽車以特斯拉為例，從跑車到高端型SUV，再到緊湊型SUV與小轎車，從面向小眾到面向大眾；原生分布式數(shù)據(jù)庫的代表OceanBase從集群版逐漸演變出單機(jī)版，從面向龐大業(yè)務(wù)到兼顧小型業(yè)務(wù)。

這背后的發(fā)展邏輯是什么？

在一款汽車剛誕生時(shí)，沒有訂購量，更不會(huì)快速獲得利潤，因此，要做量產(chǎn)少、利潤大的產(chǎn)品，后期當(dāng)成本得以控制時(shí)，再量產(chǎn)利潤空間小的產(chǎn)品。同樣對(duì)于數(shù)據(jù)庫來講，比如OceanBase首先在支付寶這樣海量數(shù)據(jù)的場(chǎng)景中落地，由于大業(yè)務(wù)不那么在意成本、機(jī)器配置，使用大容量的硬盤就比較容易，利用高配置環(huán)境支撐業(yè)務(wù)，再逐步優(yōu)化，達(dá)到即便使用小配置，也能支撐大業(yè)務(wù)的目標(biāo)。

開源開放

2014年，特斯拉宣布開放所有專利，在所有人懷疑其背后動(dòng)機(jī)的時(shí)候，特斯拉已經(jīng)認(rèn)識(shí)到了自動(dòng)駕駛是對(duì)汽車行業(yè)的顛覆性創(chuàng)新，即使其他企業(yè)擁有同樣的電動(dòng)汽車制造能力，特斯拉也自信其能夠保證在電動(dòng)汽車市場(chǎng)的領(lǐng)導(dǎo)地位。彼時(shí)人們對(duì)電動(dòng)汽車的認(rèn)可度還很低，特斯拉需要的是電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)崛起。2021年，OceanBase宣布源代碼開源，與外界共享全球最領(lǐng)先的原生分布式數(shù)據(jù)庫的核心。同樣面對(duì)外界的質(zhì)疑。OceanBase堅(jiān)定開源，一方面希望聚焦用戶價(jià)值，解決用戶的具體問題，另一方面期望與外界共建國產(chǎn)分布式數(shù)據(jù)庫的生態(tài)，從另一條賽道超越“IOE”。

二者對(duì)開源技術(shù)的態(tài)度，正如《硅谷鋼鐵俠》一書中所描述的那樣：“當(dāng)馬斯克在2014年宣布特斯拉將公開其所有專利時(shí)，分析師們?cè)噲D確定他是不是在作秀或者其中是否隱藏了不明動(dòng)機(jī)或者圈套。但馬斯克的決定就是這么坦率，他希望人們制造并購買電動(dòng)車。馬斯克認(rèn)為，人類的未來取決于此。如果公開特斯拉的專利意味著其他公司能夠更容易地制造出電動(dòng)車，那么這對(duì)人類來說是有利的，這些理念應(yīng)該是免費(fèi)的。憤世嫉俗的人一定會(huì)嘲笑他的觀點(diǎn)，但馬斯克已經(jīng)計(jì)劃好這么做，他在解釋自己的想法時(shí)是真誠的，而且極為真誠。”

面向未來

今天，在汽車領(lǐng)域，純電動(dòng)汽車得到了越來越高的認(rèn)可：

特斯拉Model 3標(biāo)準(zhǔn)車型，廠家標(biāo)稱續(xù)航里程達(dá)到了675km，超級(jí)充電樁15分鐘最大增加279km續(xù)航里程，續(xù)航里程和充電速度都在靠近燃油車。

2021年底，大眾汽車宣布，2026年純電動(dòng)汽車占比25%，2030年純電動(dòng)汽車占比50%，2040年純電動(dòng)汽車接近100%。

2019年，寶馬的研發(fā)總監(jiān)還在怒懟純電動(dòng)汽車：“歐洲不需要純電動(dòng)汽車，而燃油汽車至少還能存在30年以上的時(shí)間”，然而，2021年底，寶馬宣布2030年純電動(dòng)汽車至少占比50%。

2021年底，豐田汽車宣布將在2030年前推出30款純電動(dòng)汽車。

今天，在數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域，原生分布式數(shù)據(jù)庫取得了很大的進(jìn)步，越來越多benchmark[5]的榜首被原生分布式數(shù)據(jù)庫所占據(jù)：

國際事務(wù)處理性能委員會(huì)TPC的聯(lián)機(jī)事務(wù)處理TPC-C性能榜，其榜首位置被OceanBase原生分布式數(shù)據(jù)庫在2020年5月占據(jù)，性能約7.07億tpmC。

國際事務(wù)處理性能委員會(huì)TPC的決策支持處理TPC-DS性能榜，10,000GB榜首位置被Alibaba Cloud AnalyticDB原生分布式數(shù)據(jù)庫在2020年6月占據(jù)，性能約19M QphDS；100,000GB榜首位置被Databricks Photon Engine原生分布式數(shù)據(jù)庫在2021年11月占據(jù)，性能約33M QphDS。

國際事務(wù)處理性能委員會(huì)TPC的決策支持處理TPC-H性能榜，10,000GB、30,000GB和100,000GB榜首位置均被EXASOL原生分布式數(shù)據(jù)庫在2021年6月占據(jù)，性能大約都是23M QphH。

此外，原生分布式數(shù)據(jù)庫在行業(yè)內(nèi)也得到了越來越高的認(rèn)可和越來越廣泛的應(yīng)用。2020年11月，中國人民銀行正式發(fā)布分布式數(shù)據(jù)庫金融行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，包括《分布式數(shù)據(jù)庫技術(shù)金融應(yīng)用規(guī)范 技術(shù)架構(gòu)》《分布式數(shù)據(jù)庫技術(shù)金融應(yīng)用規(guī)范 安全技術(shù)要求》和《分布式數(shù)據(jù)庫技術(shù)金融應(yīng)用規(guī)范 災(zāi)難恢復(fù)要求》這三部分，以指導(dǎo)金融行業(yè)的分布式數(shù)據(jù)庫實(shí)踐。近幾年，不僅互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)大量采用原生分布式數(shù)據(jù)庫，越來越多的銀行、保險(xiǎn)、證券、通信、能源和社保等行業(yè)的企業(yè)和機(jī)構(gòu)也采用了原生分布式數(shù)據(jù)庫。

自動(dòng)駕駛是純電動(dòng)車對(duì)汽車行業(yè)的顛覆式創(chuàng)新，純電動(dòng)汽車是汽車發(fā)展的必然選擇；HTAP是原生分布式數(shù)據(jù)庫對(duì)數(shù)據(jù)庫行業(yè)的顛覆式創(chuàng)新，原生分布式數(shù)據(jù)庫是數(shù)據(jù)庫發(fā)展的必然選擇。

參考文獻(xiàn)

[1] Carl Benz"s patent application on 29 January 1886: Birth of the automobile 130 years ago, https://media.daimler.com/marsMediaSite/en/instance/ko/Carl-Benzs-patent-application-on-29-January-1886-Birth-of-the-automobile-130-years-ago.xhtml?oid=9919252

[2] How Charles Bachman Invented the DBMS, a Foundation of Our Digital World,https://cacm.acm.org/magazines/2016/7/204036-how-charles-bachman-invented-the-dbms-a-foundation-of-our-digital-world/fulltext

[3] History of the electric vehicle,https://en.wikipedia.org/wiki/History_of_the_electric_vehicle#:~:text=The%20first%20electric%20car%20in,to%20electric%20vehicles%20after%20A.L.

[4] Understanding Ingres Star Architecture: System Architecture, https://docs.actian.com/ingres/10s/index.html#page/Star/System_Architecture.htm

[5] http://www.tpc.org/

本文來自微信公眾號(hào)“CSDN”（ID：CSDNnews），作者：陽振坤，36氪經(jīng)授權(quán)發(fā)布。

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