阿里雲 MySQL&MariaDB 數據庫產品結合開源社區，提供了穩定、可靠、便捷、彈性的在線數據庫服務，幫助全球企業客戶進行數字化轉型。MySQL發展經歷了一系列變化，從Sun到Oracle，發展也經過了幾個階段。MySQL從5.7版本開始走上了代碼重構之路，這爲MySQL未來10年的發展奠定了堅實基礎，而未來MySQL將和雲計算碰撞出什麼樣的火花？本文中，阿里雲研究員呂漫漪將爲大家分享MySQL的前世今生。
MySQL的過去
對於MySQL而言，其最大的發展變化就是被Sun收購，但是Sun原本就有數據庫團隊，MySQL被收購之後兩個團隊也合併了起來。MySQL的團隊懂得社區並且有激情，而Sun的團隊懂得怎樣軟件工程化，懂得保證質量和產品迭代，因此團隊合併之後對於MySQL的改變很大。在這之後Sun被Oracle收購，這又是另外一個轉折點，Oracle不僅給了MySQL團隊很大自由，也投入了很多人力和物力。這也保證了2013、2015以及2018年，每間隔2年多的時間就能推出一個較爲成熟的新版本，而在2018年之後其迭代週期就會迅速變短，因爲朝着物聯網方向發展，大概每三個月就會迭代一次。
近十年中，Oracle做了很多很好的事情，其中有一點事情雖然很少談到，但是對於之後的發展卻極爲重要，那就是——代碼重構。大家都希望完善功能，提高性能，但是很少有人做了代碼重構。所謂代碼重構就是在不改變功能的前提下，改善代碼結構，提高可讀性和可擴展性。這件事情雖然說起來簡單，但是做起來難，特別是在進行決策的時候。MySQL5.6版本的時候決定進行代碼重構，這是因爲，Oracle增加了很多人力進入MySQL項目，但是當時的系統卻存在很多Bug，這使得代碼維護變得極爲困難，使很多人力用於維護舊代碼而不是增加新功能。此外，還使新功能的開發週期變得特別長，並且容易發生錯誤。當然，因爲有很多錯誤，並且代碼沒有註釋和文檔，使新人接手項目變得困難。
MySQL的現狀
因此爲了保證長期的市場領先地位，MySQL必須要進行代碼重構。在最開始，主要是將解析、優化、查詢等步驟進行拆分，方便找到存在問題的模塊。此外， 還實現了一些工具，來幫助檢測Bug。MySQL5.7中的優化器部分，30%的代碼是重寫的，而在8.0中解析器的50%都是重寫的，可見投入很大。MySQL將編程語言都統一到C++，編譯器都使用最新版本，代碼規格採用谷歌的，統一了300人的開發團隊的代碼標準。代碼重構這件事情可能是對於未來10年的MySQL發展所做的最重要的一件事情。這是因爲有了高質量的代碼，才能夠快速推出新的功能，降低維護成本，使得新人更快上手項目。
解析器在重構之前的結構就像是一盤意大利麪，非常混亂，重構之後就變得極爲清晰。當重構完解析器之後發現，以前很多解析器的Bug都消失了，此外，增加複雜語法的效率也得到了極大的提升，節約了大量時間。此外，還做了多核性能提高，這也是硬件的趨勢，雖然每個內核不會更快，但是數目卻會增加。在重構之後，讀性能提高了三倍，寫的性能也有很可觀的的提高。
MySQL另外一個大的改變就是測試方面，如今的用戶更多的是企業級用戶，他們更多關注於更高的穩定性。對於數據庫而言，最重要的永遠都是穩定性，功能和性能是其次的。對於測試方法而言，要求對於新的功能，測試代碼覆蓋率達到95%，所有的開發人員在提交代碼的時候都要進行單元測試。在實現新功能的時候，需要開發和測試同時進行，整體測試之後才能將代碼推入主幹，性能測試，每天都會測試，此外有重大更新推入主幹時需要進行完整的性能測試，保證性能不會退化。所有測試都自動化，不需要人爲測試。
功能上的最大亮點就是在MySQL5.7版本中推出了JSON數據類型。雖然MySQL一直都是關係型數據庫，但是發現自己的用戶不僅僅需要關係型數據庫，也需要支持非結構化數據。因此MySQL需要和客戶自己成長，因此在5.7版本中加入了JSON數據類型，也推出了很多適於JSON的函數，因此用戶可以選擇使用類似於MongoDB的Document的API，用戶可以將MySQL當做NoSQL來使用，而不用關心底層的原理，而且還實現了NoSQL所無法比擬的功能。
MySQL5.7功能中的另外一個亮點是“Group Replication”。這還是因爲了除了互聯網客戶已經普遍地應用MySQL了，還有很多新增客戶是企業級客戶，他們要求高可靠性。組複製就是提高可靠性的一個功能，支持自動切換和多寫，而多寫也提升了高可用性，而且支持多寫檢測。這個功能當前只支持InnoDB，但很多新功能也支持InnoDB。
MySQL 8.0版本的新功能亮點就是自檢表，對於客戶而言做好的一點就是就是它支持原子操作的DDL，特別是在雲上原子性的DDL發揮了決定的作用，因爲很多操作都是自動操作，不可能讓人手動修改DDL回滾時發生的錯誤。這一點對於雲數據庫而言非常重要。
此外，MySQL 8.0版本還提升了Information Scheme的性能。而無論是系統表還是普通表，都存放在InnoDB裏面，因此其處理方式是一樣的。對於開發者而言，有了數據自檢，增加新的功能就會非常容易。
遞歸公用表表達式以及窗口函數都是非常複雜的SQL語句，在8.0中加入這兩個語句縮短了MySQL和Oracle的差距，這會大幅度地降低數據庫開發人員的開發時間。CTE主要用於對於存在層次等級的表中做遞歸的查詢，這一功能在報表中非常常用。窗口函數則是用在分析型工作中的，比如分析每年、每季度的營收等。這些就是在MySQL8.0中新增的針對於數據庫開發者的功能，幫助他們提升開發效率。
MySQL的未來
MySQL的未來其實只有一個字，那就是“雲”。有預測稱“在2020年，83% 的企業負載會轉移到雲上”，也就是說大部分線下場景會轉移到雲上，這對於MySQL而言既是一個機會也是一個挑戰。MySQL需要在進行內核改動和優化，使其更適合在雲上發展。
雲上數據庫架構存在着明顯的轉變，最爲明顯的就是計算層和存儲層的分離。計算層不共享，但是存儲層會變成共享存儲。共享存儲會達到雲規模，也就是極大規模，能夠支持所有用戶，這樣能夠極大地節約資源。而這樣的想法已經被PolarDB用到了。而企業級客戶需要高可靠性，所以雲上數據庫需要演變成爲可以跨機房的高可靠性，而且需要保證切換的過程中不丟失任何數據。在雲上，很切換過程多操作需要自動化，需要保證AC之間的切換不丟失任何數據。雲上數據庫與傳統數據庫不同的是需要考慮到雲上其他的服務，如何將數據庫和備份、恢復、審計、安全以及監控等其他服務進行集成。
資源管理也是值得MySQL提升的部分，有些事務對於響應時間要求很高，這樣可以優先處理響應時間較高的任務，而降低其他事務的優先級。此外，當內存不夠的時候應該如何處理，不能使得服務宕機。可以進行回滾或者降低新的請求，來保證數據庫的穩定狀態。此外，還有想做的一件事情就是智能生成執行計劃。因爲一個SQL進來之後，先解析做優化，產生執行計劃，這裏需要改進的是在執行計劃生成的時候需要考慮更多的事情，比如查詢的響應要求以及內存限制。對於查詢時間和空間的平衡需要客戶自己決定。而現在的執行計劃是由優化器自己決定的，在未來希望能夠智能地生成執行計劃。
回到企業級工作負載，其實MySQL用在互聯網業務中是非常多的，但是衆所周知互聯網業務的查詢往往比較簡單，而企業級用戶的查詢相當複雜。MySQL目前對於簡單數據庫查詢的性能非常好，在這一方面做了很多優化，而在複雜查詢方面還可以做極多的優化，比如開啓多個線程並行執行。同時可以在InnoDB層做更多的並行執行，比如Scan、條件過濾等，因此在複雜查詢方面有無限的提升空間。
MySQL目前只用於OLTP，此外目前還以一個發展很快的趨勢就是在線分析。未來，MySQL可能會同時支持事務性處理也會同時支持在線分析。在線分析和數據倉庫不同，因爲數據已經在手裏了，可以用同一份數據做更多的分析。對於用戶而言，所看到的就是一個數據庫，但是所能夠包含的功能確是難以想象的。
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本文作者： 桐碧2018
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