CESA-2023-007《数据库一体机设计指南》

ICS35.020

CCSL70

团体标准

T/CESAXXXXX—202x

数据库一体机设计指南

Databaseintegragtedmachinedesignguidance

(点击此处添加与国际标准一致性程度的标识)

（征求意见稿）

在提交反馈意见时，请将您知道的相关专利连同支持性文件一并附上。

XXXX-XX-XX发布XXXX-XX-XX实施

中国电子工业标准化技术协会  发布

T/CESAFORMTEXTXXXXX—FORMTEXT202x

前言

本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定

起草。

本文件由贵州易鲸捷信息技术有限公司提出。

本文件由中国电子技术标准化研究院、中国电子工业标准化技术协会归口。

本文件起草单位：

本文件主要起草人：

IV

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数据库一体机设计指南

1范围

本文件确立了数据库一体机的系统架构，规定了数据库一体机的基础能力、易用性、兼容性、可

靠性和安全性等要求。

本文件适用于数据库一体机的设计、开发、生产、运维和管理。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文

件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适

用于本文件。

GB18030-2022信息技术中文编码字符集

3术语和定义

GB/T5271.17-2010界定的以及下列术语和定义适用于本文件。

3.1

数据库database

支持一个或多个应用领域，按概念结构组织的数据集合，其概念结构描述这些数据的特征及其对

应实体间的联系。

[来源：GB/T5271.17-2010，定义17.01.01]

3.2

模式schema

属于考虑的特定级的数据库结构的完整描述。

[来源：GB/T5271.17-2010，定义17.01.02]

3.3

关系relation

具有相同属性的各实体值的集合以及这些属性。

[来源：GB/T5271.17-2010，定义17.04.01]

3.4

关系模型relationalmodel

结构基于一组关系的数据模型。

[来源：GB/T5271.17-2010，定义17.04.04]

3.5

关系数据库relationaldatabase

数据按关系模型来组织的数据库。

[来源：GB/T5271.17-2010，定义17.04.05]

3.6

元数据metadata

关于数据或数据元素的数据（可能包括其数据描述），以及关于数据拥有权、存取路径、访问权

和数据易变性的数据。

[来源：GB/T5271.17-2010，定义17.06.05]

3.7

查询语言querylanguage

1

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一种供用户以对数据库中的数据进行检索并可能加以修改的数据操纵语言。

[来源：GB/T5271.17-2010，定义17.07.07]

3.8

查询query

基于规定的条件，从数据库中直接提取数据或导出数据的请求。

[来源：GB/T5271.17-2010，定义17.07.08]

3.9

分布（式）数据库distributeddatabase

一种为用户提供一个逻辑上是集中式的数据库视图，而由某一数据库管理系统处置的物理上分散

的数据库。

[来源：GB/T5271.17-2010，定义17.08.02]

3.10

数据库管理员databaseadministrator

负责数据库综合管理的个人或小组。

[来源：GB/T5271.17-2010，定义17.08.05]

3.11

数据库一体机databaseintegratedmachine

通过计算、存储、网络、操作系统和数据库管理系统等软硬件的预集成和优化，提供数据库开发

管理、运维管理等能力的软硬一体化数据库产品。

4缩略语

下列缩略语适用于本文件。

CPU：中央处理器（CentralProcessingUnit）

CMDB：配置管理数据库（ConfigurationManagementDatabase）

DCL：数据控制语言（DataControlLanguage）

DDL：数据定义语言（DataDefinitionLanguage）

DML：数据操纵语言（DataManipulationLanguage）

DQL：数据查询语言（DataQueryLanguage）

I/O：输入/输出（Input/Output）

LDAP：轻型目录访问协议（LightweightDirectoryAccessProtocol）

QPS：每秒查询率（QueriesPerSecond）

RBAC：基于角色的访问控制（Role-BasedAccessControl）

RPC：远程过程调用（RemoteProcedureCall）

RPO：恢复点目标（RecoveryPointObject）

RTO：恢复时间目标（RecoveryTimeObjective）

SLA：服务等级协议（ServiceLevelAgreement）

SQL：结构化查询语言（StructuredQueryLanguage）

SSO：单点登录（SingleSignOn）

TPS：每秒事务处理量（TransactionPerSecond）

5总则

5.1数据库一体机系统架构设计

数据库一体机系统架构设计是数据库一体机设计的重要环节，直接影响数据库一体机的能力要素

设计。数据库一体机系统架构设计需要覆盖存储计算分离和存储计算一体的场景。

5.2数据库一体机能力要素设计

2

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数据库一体机能力要素设计在系统架构设计的基础上，对基础能力、易用性、兼容性、可靠性、

安全性和硬件资源6个方面进行设计。

6数据库一体机系统架构

6.1存储计算一体的架构

存储计算一体架构（详见图1）中，每个节点均具备计算和存储功能。每个节点通常具备SQL引擎，

具有完整的SQL解析和执行能力。通过事务引擎为整个数据库管理系统提供ACID能力的支持。存储层采

用高性能硬盘，为计算层提供数据持久化的能力。

图1存算一体架构

6.2存储和计算分离的架构

存储、计算分离架构（详见图2）中，每个计算节点与每个存储节点通过高速互联网络链接。每个

计算节点具备独立的SQL引擎和事务引擎，分别来完成SQL解析和执行能力，及为整个数据库管理系统

提供ACID能力的支持。存储节点作为北向对接的计算节点内数据库存储事务引擎之下的底层存储介质

层，为计算节点数据库提供数据持久化访问能力。

3

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图2存算分离架构

6.3共享存储架构

存储、计算分离架构（详见图3）中，多个计算节点通过高速互联网络共享同一个存储节点。每个

计算节点具备SQL引擎和事务引擎，分别来完成SQL解析和执行能力，及为整个数据库管理系统提供

ACID能力的支持。多个计算节点构成一个逻辑上的计算数据库集群，他们之间共享同一份数据库底层

存储副本，因而多个计算节点逻辑上只需互联到同一套存储。相比上述两类架构，消除了数据库集群

间的存储多副本带来的存储空间的冗余及存储副本间数据一致性的同步及管理带来的算力开销。数据

库一体机中基于集中式单机基础上，共享存储集群实现了集中式扩展性和同机房高可用性，其次，针

对同机房/跨机房更高的高可用性要求，会通过共享存储集群和集中式主备模式共同实现其高可用。

图3共享存储架构

7基础能力

7.1SQL功能

SQL功能需要考虑的因素如下：

a)支持字符、数值、日期和时间、间隔、布尔、空、大文本、大对象、自定义类型等数据类型；

b)支持左连接、右连接、内连接、全连接等连接操作；

c)支持utf8、GB18030字符集；

d)支持逻辑操作符、比较操作符、算数运算符；

e)支持对比条件、逻辑条件、空值对比、等值、模糊匹配、区间、IN条件、存在条件、符合表

达式。

7.2数据库对象

数据库对象需要考虑的因素如下：

a)具备支持表、表分区、序列、约束、视图、函数、索引、存储过程等数据库对象的管理能力；

b)宜支持触发器、自定义函数、包、物化视图、同义词等数据库对象的管理能力。

7.3数据库事务

数据库事务需要考虑的因素如下：

a)具备事务支撑能力，包括ACID；

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b)具备死锁检测和处理能力。

7.4数据库接口

数据库接口需要考虑的因素如下：

a)支持JDBC接口；

b)支持ODBC接口。

7.5基础工具

基础工具需要考虑的因素如下：

a)支持数据库开发调试工具、网络配置工具、数据库对象工具、用户角色管理工具、SQL执行

计划查看工具、导入导出工具、存储过程管理工具；

b)宜支持触发器、函数管理工具、迁移工具。

8易用性

8.1安装、部署和升级

数据库一体机安装部署和升级需要考虑的因素如下：

a)在出厂时预装指定操作系统、网络设备、数据库、存储、服务器系统版本；

b)提供一体化命令或图像化界面，完成数据库集群自动化安装部署；

c)提供一体化命令或图像化界面，完成运维管理平台的自动化安装部署工具；

d)提供一体化命令或图像化界面，在停止业务的情况下，可以对相关组件进行升级；

e)宜提供一体化命令或图像化界面，在不停止业务的情况下，可以对相关组件进行滚动升级

8.2配置管理

数据库一体机配置管理需要考虑的因素如下：

a)统一的命令行配置接口或统一的图形化配置管理界面，支持不同类型的用户，配置管理能力

包含计算、存储、网络、操作系统、数据库管理系统；

b)结合一体机硬件及数据库软件情况从软硬结合、数据库、内核、网络、资源调度等方面对数

据库一体机进行性能配置和优化；

c)数据库管理系统配置，包括但不限于参数配置、物理和逻辑存储、内存配置、备份恢复配置、

高可用配置、容灾配置；

d)集群控制管理能力，如数据库集群中节点的启动、故障处理、节点重加入等操作；

e)支持数据库一体机管理平台配置，包括但不限于管理平台的启停、备份恢复、平台补丁或升

级、任务管理、平台高可用能力等

f)支持数据库管理系统日志管理，具备对正常访问、异常信息等各类数据提供日志查看和管理

的能力。

8.3监控管理

数据库一体机监控管理需要考虑的因素如下：

a)支持对数据库一体机软硬件状态监控，如CPU、内存、IO、网络、负载。

b)支持对数据库软件核心指标的监控告警，如数据库运行状态、性能、SQL、资源消耗等。

c)支持出现故障能及时同步异常状态，并记录日志。

d)数据库一体机应提供环境状态的巡检能力。

8.4告警管理

数据库一体机告警管理需要考虑的因素如下：

a)数据库一体机应提供对一体机服务器硬件异常、数据库状态异常等事件进行告警的能力。

b)数据库一体机应对告警事件的等进行划分，以区分告警事件的严重程度，便于用户进行筛选。

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c)数据库一体机应具备同类告警事件的合并能力，以减少告警事件频次，降低对用户的打扰。

d)数据库一体机应支持多种告警方式，如邮件、短信等方式将告警信息推送给用户。

9兼容性

9.1CPU兼容性

数据库一体机CPU兼容性需要考虑的因素如下：

a)支持多种CPU架构；如ARM，x86，MIPS，Longarch。

9.2网络兼容性

数据库一体机网络兼容性需要考虑的因素如下：

a)支持以太网。

b)宜支持无损网络。

9.3存储系统兼容性

数据库一体机存储系统兼容性需要考虑的因素如下：

a)支持不同的存储介质，如机械硬盘、固态硬盘等；

10可靠性

10.1一体机内故障

数据库一体机内故障需要考虑的因素如下：

a)支持计算、存储、网络资源全冗余架构，防止单点故障，保障业务连续性。

b)支持提供计算、存储、网络资源等核心组件的故障替换维护能力。

c)支持集群、主备、高可用等部署方式，支持秒级故障恢复能力。

d)支持数据库集群实例发生故障时，可以保证业务连续性。

10.2跨一体机故障

10.2.1同机房高可用

数据库一体机同机房高可用需要考虑的因素如下：

a)支持同机房内级别故障高可用，保障业务连续性。

10.2.2同城机房容灾

数据库一体机同城机房容灾需要考虑的因素如下：

a)支持同城机房级别故障容灾

b)支持分钟级恢复能力。

10.2.3异地机房容灾

数据库一体机异地机房容灾需要考虑的因素如下：

a)支持异地机房级别故障容灾

b)支持分钟级恢复能力。

10.3备份恢复

数据库一体机备份恢复需要考虑的因素如下：

a)支持物理备份恢复和逻辑备份恢复。

b)支持全量和增量备份。

c)支持热备和冷备等。

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d)支持指定时间点的恢复。

e)支持数据库备份数据一致性校验的能力。

11安全性

11.1数据库一体机用户权限

数据库一体机用户权限需要考虑的因素如下：

a)支持用户的创建、删除、限制登录的功能。

b)支持用户标识唯一，多种身份验证，多重身份鉴别，身份鉴别信息保护，口令策略管理，黑

白名单管理。

c)支持用户身份鉴别失败处理。

d)支持角色管理、权限管理、强制访问控制、数据库系统资源限制。

e)宜支持将管理员权限划分为不同的角色，提供权限分立、约束等管理功能。

11.2数据库一体机审计

数据库一体机审计需要考虑的因素如下：

a)配置审计策略、配置需要审计的项、审计告警、审计日志的查询。

11.3数据库一体机加密

数据库一体机加密需要考虑的因素如下：

a)支持不同级别的加密，透明和非透明加密。

b)支持软件或硬件的数据加密。

c)支持敏感数据管理，如口令、密钥等。

7

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目次

前言.......................................................................................................................................................................IV

1范围...................................................................................................................................................................1

2规范性引用文件...............................................................................................................................................1

3术语和定义.......................................................................................................................................................1

4缩略语...............................................................................................................................................................2

5总则...................................................................................................................................................................2

5.1数据库一体机系统架构设计...................................................................................................................2

5.2数据库一体机能力要素设计...................................................................................................................2

6数据库一体机系统架构...................................................................................................................................3

6.1存储计算一体的架构...............................................................................................................................3

6.2存储和计算分离的架构...........................................................................................................................3

6.3共享存储架构...........................................................................................................................................4

7基础能力...........................................................................................................................................................4

7.1SQL功能....................................................................................................................................................4

7.2数据库对象...............................................................................................................................................4

7.3数据库事务...............................................................................................................................................4

7.4数据库接口...............................................................................................................................................5

7.5基础工具...................................................................................................................................................5

8易用性...............................................................................................................................................................5

8.1安装、部署和升级...................................................................................................................................5

8.2配置管理...................................................................................................................................................5

8.3监控管理...................................................................................................................................................5

8.4告警管理...................................................................................................................................................5

9兼容性...............................................................................................................................................................6

9.1CPU兼容性................................................................................................................................................6

9.2网络兼容性...............................................................................................................................................6

9.3存储系统兼容性.......................................................................................................................................6

10可靠性.............................................................................................................................................................6

10.1一体机内故障.........................................................................................................................................6

10.2跨一体机故障.........................................................................................................................................6

10.3备份恢复.................................................................................................................................................6

11安全性.............................................................................................................................................................7

11.1数据库一体机用户权限.........................................................................................................................7

11.2数据库一体机审计.................................................................................................................................7

11.3数据库一体机加密.................................................................................................................................7

III

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数据库一体机设计指南

1范围

本文件确立了数据库一体机的系统架构，规定了数据库一体机的基础能力、易用性、兼容性、可

靠性和安全性等要求。

本文件适用于数据库一体机的设计、开发、生产、运维和管理。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文

件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适

用于本文件。

GB18030-2022信息技术中文编码字符集

3术语和定义

GB/T5271.17-2010界定的以及下列术语和定义适用于本文件。

3.1

数据库database

支持一个或多个应用领域，按概念结构组织的数据集合，其概念结构描述这些数据的特征及其对

应实体间的联系。

[来源：GB/T5271.17-2010，定义17.01.01]

3.2

模式schema

属于考虑的特定级的数据库结构的完整描述。

[来源：GB/T5271.17-2010，定义17.01.02]

3.3

关系relation

具有相同属性的各实体值的集合以及这些属性。

[来源：GB/T5271.17-2010，定义17.04.01]

3.4

关系模型relationalmodel

结构基于一组关系的数据模型。

[来源：GB/T5271.17-2010，定义17.04.04]

3.5

关系数据库relationaldatabase

数据按关系模型来组织的数据库。

[来源：GB/T5271.17-2010，定义17.04.05]

3.6

元数据metadata

关于数据或数据元素的数据（可能包括其数据描述），以及关于数据拥有权、存取路径、访问权

和数据易变性的数据。

[来源：GB/T5271.17-2010，定义17.06.05]

3.7

查询语言querylanguage

1

T/CESAFORMTEXTXXXXX—FORMTEXT202x

一种供用户以对数据库中的数据进行检索并可能加以修改的数据操纵语言。

[来源：GB/T5271.17-2010，定义17.07.07]

3.8

查询query

基于规定的条件，从数据库中直接提取数据或导出数据的请求。

[来源：GB/T5271.17-2010，定义17.07.08]

3.9

分布（式）数据库distributeddatabase

一种为用户提供一个逻辑上是集中式的数据库视图，而由某一数据库管理系统处置的物理上分散

的数据库。

[来源：GB/T5271.17-2010，定义17.08.02]

3.10

数据库管理员databaseadministrator

负责数据库综合管理的个人或小组。

[来源：GB/T5271.17-2010，定义17.08.05]

3.11

数据库一体机databaseintegratedmachine

通过计算、存储、网络、操作系统和数据库管理系统等软硬件的预集成和优化，提供数据库开发

管理、运维管理等能力的软硬一体化数据库产品。

4缩略语

下列缩略语适用于本文件。

CPU：中央处理器（CentralProcessingUnit）

CMDB：配置管理数据库（ConfigurationManagementDatabase）

DCL：数据控制语言（DataControlLanguage）

DDL：数据定义语言（DataDefinitionLanguage）

DML：数据操纵语言（DataManipulationLanguage）

DQL：数据查询语言（DataQueryLanguage）

I/O：输入/输出（Input/Output）

LDAP：轻型目录访问协议（LightweightDirectoryAccessProtocol）

QPS：每秒查询率（QueriesPerSecond）

RBAC：基于角色的访问控制（Role-BasedAccessControl）

RPC：远程过程调用（RemoteProcedureCall）

RPO：恢复点目标（RecoveryPointObject）

RTO：恢复时间目标（RecoveryTimeObjective）

SLA：服务等级协议（ServiceLevelAgreement）

SQL：结构化查询语言（Structured