国产数据库发展之路

　　国产化提升国产数据库需求，分布式数据库成为行业数据库发展机遇。作者 | 鲁立
　　国防科技大学计算机科学硕士，六年跨国信息技术实业经验，七年证券和基金从业经验，擅长数字经济新兴科技领域研究和个股跟踪。数据库：国外长期引领技术
　　数据库是按照一定的数据结构组织、存储和管理数据的仓库，可视为电子化的文件柜，用户可以对文件中的数据进行新增、查询、更新、删除等操作，同时数据库可以向下调用底层硬件资源，向上支撑应用业务，是三大基础软件之一。数据库的有不同的逻辑结构以及数据的存储，组织和操作方式，依据不同的数据模型，分为关系型数据库和非关系型数据库，其中关系型数据库支持核心事务处理，是市场主流，ACID特性保证数据库稳定可靠，关系型是传统行业业务应用的最佳匹配，另外一种非关系型数据库满足非结构化数据，互联网等新场景下的业务需求。从数据库历史的发展来看，海外数据库厂商一直引领技术发展，其中甲骨文就是著名的数据库厂商。
　　表：评价优秀数据库的标准
　　资料来源：浙商资管整理
　　甲骨文Oracle由埃里森于1977年在加州成立，成立之初便聚焦于关系型数据库研发，并于1979年成功推出全球首款关系型数据库，Oracle围绕其数据库产品不断升级和提升成熟度，共对其数据库产品进行16次迭代，在公司数据库产品成熟后，曾经分别在１９９２－１９９８年因为Oracleｖ７里程碑式产品发布提升市场份额以及２００４－２０１１年通过进行多起并购完善数据库及应用软件产品体系，保持了高速增长，而随着２０１２年以后在云计算布局落后，甲骨文进入发展瓶颈期，年复合增速在５％左右。虽然在后互联网时代，Oracle关系型数据库不再是新型互联网应用的最佳选项，但凭借其关系型数据库打败过ＩＢＭ和微软的传统优势，以及公司独特而激进的营销策略，甲骨文在数据库领域依然一枝独秀。同时甲骨文在云业务并购上持续进行。
　　图：Ｏｒａｃｌｅ云业务并购中心围绕ＳａａＳ应用软件
　　资料来源：申万宏源研究整理
　　国外数据库行业发展繁荣，创新产品种类繁多，主导了近四十年的数据库技术变迁。１９７０－１９９０：数据模型发展主要集中在关系型数据库，ＰＣ单机数据库，ＩＤＳ网状数据库和ＩＭＳ层次数据库，全球数据库市场处于首轮创新和行业成型阶段。我国处于数据库的启蒙阶段，主要是高校以及科研机构对数据库进行理论研究和原型探索。１９９０－２０００：数据库市场垄断形成，逐步的创新减少，数据类型发展到数据库仓库，面向对象数据库和关系型数据库。Oracle、IBM、Microsoft等国际厂商占据我国数据库市场的大部份额，尤其是金融、电信等对稳定性要求很高的行业。我国处于研究及成果转化阶段，主要是高校以及研究机构进行原型研究以及产品研发。数据库产品具有高投入、长周期、技术要求高等特点，我国作为新进入者，生产的数据库产品在性能、稳定性、安全性等方面不能和Oracle等国际厂商抗衡。２０００年２０１４年：传统数据库行业受到互联网时代的重启，垄断市场受到挑战，数据库领域重启创新，数据模型向非关系型数据库，开源数据库，ＮｏＳＱＬ等方向发展，底层数据库存储快速向半结构化和非结构化数据类型发展。该阶段国内数据库公司化运作以及产学研结合进入推广期，国内催生了例如达梦、人大金仓、南大通用等高校背景的国产数据库厂商。　２０１４年至今：云数据库，开源数据库逐渐成为主流，非结构化数据量增长快，云计算巨头数据库创新迭代领先。国内随着阿里巴巴、腾讯、华为等云提供商的崛起，互联网巨头数据库引领分布式数据库的发展和创新。2014年TDSQL牵手微众银行，成为分布式数据库在互联网银行核心业务的首次应用，之后国产分布式数据库项目在金融互联网核心业务端以及传统业务非核心业务端频繁落地，。
　　图：国产数据库技术流派分类
　　资料来源：华泰证券研究整理
　　总体来看，数据库行业空间广阔，美股数据库领军公司Ｏｒａｃｌｅ市值超千亿美元，后起之秀云数据仓库Ｓｎｏｗｆｌａｋｅ于开源数据库ＭｏｎｇｏＤＢ市值也超百亿美元。同时数据库作为结构化和非结构化数据的容器，替换成本高，用户粘性强，主要原因：１.　从技术角度看，替换的安全性，稳定性和时效性与风险并存；２.从业务角度看，繁杂的业务体系和形态在数据库替换中有明显的障碍；３.从投资角度看，替换已有数据库具有一定生态适配和成本控制等风险。但是随着云计算，人工智能和互联网的兴起，数据库技术在各行业发生了巨大的变化，同时图片、语音、文字等非结构化数据在各行各业互联网化的趋势下呈现爆发式增长，国产数据库迎来新的机遇。
　　图：国外品牌地位稳固，国产品牌成长迅速
　　资料来源：赛迪研究院
　　信创：拉动国产数据库需求
　　国产替代拉动了国产数据库需求。国产自主可控信创最初是２０１６年提出，２０２０年随着电子公文的推进经历两年，在２０２２年上半年整体收官，下一步进入政府下沉部门和行业国产化替代的阶段。数据库作为国产替代核心产品，华为高斯、达梦、金仓、星环等产品已经从起步的＂能用＂阶段发展到逐步＂好用＂的阶段。国产数据库产品在信创推动的政府和其他行业得到广泛地应用，是自身迭代升级的机会，拉进和国外厂商之间的差距。目前党政、金融、电信、石油、电力、交通等行业出台的相关政策，将全面带动其他行业国产替代。根据Gartner数据，２０２１年全球数据库市场规模约８００亿美元，２０２１年中国数据库市场规模为２９１.７亿元，占全球比重为５.２％。考虑到国内市场正版化的问题，实际国内数据库市场预计更大。
　　图：国外供应商中国数据库市场份额近５０％
　　资料来源：ＩＤＣ数据
　　分布式数据库是信创数据库的机会
　　国产数据库诞生发展大概是两个时间段，第一个时期是进入２１世纪，基于８６３计划、核高基计划等国家政策支持，一批拥有高校背景的国产厂商成立，当时打破了海外厂商一统天下的局面；第二个时期是２０１０进入移动互联网时代之后，互联网的需求推动了数据库发展，新兴的云计算、互联网数据库厂商以及大量的初创数据库公司诞生。第一个时期产生的代表国产数据库有武汉达梦、人大金仓、南大通用、神舟通用，这四家数据库厂商均起步于２０００年左右，经过２０年的打磨，产品稳定性有一定保证，在党政军市场有比较高的市占率，同时也在向行业客户，比如能源电力、交通、运营商等其他行业快速拓展。进入第二个时期华为高斯数据库陆续发布数据库产品，重点聚焦云数据库，阿里腾讯由于互联网业务倒逼发展数据库技术，布局多款分布式、云原生数据库产品，同时多个关注分布式、云原生等未来趋势的初创数据库企业在２０１０年后成立，包括巨杉、星环科技、易鲸捷和中兴通讯等，初创企业受益于开源趋势，当下开源数据库流行度和数量超过商业数据库，并且拥有更低的前期许可和持续维护成本，国内开源大军不断壮大。
　　图：初创企业主要产品集中在分布式和云原生相关产品
　　资料来源：各公司官网，申万宏源研究整理
　　国内市场为国产数据库发展提供有力支撑
　　国内信创市场是一个系统的生态，包括ＰＣ、服务器、操作系统、数据库以及中间件等。数据库的部署和服务器市场规模相关，同时和数据容量，存储设备均有关系。假设考虑信创市场主要的为关系型数据库，信创数据库和信创服务器的比例约为１：１０。根据服务器不同行业占比，重点行业信创数据库静态市场规模为４３亿元，假设数据库同步服务器每年１０％左右增速，预计２０２５年信创数据库市场规模在５０－６０亿元。国内已经有相当大一个市场支撑国产关系型数据库的良性发展。如果考虑大数据预处理、管理、分析、挖掘等软件产品的市场空间，用户对于大数据软件采购预算增加的趋势明确，预计19-24年大数据软件市场规模C A GR为27.5%，高于大数据整体市场规模增速，到24年产业规模将达到492亿元。
　　图：国产关系型数据库多年来聚焦＂去IOE＂
　　资料来源：各公司官网，申万宏源研究整理
　　金融行业分布式数据库需求迫切
　　金融行业对数据库系统要求高
　　金融行业对于数据库系统的安全性、稳定性要求极高，在分布式数据库之前，国产集中式商业数据库在性能方面与Oracle差距较大，不能满足金融行业业务需求，尽管Oracle价格相对昂贵，但几乎没有其他选择。同时更换数据库系统对于银行等金融机构风险较大，由于国外数据库成本压力被金融行业广泛接受，而金融机构也缺少像互联网行业那样更换数据库的直接动力，造成了金融行业长期对于Oracle的依赖。分布式数据库起初是为了代替Oracle支撑互联网行业自身业务，相对集中式数据库商业化时间较短。由于采用了全新的技术栈，分布式数据库业务系统的开发模式不同于集中式数据库，在实现一些集中式数据库下的高级场景时会出现不支持或不匹配的情况，这也使国产分布式数据库一直未能进入银行核心业务体系的原因。
　　图：传统关系型数据库与分布式数据库对比
　　数据来源：ＩＤＣ，Ｓｅａｇａｔｅ，ＣＳＤＮ
　　随着我国分布式数据库技术的不断发展，在实现金融级可用性上不断取得突破，在银行、证券、保险等传统金融行业频繁有项目落地，并于2019年首次进入银行传统核心业务系统。在传统集中式数据库上，Oracle、IBM、Microsoft等国际厂商凭借先发优势占据主导地位，但数据库市场的天秤在朝着分布式数据库倾斜。Gartner发布的《The Future of the Database Management System (DBMS) Market Is Cloud》认为：数据库市场的结构在发生改变，数据库的未来在云上，目前云数据库贡献了数据库市场增收的一半以上，且保持高速增长。预计2022年，将会有四分之三的数据库天然部署或迁移到云上。在云数据库市场上，阿里巴巴市场份额占比力压Oracle排名全球第三，数据库不再是我国IT基础设施的痛点。
　　图：阿里云等云厂商分别推出云原生和容器云服务
　　数据来源：《云原生－数字经济技术创新基石》
　　互联网时代金融业务需求催生新架构
　　随着我国普惠金融、数字金融的推进，金融机构面临着比以往更加复杂的业务场景，用户量和数据量都急剧增加，在保障有效管理的情况下，对安全可控、容灾备份、业务切换等方面带来的压力也更大。此外，电子支付业务和移动互联网业务的蓬勃发展带来的高并发业务、高用户量以及高响应速度对银行、清算机构等金融机构造成了很大的系统压力。一个典型的场景就是＂双11＂，＂双11＂涉及机构包括网联、银联、各银行机构以及非银行支付机构。以2019年＂双11＂期间数据为例，网联、银联共处理17.79亿笔业务，同比增加35.49%；金额14820.7亿元，同比增加162.6%。其中，网联平台处理跨机构支付15.4亿笔，同比增长32.2%，交易金额11640.7亿元，同比增长147.25%，交易峰值达到7.15万笔/秒，各支付清算系统平稳运行。
　　图：阿里OceanBase登顶TPC-C测试
　　资料来源：ＴＰＣ－Ｃ官网
　　那么对于金融业来说又是另一种局面，以2011年至2014年的＂双11＂期间为例，16家上市银行中的8家网银支付出现拥堵现象。银行意识到自身在面对大型支付机构海量高并发交易业务的处理能力上存在技术短板，难以满足实际峰值处理需要，纷纷结合自身业务特点探索采用分布式架构替代传统集中式架构的创新转型之路。虽然传统银行业比如银联也已经搭建两地三中心的分布式架构，确保峰值期的正常支付清算业务，但传统集中式数据库在面临性能瓶颈时，通常采取纵向扩展的方式，即通过提升单机硬件性能来增加处理能力，明显不如互联网时代分布式数据处理需求的增长快和成本低。所以分布式数据库成为了未来数据库发展的必然趋势，这一趋势有望与国产对于自主可控技术的要求产生共振，大幅度拓宽国产数据库的发展空间，形成另一种换道竞争的局面。
　　表：金融业近年涉及安全可控和分布式数据库技术的政策
　　资料来源：浙商资管整理
　　免责声明
　　本文所采用的数据均来自合法、合规渠道，分析逻辑基于作者的职业理解，通过合理判断得出结论，研究过程及结论不受任何第三方的授意或影响。在任何情况下，文中的信息或所表达的意见并不构成买卖个股或基金的建议依据，特此声明。
　　欢迎关注同名公众号：大类资产日记