Apache Kafka“孕育”一款开源关系数据库：KarelDB

Java开发者对Apache Kafka应该不会感到陌生，这是一个分布式的发布订阅消息系统，作为一个非常重要的开源项目，它已经被许多公司以及产品用作关键组件。Kafka及其配套的Key-Value存储系统如今也越来越多地被用来为关系数据库提供持久性存储，大多数数据库也使用Key-Value存储系统作为基础。

本文将要介绍的这款数据库正是由Apache Kafka提供支持，它同样使用了来自Kafka配套的Key-Value存储系统。

近期面世的KarelDB是一款关系数据库，它几乎完全基于开源组件构建，包括用于SQL引擎的Apache Calcite以及用于事务和控制功能的Apache Omid。到目前为止，这款数据库仅支持单节点，但KarelDB的作者表示它在将来会扩大支持规模。

和其他的新兴数据库一样，KarelDB同样基于Kafka的嵌入式Key-Value存储系统和名为KCache的内存缓存(in-memory cache)。默认情况下，KarelDB使用配置成RocksDB缓存的KCache，由应用广泛的Kafka流处理软件提供支持。

KarelDB的作者，同时任职于Confluent公司（基于Apache Kafka提供流数据平台的供应商）的Robert Yokota表示：“这使得KarelDB能够支持规模更大的数据集和拥有更快的启动时间。”他还在最近介绍KarelDB的博文中补充道：“KCache可被配置成使用内存缓存而非RocksDB。”

与Confluent基于Kafka的平台不同，KarelDB不是流数据库。尽管如此，Yokota还是选择了关系数据库，主要是因为它基于Kafka支持的开源组件。因此，他认为KarelDB有机会流行起来。这些开源组件包括Calcite，它是一个SQL框架，支持将关系查询推送到数据存储系统，这个方法被认为可以提供更高效的处理。Yokota表示KarelDB会从即将推出的Calcite优化机制中“自动受益”。

与此同时，Apache Omid框架与KarelDB一起使用，以支持Key-Value存储系统上的事务。Omid最初被设计为面向HBase NoSQL数据库的事务管理器，但由于它使用现有的Key-Value存储系统来维护事务元数据，因此与KCache轻松地配套使用。

Yokota指出，KarelDB将类似的功能堆叠在KCache的上面以管理事务。Omid还使用一种独有的名为多版本并发控制（multi-version concurrency control）的技术，以在其他关系数据库中实现“快照隔离（snapshot isolation）”机制。此外，KarelDB还支持作为嵌入式数据库或服务器运行。在第二种情况下，它使用Apache Avatica来支持远程过程调用传输协议（Remote Procedure Call wire protocol）。

Yokota还认为使用Kafka运行这些开源组件有许多优点，其中一个就是多台服务器能够“追踪”同一主题集。也就使得多台KarelDB服务器可以作为一个集群运行，而不会产生单一故障点。”

对了，KarelDB名字的灵感来自一位科学家——它以捷克科幻小说作家Karel Capek的名字命名，Karel Capek被认为发明了“机器人”（robot）一词。此外，还有一门编程语言也是以他的名字命名。

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