GaiaDB 是百度自研的云原生数据库，GaiaDB 采用计算与存储分离的架构，不仅在性能、扩展性和高可用方面有大幅提升，而且架构的解耦使得计算层和存储层都获得了很大的优化空间。
架构
GaiaDB 在运行形态上是一个多节点集群，集群中有一个主节点和多个从节点，日志服务（LogService）用于持久化主节点生成的日志，所有节点共享底层的分布式存储（PageServer），各模块分布到不同的K8S容器内。
架构上采用合-分-合的架构，在扩展性和使用便捷性之间保持了平衡，使得对于上层应用程序来说，就像使用一个单点的MySQL数据库一样简单。
- 【合】最上层是接入代理，作为统一的入口。
- 【分】中间数据库引擎作为计算层，扩展为一个主节点合多个从节点，提高扩展性。
- 【合】底层采用一套分布式存储，节省成本。
GaiaDB 代理层
GaiaDB 通过内部的代理层（Proxy）对外提供服务，也就是说所有的应用程序都先经过这层代理，然后才访问到具体的数据库节点。这样的好处：
- Proxy 提供安全认证和保护。
- Proxy 解析 SQL，把写操作（比如事务、Update、Insert、Delete、DDL 等）发送到主节点，把读操作（比如 Select）均衡地分发到多个读节点，这个也叫读写分离。
- 通过 Proxy 把不同的业务用不同的连接地址，使用不同的数据节点。这样就可以避免相互影响，不会影响在线业务。
GaiaDB 计算层
计算层由一个主节点合最多十五个从节点组成。计算层百分百支持 MySQL 语法，相对于 MySQL 的主从节点来说，GaiaDB 的计算节点是无状态的。
- 主节点：处理读写请求，处理事务。相比于 MySQL 的主节点，GaiaDB 的主节点仅需要将日志（RedoLog）发送至日志服务（LogService）持久化，不需要写数据。数据是由数据存储节点（PageServer）从 LogService 拉取日志并回放。
- 从节点：处理只读负载。从 PageServer 拉取最新的数据。
这样的设计具有以下优势：
- 计算节点无状态，弹性快速扩容。计算层节点无持久化数据，本地文件不复存在，包括日志文件，所以支持快速扩容，大概在 30 秒内就能快速创建从节点并提供服务。
- 只有单机事务，没有分布式事务问题。集群所有的事务都请求到主节点，主节点自身保障事务的 ACID 特性。
- 单机故障不影响集群一致性，底层存储层利用 Raft 一致性算法保障数据的一致性。事务产生的 Redo 日志均实时写入 LogService，从节点利用 PageServer 上的数据文件和 LogService 中的 Redo 日志，在内存中恢复最新的数据对外提供服务。每一次主备故障切换，从节点均可以获取最新的事务 Redo 日志，因此不会出现数据丢失。
GaiaDB 存储层
存储层是由多组数据存储节点（PageServer）和一组日志服务节点（LogService）组成。包括两个组件，LogService 和 Page Server。
LogService 用于持久化数据库日志（RedoLog），采用 Raft 一致性协议保障日志的高可用和一致性。缓存近期产生的日志，供从节点和 PageServer 快速拉取。
PageServer 用于缓存和持久化数据页，每组包含三个 PageServer 节点，一组 PageServer 管理 32GB 的数据（这 32GB 的数据称为一个 Segment）。
这样的设计有以下优势：
- 数据的一致性和数据存储分离，LogService 专注一致性保障，PageServer 专注持久化数据。
- PageServer 和 LogService 都采用多副本的方式保障高可用。
- PageServer 之间逻辑独立。独立从 LogService 拉取数据，LogService 保障数据的一致性。
- 存储节点的扩容只需要增加 PageServer 的个数，扩容操作对用户无感。