数据库行业专题研究：技术实力快速提升，国产替代加速推进

技术实力快速提升，国产替代加速推进计算机行业分析师：耿军军邮箱：gengjunjun@gyzq.com.cnSAC执业资格证书编码: S0020519070002联系人：王朗邮箱：wanglang2@gyzq.com.cn——数据库行业专题研究投资评级推荐维持证券研究报告2024年9月26日请务必阅读正文之后的免责条款部分目录• 第一部分：数据库软件至关重要，全球市场空间广阔• 第二部分：国产数据库迈向成熟，信创政策驱动替代• 风险提示2请务必阅读正文之后的免责条款部分1.1 数据库是信息时代的基石1数据库定义：核心基础软件数据库处于IT架构的核心位置，向上支撑各类应用，大大降低了数据存储与处理的复杂性，向下负责调动计算、网络、存储等基础资源。驱动组件JDBCC-APIODBC其他网络组件对外通讯协议网络协议连接池内部通讯协议计算组件SQL解析器任务规划器优化器缓存管理存储组件内存管理日志管理存储分布索引管理备份恢复集群管控安全防护实例管理全局锁副本管理管理组件数据库内核数据库管理系统 (DBMS)数据库搭建、读取、写入、修改、维护、管理应用数据库计算网络存储IT架构资料来源：中国信通院《数据库发展研究报告（2021年）》，艾瑞咨询《中国数据库行业研究报告（2021年）》，国元证券研究所3图：数据库在IT架构中的地位请务必阅读正文之后的免责条款部分1.1 数据库是信息时代的基石42数据库历经六十年发展，全球市场突破千亿美元数据库伴随着信息技术的进步而发展，主要分为三个阶段：20世纪60年代的网状和层次数据库阶段；20世纪70年代至20世纪末的关系型数据库阶段，期间先后诞生了Oracle、IBM DB2等一批商业数据库和MySQL、PostgreSQL等一批开源数据库；21世纪以来的NoSQL和NewSQL为代表的多元化数据库阶段，云数据库快速崛起。根据Gartner发布的2023年度全球《云数据库管理系统魔力象限》报告，2023年全球数据库市场规模将首次突破1000亿美元。4图：数据库发展历程资料来源：艾瑞咨询《2022中国数据库研究报告》，国元证券研究所请务必阅读正文之后的免责条款部分1.1 数据库是信息时代的基石53数据库类别众多数据库产品按照其管理的数据结构，可分为关系型、非关系型（键值型、文档、图、时序等）；按照设计架构，可分为集中式和分布式数据库；按照部署模式，可分为本地数据库和云数据库；按照应用场景，可分为OLTP事务型数据库、OLAP分析型数据库、HTAP混合型数据库；按照存储介质，可分为磁盘数据库和内存数据库。5图：数据库分类资料来源：头豹研究院《2021年中国分布式数据库市场报告》，国元证券研究所请务必阅读正文之后的免责条款部分1.1 数据库是信息时代的基石64关系型数据库：高度通用，应用成熟早期数据库缺乏完善的理论基础，也不方便使用，而关系型数据库的诞生推动数据库规模化应用落地，它建立在关系模型上，是多个关系(Relation)即二维表的集合，它提供了标准化的数据展现和查询方法，可确保所有应用都能轻松访问和使用所需数据。ACID：原子性(Atomicity)、一致性(Consistency)、隔离性(Isolation)和持久性(Durability)是定义关系数据库事务的四个关键属性。6图：关系型数据库示意图图：ACID特性资料来源：艾瑞咨询《中国数据库行业研究报告（2021年）》，国元证券研究所资料来源：维格云官网，国元证券研究所请务必阅读正文之后的免责条款部分1.1 数据库是信息时代的基石74关系型数据库：高度通用，应用成熟1970年，IBM实验室的Edgar FrankCodd发表了《大型共享数据库数据的关系模型》论文，为关系型数据库技术奠定了理论基础，并启动研发首个关系型数据库的原型项目System R；1974年，Ingres原型诞生，为后续基于 其 源 码 开 发 的 PostgreSQL 、Sybase、Informix等著名产品打下坚实基础；1977年，Oracle前身SDL成立，随后发布Oracle第一个版本。20世纪80年代，关系型数据库进入商业化时代，微软的SQL Server、IBM的DB2等相继诞生，并诞生了MySQL和PostgreSQL等一批知名开源数据库。7图：主要的国际关系型数据库家谱图资料来源：北京大数据协会首席数据官公众号，国元证券研究所请务必阅读正文之后的免责条款部分1.1 数据库是信息时代的基石84NoSQL：顺应互联网发展，覆盖多种垂直场景NoSQL是指非关系型数据库、分布式、不保证遵循传统ACID原型的数据库。互联网时代，许多应用呈现高并发读写、海量数据处理、数据结构不统一等特点，关系型数据库并不能很好地支持这些场景，非关系型数据库应运而生。BASE原则：分布式数据库遵循的基本可用(Basically Available)、软状态(Soft state)、最终一致性(Eventual consistency)的原则。CAP原理：一个分布式系统不可能同时满足一致性(Consistency)、可用性(Availability)和分区容错性(Partition tolerance)这三个基本需求，最多只能同时满足其中的2个。8图：数据库设计CAP原理与NoSQL数据库BASE原则资料来源：艾瑞咨询《中国数据库行业研究报告（2021年）》，国元证券研究所请务必阅读正文之后的免责条款部分1.1 数据库是信息时代的基石94NoSQL：顺应互联网发展，覆盖多种垂直场景NoSQL（非关系型数据库）包括键值、文档、列族、图形等类型，不同类型各有所长，在大数据和互联网领域取得了较大范围的应用，例如，图形数据库所特有的计算模型，在金融、公共卫生、社交网络等涉及复杂关系溯源、关系链条跟踪等场景下具有显著优势。9分类产品应用场景数据模型优点缺点键值数据库Redis、Memcached、Riak内容缓存，如会话、配置文件、参数等；频繁读写、拥有简单数据模型的应用<key,value>键值对，通过散列表来实现扩展性好，灵活性好，大量操作时性能高数据无结构化，通常只被当做字符串或者二进制数据，只能通过键来查询值列族数据库Bigtable、HBase、Cassandra分布式数据存储与管理以列族式存储，将同一列数据存在一起可扩展性强，查找速度快，复杂性低功能局限，不支持事务的强一致性文档数据库MongoDB、ES、CouchDB Web应用，存储面向文档或类似半结构化的数据<key,value> value是JSON结构的文档数据结构灵活，可以根据value构建索引缺乏统一查询语法图形数据库Neo4j、InfoGrid社交网络、推荐系统，专注构建关系图谱图结构支持复杂的图形算法复杂性高，只能支持一定的数据规模资料来源：CSDN官网（文章名称：常见的NoSQL数据库有哪些？一篇详尽（图表展示），作者：Java Punk（CSDN认证博客专家）），国元证券研究所表：常见的NoSQL数据库类型请务必阅读正文之后的免责条款部分1.1 数据库是信息时代的基石104NewSQL数据库：技术融合的新兴方案NewSQL是一种新型数据库解决方案，它