Aurora DSQL: OLTP Multi-Region yang Skalabel

Basis data SQL serverless dan terdisagregasi yang mencapai transaksi multi-region active-active dengan koordinasi hanya pada saat commit.

Marc Brooker; Marc Bowes; Mike Hershey; Zak van der Merwe; James Morle; Matthys Strydom· 2026· DOI 10.48550/arXiv.2607.13276

Masalah inti

Aurora DSQL menjawab tantangan penyediaan pemrosesan transaksi berskala cloud dengan kemampuan multi-region active-active. Sistem OLTP tradisional sulit menyeimbangkan konsistensi kuat, transaksi ACID, dan ketersediaan berkelanjutan saat terjadi kegagalan sekaligus melakukan penskalaan secara elastis. DSQL dirancang sebagai basis data SQL serverless yang memisahkan komputasi, penyimpanan, dan koordinasi transaksi menjadi layanan independen yang dapat diskalakan secara horizontal. Arsitektur terdisagregasi ini memungkinkan setiap komponen untuk diskalakan secara independen, sehingga sistem dapat menangani jutaan transaksi per detik dan tetap tersedia selama kegagalan availability zone atau region. Sistem ini menjalankan SQL yang kompatibel dengan PostgreSQL, sehingga dapat diakses oleh aplikasi dan pengembang yang sudah ada.

Aurora DSQL mencapai penskalaan elastis dari nol hingga jutaan transaksi per detik. Sistem ini menyediakan konsistensi kuat, transaksi ACID, dan ketersediaan berkelanjutan selama kegagalan availability zone atau region. Arsitektur terdisagregasi memungkinkan penskalaan independen untuk komputasi, penyimpanan, dan koordinasi, sehingga kemacetan pada satu komponen tidak membatasi throughput keseluruhan. Dengan menunda koordinasi ke saat commit, DSQL meminimalkan latensi antar-region, sehingga penerapan multi-region active-active menjadi praktis. Penggunaan Firecracker MicroVM untuk query processor memungkinkan startup cepat dan isolasi, yang berkontribusi pada sifat serverless-nya. Evaluasi performa menunjukkan skalabilitas linear dengan penambahan sumber daya dan latensi rendah untuk pembacaan maupun penulisan, bahkan pada beban kerja yang terdistribusi secara geografis.

Aurora DSQL menjawab tantangan penyediaan pemrosesan transaksi berskala cloud dengan kemampuan multi-region active-active. Sistem OLTP tradisional sulit menyeimbangkan konsistensi kuat, transaksi ACID, dan ketersediaan berkelanjutan saat terjadi kegagalan sekaligus melakukan penskalaan secara elastis. DSQL dirancang sebagai basis data SQL serverless yang memisahkan komputasi, penyimpanan, dan koordinasi transaksi menjadi layanan independen yang dapat diskalakan secara horizontal. Arsitektur terdisagregasi ini memungkinkan setiap komponen untuk diskalakan secara independen, sehingga sistem dapat menangani jutaan transaksi per detik dan tetap tersedia selama kegagalan availability zone atau region. Sistem ini menjalankan SQL yang kompatibel dengan PostgreSQL, sehingga dapat diakses oleh aplikasi dan pengembang yang sudah ada.

Arsitektur DSQL dibangun di atas tiga komponen utama: query processor, penyimpanan, dan koordinasi transaksi. Query processor berjalan di Firecracker MicroVM dan menjalankan SQL yang kompatibel dengan PostgreSQL tanpa memelihara state lokal. Desain stateless ini memungkinkan penskalaan cepat dan toleransi kegagalan. Sistem ini memakai multiversion concurrency control (MVCC) dengan precision timestamp untuk memungkinkan pembacaan tanpa koordinasi. Untuk penulisan, sistem memakai optimistic concurrency control, menunda koordinasi ke saat commit melalui adjudicator terdistribusi dan sistem replikasi Journal. Hal ini meminimalkan latensi antar-region karena koordinasi hanya diperlukan saat commit, bukan untuk setiap pernyataan.

Inovasi utama Aurora DSQL adalah pembacaan tanpa koordinasi dan penundaan koordinasi penulisan, yang secara signifikan mengurangi latensi antar-region dibandingkan pendekatan replikasi sinkron tradisional. Desain ini memanfaatkan precision timestamp dan MVCC untuk menyediakan snapshot isolation tanpa koordinasi global untuk pembacaan. Untuk penulisan, optimistic concurrency control dengan adjudicator terdistribusi memastikan serializability sekaligus memungkinkan commit berjalan dengan koordinasi minimal. Sistem replikasi Journal berperan sebagai log yang konsisten secara global, memungkinkan adjudicator memvalidasi transaksi lintas region. Arsitektur ini sejalan dengan kandidat taksonomi Architecture, Cybersecurity, Network, dan Cryptography, karena melibatkan desain sistem terdistribusi, isolasi aman melalui MicroVM, protokol yang efisien secara jaringan, dan berpotensi teknik kriptografi untuk timestamping dan konsistensi. Namun, makalah ini tidak merinci mekanisme kriptografi spesifik, sehingga membuka ruang untuk eksplorasi lebih lanjut. Secara keseluruhan, DSQL merupakan kemajuan signifikan dalam OLTP berskala cloud, menyeimbangkan skalabilitas, konsistensi, dan ketersediaan.

Praktisi dan peneliti ilmu komputer

Membuka konten member…