Spanner 的持久影响力：庆祝 2025 年 ACM SIGMOD 系统奖

今年早些时候，计算机协会数据管理特别兴趣小组 (ACM SIGMOD) 宣布，Google 的全球分布式数据库 Spanner 荣获 2025 年度 SIGMOD 系统奖。该奖项专门表彰那些对大规模数据管理理论或实践做出深远影响的技术贡献系统。我们代表整个 Spanner 团队，特别是那些参与 Spanner 之初的工程师，怀着深深的谦逊和巨大的自豪感，接受来自这样一个杰出社区的认可。我们非常荣幸能够作为白金赞助商参加 6 月 22 日至 27 日在德国柏林举行的 2025 年度 SIGMOD 大会。

继 Spanner 荣获 2022 年 SIGOPS 名人堂奖之后，这项荣誉显得尤为重要，该奖项凸显了 TrueTime 等技术和我们的网络基础设施的关键作用，重申了第一篇 Spanner 论文中提出的最初愿景的持久意义。

Spanner 的核心创新：TrueTime 与外部一致性

Spanner 获得如此认可，有力地肯定了我们多年前设定的愿景，以及 Spanner 赋能应用程序构建的全新方式。根据获奖引文，Spanner 因“重新构想关系数据管理，实现了全球范围内的序列化和外部一致性”而获得认可。

为什么要“重新构想”？在 Spanner 出现之前，数据库面临着一个严峻的选择：要么拥有 ACID 事务和 SQL，要么拥有可扩展性和多数据中心可靠性。可扩展性和可用性需要分布式系统，这意味着最终一致性和其他形式的尽力而为的同步。Spanner 表明，这种选择并非根本性的——构建一个既能提供分布式系统水平可扩展性，又兼具事务和 SQL 强大易用的数据库是可能的。它使那些以扩展性为首要任务的公司能够重新获得开发人员的速度和敏捷性。Spanner 极大地简化了分布式应用程序所需的逻辑。即使数据库遍布全球，开发人员也可以像理解一个单一、一致的实体一样理解其状态。

Spanner 能够提供外部一致性的关键因素是 TrueTime。TrueTime 不仅仅是一个同步的全局时钟，它还是一个巧妙地将时钟不确定性暴露为有限间隔的 API，这使得更高级别的算法能够推断事件的顺序。Google 的 TrueTime 实现使用 GPS 接收器和原子钟等专用硬件参考来提供高度可靠且非常严格的时间界限。Spanner 利用这种有限的不确定性来实现外部一致性。当事务提交时，Spanner 会为其分配一个源自 TrueTime 的提交时间戳。然后，Spanner 会强制执行“提交等待”（可与事务持久化重叠），以确保提交时间戳确定为过去时间，之后事务的效果才会显现。这确保了分配的提交时间戳能够明确反映事务的真实全局序列化顺序，即使跨数据中心也是如此。结果令人瞩目：外部一致性，且不影响性能。

解决一致性规模困境

为了真正体会这段历程，不妨回顾一下 2000 年代初和中期 Google 的辉煌。当时，互联网正处于爆炸式增长，我们面临的最大挑战是如何扩展软件基础设施以跟上发展步伐。我们需要能够使用大量商用服务器存储和处理互联网副本的数据库。这促使我们开发了内部系统，这些系统提供了卓越的性能和可扩展性，但也带来了一些代价。

随着我们对这些系统越来越熟悉，并开始使用它们构建像 Gmail 这样的大型交互式应用程序，我们不断听到内部开发者抱怨处理最终一致性和跨分片同步的挑战，以及将每个问题（无论多么复杂）建模为键值对的阻力。我们很快意识到，我们需要构建一个全球分布式数据库，它既能提供传统关系数据库的熟悉度和保证——包括 ACID 事务、可序列化性和外部一致性——又不能放弃 Google 日益增长的对更大数据库、服务更多用户的需求。此外，通过与客户的密切合作，我们清楚地认识到，这实际上是我们可以实现的。剩下的就交给历史吧！

Spanner 即云服务

作为 Google 基础设施的基石，Spanner 为我们一些最关键的全球规模服务提供支持，包括 Google Ads、Google 搜索索引、Gmail、YouTube、Google Photos、云存储元数据和 BigQuery，展示了其在极端负载下的稳健性和可扩展性。

下一步自然是通过 Google Cloud 将这些功能对外开放。Spanner 的推出及其后续发展旨在推动这项技术的普及，将全球一致、可扩展的数据库的强大功能带给各种规模的组织（从初创公司到跨国企业），从而简化其应用程序的开发和运营。Spanner 为客户提供的核心价值主张直接源于其独特的架构：

• 具有强一致性的全球规模：Spanner 兑现了最初的承诺：跨数据库实现 ACID 事务和外部一致性，并可跨区域和大洲水平扩展，并根据需要自动管理数据分布（分片）。这直接体现了 SIGMOD 奖项所强调的功能。

• 无与伦比的可用性：Spanner 利用跨多个区域或大洲的同步、基于 Paxos 的复制技术，为多区域配置提供业界领先的 99.999% 可用性服务级别协议(SLA)。这有助于提供极高的容错能力，并最大限度地降低关键任务应用程序的停机风险。

• 简化运维：作为一项完全托管的服务，Spanner 可自动执行分片、复制管理、备份和维护等复杂的运维任务。这使得开发团队摆脱了繁重的运维负担，能够专注于应用程序构建，而无需管理数据库基础架构。这与传统分片数据库通常需要的手动操作，以及 NoSQL 系统在应用层实现一致性逻辑的复杂性形成了鲜明对比。

• 开发者效率：Spanner 提供熟悉的 SQL 查询接口，支持 Google SQL 和 PostgreSQL 方言，显著降低了开发者的学习难度。此外，其强大的一致性功能消除了与数据同步和协调相关的各种复杂问题，这些问题通常困扰着基于最终一致性系统构建的应用程序。

为客户和行业赋能

当然，自我们 2012 年发表第一篇 Spanner 论文以来，当今的数据格局已然发生了变化。在当今 AI 优先的数据世界中，我们看到客户比以往任何时候都更加注重从数据中获取全部价值，而这些数据通常分散在多个系统中，且数据模型各异、可扩展性参差不齐、可靠性参差不齐。我们正积极应对这些新挑战，推出 Spanner Graph、面向 AI 应用的向量搜索以及集成的全文搜索。这些功能让您能够汇集各种数据，并在单一、一致、可扩展的平台内快速迭代。随着数据的增长，我们还通过提升计算和存储密度、提供不同版本的分级定价以及诸如分层存储等成本优化功能，帮助您以更具成本效益的方式运行。最后，我们通过增强与工具和功能（例如兼容 Cassandra 的 API）的互操作性，让您能够更轻松地将横向扩展工作负载引入 Spanner。

虽然获得 SIGMOD 奖等学术认可令人欣慰，但我们始终认为，衡量一个系统影响力的真正标准在于它如何赋能用户解决实际问题并构建创新应用。Spanner 独特的功能组合已被证明能够为各行各业带来变革。

在金融服务领域，一致性、可用性和安全性至关重要，Spanner 为许多关键系统奠定了基础。高盛等公司使用它来整合交易账本，而 Arigato Bank 等其他公司则依靠它来处理大量金融交易，即使在高峰负载下也能保持完美的一致性。Minna Bank 等数字原生银行已将其整个基础设施构建在 Spanner 上，利用其可用性和一致性来满足严格的监管要求和客户期望。

游戏行业不断突破规模和实时互动的界限。Spanner 帮助游戏开发者推出了像 Colopl 的《勇者斗恶龙：漫步》这样在全球取得成功的游戏，从上线第一天起就能处理数百万并发玩家。它能够在全球范围内一致地管理玩家资料、游戏内库存和排行榜，同时还能灵活扩展以应对不可预测的流量高峰，这对于提供无缝的玩家体验至关重要。

在零售和电子商务领域，Spanner 帮助企业管理现代商业的复杂性。沃尔玛利用 Spanner 实现库存和支付管理的现代化，提供跨线上和实体店的实时、一致的视图。全球在线市场和电子商务提供商 MercadoLibre 利用 Spanner 来满足其客户的全球需求，包括重大产品发布期间的大量需求激增。

Uber 等交通运输行业的领导者依靠 Spanner 处理数百万并发用户、每月超过 10,000 个城市的数十亿次行程以及每天数十亿次数据库交易。

这些示例表明，对于许多现代应用程序而言，Spanner 独特的全局一致性、大规模可扩展性、高可用性和可互操作的多模型融合，不仅仅是一项技术优势，更是其根本性的赋能因素。围绕实时全球库存、即时一致的财务记录或无缝的全球多人游戏体验构建的业务模型，借助 Spanner 的实施将变得更加简单、风险更低、可行性更高。

与 Spanner 共创未来

SIGMOD 奖表彰了 30 多位杰出人士以及无数在 Spanner 开发和演进过程中贡献力量的现任和前任 Google 员工。能够见证 Spanner 从最初雄心勃勃的概念发展成为如今具有全球影响力的系统，我深感荣幸。从最初的 OSDI 论文发表到 2025 年 SIGMOD 系统奖的颁发，这一历程彰显了 Google 十多年来持续的研究、工程和投入。这种长期投入实属罕见，也是 Spanner 经久不衰、影响力深远的关键因素。

感谢各位客户，Spanner 始终是一个充满活力的系统，它不断发展，得益于内部使用和云客户需求的持续改进。展望未来，我们将继续致力于突破分布式数据库的极限。我们非常高兴能够赋能新型应用，包括那些利用 AI 的应用，并继续履行我们的使命，为构建下一代改变世界的应用程序的开发者简化数据管理的复杂性。

体验 Spanner 的与众不同

2025 年 ACM SIGMOD 系统奖是对我们多年前踏上征程的巨大荣誉和肯定。如果您出席 2025 年 SIGMOD 大会，欢迎于 6 月 24 日（星期二）下午 4:30 加入我们，聆听 Google 团队的演讲并与他们见面。

如果 Spanner 的一致性、规模和可用性功能与您面临的挑战产生共鸣，我们鼓励您了解更多信息：

• 探索 Spanner 以了解支持的功能和用例，并开始使用 90 天的 Spanner 免费试用实例。

• 深入了解文档

• 对学术有兴趣的人，请阅读 Spanner 的原始论文和后续论文

最后，我们相信 Spanner 为构建可靠、可扩展和全球一致的应用程序开辟了新的可能性，我们很高兴看到您（我们的客户）利用它所构建的内容。